长输管道自动焊数字化现状及发展趋势

长输管道自动焊数字化现状及发展趋势

摘要:近年来，随着一些自动焊技术在石油化工管道施工中的逐步应用，推

动该类技术的广泛、深入应用，用自动焊技术替代人工焊技术逐渐成为石油化工

行业领域重点研究和探索的内容。并且，工业和信息化部、国家发改委、科学技

术部、生态环境部、应急管理部、国家能源局等部门联合印发的《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》中也明确提出，到2025年，我国石化、煤化工等重点领域企业主要生产装置自控率达到95%以上。在这样的情况下，加快推进自动焊技术在石油化工管道施工中的应用，就成为一项重要任务。

关键词：长输管道自动焊;数字化;现状;发展趋势

引言

近年来的石油化工管道施工活动表明，如果施工方能够用自动焊技术替代传

统人工焊接技术，则会在焊接速度上实现几倍甚至几十倍的提升，进而大幅度压

缩管道施工时间，节约施工成本，进而为企业创造良好的施工效益。当然，自动

焊技术应用的这种效果是建立在正确使用自动焊技术基础上的。并且，自动焊技

术应用中较高的技术应用要求，也决定了施工主体需要正确使用自动焊技术。

1.自动焊技术概述

与传统焊接技术的应用相比，自动焊技术在石油化工管道施工中的应用有四

个方面的优势。第一，施工效率高。在石油化工管道施工中，自动焊技术的应用，可以在满足焊接要求的基础上加快管道焊接的速度，进而提高管道施工的整体效率。第二，施工结果标准。自动焊技术是通过设置相应的管道施工参数来进行自

动化施工的，与人工焊接不同，这种由机械设备进行焊接的精准性更高，能够达

到标准度高的施工结果。同时，自动焊技术可以对焊缝进行精细化的处理，使管

道的焊接点看上去更加美观，产生更好的焊接效果。第三，确保施工安全。管道

焊接是一种危害性较大的施工作业内容

这是因为在焊接施工过程中，随着焊接温度的上升，会产生较强较广的光线，这些光线会对施工人员的眼睛产生刺激作用，可能引发急性结膜炎等有害健康的

疾病。虽然焊接人员可以采取相应的防护措施来防止受到这种刺激性的影响，但

仍然不可避免会出现身体方面的伤害。而自动焊技术的应用，直接替代了人工焊

接的方式，不仅能够降低光线的强度，同时也能够降低人员参与施工的频率，进

而保护人员的身体健康。第四，降低材料浪费率。与传统人工焊接需要使用深度

焊接来保证管道焊接质量的方式相比，自动焊技术焊接的精准度比较高，可以对

焊条使用的长度和位置等进行科学、精准的控制，进而降低焊接过程中焊条等材

料的浪费情况，提高资源利用率。

2.山区全自动焊焊接工艺

目前石油天然气地面建设工程采用的钢级及管径均向大口径、高钢级方向发展，这样利于提高管道输送能力，同时减少钢材用量，降低成本。在采用X80钢

级及以上管材后，半自动焊工艺逐渐不适应技术发展需求，为保证管道的使用性

能及质量，国内掀起推广使用全自动焊施工技术的高潮。

在地形平坦地段采用全自动焊工艺技术已取得较大的技术进步，而在山区管

道推广应用全自动焊技术还属于空白，随着山地内对口器等相关设备的的研制成功，在山区管道使用全自动焊工艺技术已有了基础。管道全位置自动焊技术是一

种利用自动化的机械完成管道全位置焊的技术。目前熔化极全位置自动焊技术分

为根焊技术和填盖技术两类。根焊技术包括内焊机根焊技术、外焊机根焊技术和

带铜衬垫的外焊机根焊技术3种。

填盖技术主要分为单焊炬技术、双焊炬技术等。从山区管道焊接看，除了铜

衬垫由于渗铜等技术问题还未得到广泛接受外，其他几种技术均在长输管道中得

到了广泛的应用，考虑到山区管道施工的特殊性，主要从单焊炬根焊+单焊炬填

盖对山区管道自动焊施工进行研究，以解决山区全自动焊施工的焊接问题。

3.合理设置设备参数

自动焊技术是自动化设备安全提前设置的参数进行连续性的焊接作业。在实

际的石油化工管道施工中，施工人员要注意科学、规范设置相应的参数。因为只

有设置正确的参数，才能够对焊接质量进行有效的控制，进而使焊接的过程更为

流程、结果更为准确。例如，在应用自保护药芯焊丝自动焊技术时，为保证焊接

过程中焊缝两侧应力的基本对称，需要在确保两台焊接小车在空间上的相互独立，不会出现互相干扰的同时，控制好两台焊接小车在起弧时的时间差的最小化。

4.持续优化自动焊技术

由于管道路由、焊接工艺、装备体积等因素的限制，自动焊技术目前多应用

于地势较为平坦的施工环境中，在复杂施工环境中的应用较少。而随着石油化工

管道施工要求的不断提高，管道施工环境的复杂性、挑战性的增多，自动焊技术

也需要进行相应的改造和升级，以更好地满足复杂条件下的管道焊接作业要求。

例如，考虑到双丝焊接技术在应用方面的优势，在复杂环境下施工时，可以尝试

使用双焊枪双丝自动焊技术，解决因为施工环境温度过低而造成的一般性的双丝

焊接技术无法有效使用的问题。同时也要从可能影响管道焊接质量的层间焊接温度，焊层厚度、接头强度等方面优化自动焊技术及设备的方法，以提升自动焊技

术的优势，进一步提升管道焊接作业方面的能力，推动自动焊技术在石油化工管

道施工中的应用。

5.发展趋势

公司组织开展中等口径薄壁管道全自动焊接现场演示会，并取得试验成功，

实现中等口径薄壁管道“无衬垫、0间隙组对”全自动焊焊接施工，填补了长输

管道焊接施工领域的空白，为后续公司拓宽市场领域奠定了基础、中等口径薄壁

管道全自动焊接，采用360°圆周自动氩弧根焊+气保实心焊丝单焊炬自动焊填盖，0间隙组对、U型窄坡口、自动焊机外根焊、单焊炬外焊机自动填盖新工艺。与

手工氩弧焊根焊+单焊炬外焊机自动填盖工艺相比，工效可提高1.5-2倍。

结束语

石油化工管道施工，是石油化工项目施工中的重点也是难点性内容。虽然在

长期的施工精力和案例分析中，施工方掌握了较多的管道焊接技术与方法，但随

着管道施工精准度要求的持续提高，传统管道焊接技术的弊端逐渐显现出来，开

发和应用具有自动化、精准化、标准化功能的焊接技术显得十分必要。文章通过