论述石油天然气管道的焊接方法及焊接工艺

论述石油天然气管道的焊接方法及焊接
工艺
摘要：焊接质量是油气建设项目稳定、安全运行的重要保证。

阐述了石油天
然气建设工程钢制设备和管道的主要焊接方法和质量控制，介绍了钢材的分类和
应用，焊接材料的分类和选择。

本文件从项目管理的角度，阐述了焊接工艺和焊
工资格考试的要点，总结了焊接质量控制程序和要点。

关键词：焊接方法；焊接工艺；质量控制；无损检测；
1.焊接方法及应用
石油天然气设备及工艺管道、长输管道的焊接均为熔化焊，焊接包括焊条电
弧焊、钨极气体保护焊、自保护药芯焊丝半自动焊、熔化极气体保护电弧焊（自
动焊）[1]。

由于电弧焊条使用灵活、方便、价格低廉，广泛应用于所有施工现场。

钨极气体保护焊接的优点，焊接机械性能好，主要适用于现场工艺管道的封
底焊.半自动和自动焊接由于效率高，主要应用于长管道焊接。

2 母材金属材质及主要用途
由于长管道、站内工艺管道、钢结构支架、设备容器多为钢制，本文件仅供
讨论。

钢大致可分为四类：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个类别。

Ⅰ类钢包括碳素钢；Ⅱ类
钢指低合金高强度钢；Ⅲ类钢主要有铬钼钢、铁素体钢、马氏体钢；Ⅳ类钢主要
为奥氏体钢及奥氏体与铁素体双相钢。

石油天然气建设工程主要使用的是Ⅱ类、
Ⅲ类钢中的优质碳素钢、低合金高强度钢、耐热钢、低温钢和不锈钢等。

碳钢主要分为普通碳钢和优质碳钢。

普通碳钢主要品牌：Q215、Q235、
Q245R、Q275。

主要应用有钢结构、管道支座、容器支座等结构支撑构件，可用
于制造压力贮器。

添加合金微量元素的优质碳钢提高了强度和强度，特别是Q295、Q345、Q420、20、20G、L415、L450、L485等主要品牌。

L415、L450钢管（符合API X60、X70标准）、Q295、Q345、Q420钢管粘结强度高，20G为锅炉用钢[2]。

合金高强度钢具有耐热钢、不锈钢、低温钢等特殊性能。

耐高温钢具有抗氧化性和足够的强度，同时具有良好的耐热性。

合金元素，
主要是铬、钼，一般不超过总数量的5%，品牌12 CRMO、12 CRMOV、15 CRMO等。

主要用于蒸汽管道、锅炉钢管等。

不锈钢的耐腐蚀性随含碳量的增加而降低，大
多数不锈钢的含碳量较低，不超过1.2%。

主要合金元素CR主要品牌：
06Cr19Ni10、06Cr19Ni11Ti，主要用于耐酸绝缘管道、耐酸容器等。

钢管在低温（-165-196°C）下保持足够的强度，广泛采用9Ni低温钢制造。

3 焊接材料基本知识及选取
常用的焊接材料分为焊条、焊丝、焊剂、气体等。

由于生产工艺中会有很多
因素的影响，所以焊接材料在选择的时候要从多方面进行考虑。

焊接材料的选择
对于焊接的质量有着至关重要的作用，所以焊接材料的选择应遵守以下原则进行。

3.1要满足焊接的接头的使用性能。

这个性能包括多方面的，如：高温时的
强度、冲击韧性、化学成分、硬度、常温时的强度等等。

另外还要考虑技术的标
准和其他的一些特殊要求，比如：高温抗氧化性能、抗腐浊性能、持久强度等等。

在选择上一定要充分考虑到这些性能。

3.2要满足焊接接头的焊接工艺性能以及
制造工艺性能上的一些要求。

焊接中，对各种材料和结构，肯定是要进行一定的
切削加工和各种成型的工作。

这就要求焊接材料要具有切削性能、高温综合性能
等多方面的性能要求。

焊接材料的选择极其工艺性能的好坏，直接影响到焊接的
质量。

这些性能的要求都是不可忽视的。

3.3焊接材料的选择要合理并且经济。

选择上首先要满足生产工艺及其他各
方面性能的要求，但是在满足这些要求的同时，我们还应注意选择价格便宜的材料，选择价格便宜的材料以此来降低成本，提高利润。

注意采购的时候进行多方
面的比较和参考，货比三家，做到心中有数，选择到性能符合并且低价的焊接材料，降低制造成本。

4一般焊接质量控制程序及内容
焊接质量控制的一般程序和要素包括：线路或工艺管线，设备安装施工方案→焊接技术概述→焊工资格验证：颁发机构、有效期、项目批准。

层间温度→外检：残余高度、边缘位移值、焊缝宽度等.→无损检测→焊接后热处理和硬度控制（如有必要）→下道工序。

4.1 焊工资格审核及管理
应按TSG Z6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》对项目批准、有效期、焊接方法进行审查，钢类、焊接位置等。

由于承压设备和管道的质量安全责任重大，正式焊接前应为焊工进行现场考试。

4.2焊接技术评估
试样焊接是在所开发的焊接工艺的基础上进行的，然后通过无损检测和机械性能测试对焊缝质量进行控制。

凡是符合要求的都被认为符合要求，否则就不尽如人意，需要改变焊接工艺并再次进行评估。

根据焊接工艺评定，建立相应的焊接工艺规程，然后经客户同意进行焊接工作。

焊接工艺评定主要包括以下内容：无损检测报告、机械性能测试、母材材质证书、焊接材料材质证书、坡口形式、工艺参数等.
5、我国管线焊接技术的发展方向。

5.1管线焊接工艺在我国使用现状。

经过上述可知，现如今焊接工艺在我国有多种需要解决的问题，而我国在管道建设方面也有着一定的特殊条件，因此，对于外国的技术我国不能照抄照搬，需要对相关焊接工艺进行分析，按照其焊工工艺的特点研究出适用于我国的独有的工艺特点，焊接设备可以安装在大型的汽车当中，来完成现场焊接，因此，现如今我国固有的条件之下，管道现场焊接应当使用径向摩擦焊这种方式，这种方式也较为适用于我国目前的发展。

使用爆炸焊需要大街街头，而这点在目前我国的管道生产当中，电子束焊设备较为广泛，而水平管道的电子束焊接工艺还不是十分成熟，因此，可以使用海上管道焊接。

陆地管道的焊接还是有一定的缺陷存在，现如今我国国产的激光器功率上较小，而国际上的大功率激光器在我国禁止出售，因此，在焊接街头热处理方面还是较
为困难的，火星气体保护锻焊是目前研发出来的新工艺，但是其相关文献较少，
我国目前对于焊接工艺试验还无法进行。

5.2我国应用径向摩擦焊应解决的关键问题。

管道钢属于中碳钢，再进行摩
擦焊工艺时其焊接性能极好，与此同时，由于摩擦焊街头是热锻造组织，综合能
力极强，对于象管道这种承压接头，较为合理。

管道现场焊接当中径向摩擦焊是由控制系统，液压站以及主机
三个部分组成。

径向摩擦焊与常规的轴向摩擦焊机相比之下，不会承受过多的正
向拉压力，仅仅只会承受扭转里。

管道现场焊接速度没必要太过复杂，与此同时，由因为惯性的径向摩擦焊工艺，可以让汽车发动机作为焊接的主动力。

因此，可
以让径向摩擦焊机装在汽车上完成管道的现场焊接。

6.结论
作为工程建设的管理者，了解、掌握了金属材质、焊接材料、焊接方法与工艺、焊工资格相关规定，再根据设计文件、建设工程相关标准规范、项目管理程
序与经验，把握质量控制与管理的关键环节，是达到焊接质量目标的必由之路。

参考文献
[1]陈学武。

长输管道焊接方法及其选择[J].油气储运，2000（4）：30-38.
[2]王洪光。

适用焊接工艺手册[K].北京：化学工业出版社，2010.
[3]吴树熊。

电焊条的选用[M].北京：化学工业出版社，2003.。