长输油气管道自动焊技术及应用之研究

长输油气管道自动焊技术及应用之研究

发表时间：2018-11-26T09:40:51.913Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：崔建军何新维翟文彪[导读] 摘要：随着我国城市化建设的快速发展，各行业对能源需求也越来越强烈，油气管道的安全也成为了人们关注的焦点。

河北省任丘市华北石油工程建设有限公司 062552 摘要：随着我国城市化建设的快速发展，各行业对能源需求也越来越强烈，油气管道的安全也成为了人们关注的焦点。长输管道作为远距离油气输送的主要方式，对焊接质量、焊接效率和焊接技术水平的要求越来越高，合理选择焊接方法至关重要。系统梳理了目前长输油气管道建设常用的焊接方法根据实际提出了长输油气管道焊接方法选择的一般性原则，为长输油气管道的建设施工提供了有价值的参

考。

关键词：长输油气管道；焊接方法；焊材选用随着世界经济的高速发展，各国对石油和天然气的需求不断增长，在此背景下，油气管道以其安全、经济、专能、高效等优势而得到蓬勃发展。焊接是长输油气管道建设工程的关键工序之一，其制约着管道建设的质量、效率和安全。焊接方法的合理选择，对于提高管道建设效率和质量具有极其重要的意义。

1、管道焊接

由于建设管道所要涉及的路线，有着沿路的线路较长，被覆盖的区域的跨度的范围广，那么作为五大运输方式之一的油气资源的所用器材，其有着其他不能媲比的特点，地形和地貌的复杂就显得不可避免。由于每一次的现场工作所处的自然条件变化不是人为可以加以控制的、施工作业情况相异不同。现场管道焊接具有以下特殊性：（1）焊接场地点随着施工作业点变化。由于现场施工作业点的随机性，与工厂焊接生产相比，那么，随着施工地点变化而变化的所处的一般都是比较恶劣的环境，导致客观因素的作用很大程度上决定了所得到的焊接质量的好坏；

（2）现今，管道焊接都采用自动化，由于现场的局限性，自动化程度往往难以满足，所得到的焊接质量受到不容忽视的影响。同时焊接质量还要受焊工技能的掌握程度，操作熟练。由于长输油气管道现场焊接的诸多不利因素的影响，因此在选择采用何种焊接方法要尽量达到几点要求：焊接之速度要快，并且效率高；对于处于外界不利的气候时要有较大的承受力；获得高保证的焊接接头。

2、焊接材料

2.1焊条

长输管道焊接用焊条目前多采用全位置下向焊焊条和传统的低氢型焊条。全位置下向焊焊条分为两类：一类是高纤维素型的。这种焊条焊接工艺性能好、熔渣量少，并且吹力较大，防止了熔渣和铁液的下淌，而且有较大的熔透能力和较快的熔敷速度。在各种位置单面焊双面成形效果好，适于根焊和热焊。另一类是铁粉低氢型下向焊条。该焊条凝固速度快、铁液流动性和浸润性好、全位置焊时不易下淌、焊后焊缝金属韧性及抗裂性好，适于各层的下向焊接。

2.2焊丝

长输管线用焊丝分为实芯焊丝和药芯焊丝两种。

（1）实芯焊丝。实芯焊丝主要分为用于埋弧焊和用于熔化极活性气体保护两类。埋弧焊用实芯焊丝包括低锰焊丝，用于低碳钢及强度级别较低的管线钢焊接；中锰焊丝，用于管线钢焊接；高锰焊丝，主要用于强度级别较高的管线钢焊接。焊丝直径一般为1.6～6.4mm。

（2）药芯焊丝。药芯焊丝主要用于半自动焊。药芯焊丝按焊接时保护方式的不同，可分为气保护药芯焊丝和自保护药芯焊丝，其中自保护药芯焊丝以其特有的优越性在长输管道中得以广泛应用。这种焊丝全位置操作性能好，熔敷速度快，同时焊缝金属韧性好，但焊缝金属在焊态下粗大的柱状晶组织的出现，使其焊缝金属的冲击韧度在焊态与热处理之间，多层焊和单道焊之间有很大的差别。

2.3保护气体。长输管道的自动焊接多采用CO2气体保护焊和氧化性混合气体保护焊，即所用的气体为CO2、CO2+Ar或CO2+Ar+O2。其中惰性气体在熔化极气体保护焊中的作用是把电弧和熔化金属周围的空气排开，以免空气中的有害成分影响电弧的稳定性和液态金属被污染。其他非惰性气体也能用来作为熔化极气体保护焊的保护气体，其前提是这些气体虽然能与被保护液体金属发生某些冶金反应，但在焊接过程中可以创造条件使这些反应的后果不至于造成对焊接接头的危害。

2.4焊剂。选择焊剂时主要考虑焊剂的类型、焊剂与焊丝的匹配特性、焊剂的冶金性能和工艺性能。从改善焊缝金属韧性的角度考虑，可选择高碱度焊剂。但应注意，当碱度超过某一临界值时，再提高碱度则会导致焊缝韧性下降。因此，合理选择焊剂，对提高焊缝韧性有重要意义。

3、长输油气管道主要焊接方法

3.1焊条电弧焊。焊条电弧焊是利用电弧放电产生的热量将焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝的过程。该方法适应性强、设备简单、操作灵活、移动方便，同时对现场操作的要求较低，是长输管道焊接中最常见的焊接工艺。依焊接方向和焊条不同，可分为纤维素焊条下向焊、低氢焊条下向焊、低氢焊条上向焊、组合焊接4种方法。

3.2钨极氩弧焊。钨极氩弧焊是利用焊接熔池和钨极之间产生的电弧熔化母材和填充焊丝的焊接工艺。该焊接工艺优点在于：获得的焊缝洁净度高、质量好，且背部无焊渣，根焊渗透能够得到有效的控制，能够提高焊缝根部耐腐蚀和抗开裂性能；其缺点在于：对焊前坡口的清理要求较高，焊接速率低于焊条电弧焊，且抗风性能较差，对野外施工环境要求较高。该焊接工艺主要用于场站、阀室等管径较小、壁厚较小的碳钢、低合金钢或不锈钢工艺管道的焊接，以及连头口、碰死口的根焊。

3.3半自动焊。半自动焊是指送丝机构控制焊接电弧电压和送丝速度，焊机自动调节焊接电流，焊工手动控制焊接速度和焊丝伸出长度的一种半自动焊接方法，其具有劳动强度低、焊接质量好、效率高、经济性好等优点，主要应用于管道的填充和盖面焊。半自动焊接主要包括：活性气体保护半自动焊和自保护药芯焊丝半自动焊。

3.4自动焊。随着油气管道建设用管道等级的提高和管径、壁厚的不断增大，自动焊在长输油气管道焊接施工中不断被推广应用。自动焊接是焊接操作工借助设备进行焊接，设备负责全过程焊接。该焊接方法可实现全位置多机头同时工作，可从管道内部和外部实现根焊。该焊接工艺操作简单、焊接质量高、焊接速度快、焊缝成型美观，多用于大口径、大壁厚管道焊接，但自动焊对接头坡口加工的精度、管口组对及焊接环境要求较高。

4、长输油气管道焊接方法的选用原则