管道自动焊接技术方案应用研究

管道自动焊接技术方案应用研究
2中石化江苏油建工程有限公司225100
摘要：随着全球能源需求的增加，油气管道建设项目逐年增加，管道焊接质
量是油气管道安全运行的保证。

管道自动焊接技术不仅提高了焊接速度和效率，
而且具有稳定的焊接质量，消除了许多人为干扰因素，提高了一次性焊接的合格率，降低了焊接人员的劳动强度，具有良好的焊接位置力学性能和均匀美观的焊接，并在一定程度上节约了焊接成本。

该自动焊接技术在大直径、长距离、高钢
材质量和厚壁油气管道焊接方面具有其他优势。

本文主要分析管道自动焊接技术
方案应用。

关键词：管道焊接；自动化；技术方案
引言
如今我国的社会经济建设正逐渐过渡到平稳阶段，社会整体经济实力在不断
上升，人们的整体消费实力也在呈现出明显的上涨变化。

然而日渐转变的市场经
济体制和人们不断上升的消费需求，却对我国的能源行业发展带来了巨大的挑战。

我国的自然能源比如油气资源的消耗量逐渐增大，资源储备量逐渐减少，现存资
源已经很难满足明显增加的能源需求量。

1、管道自动焊接技术
20世纪90年代以来，中国一直致力于自动焊接设备的研究与开发，以及配
套技术的开发与建设。

中石油管道局先后研制出了PAW2000型单焊机自动焊接装
置和PAW3000型双白焊机自动焊接装置，还研制出PFM系列管道端头成形机、PPC系列气动内部对准装置、PPC-C系列铜线机内部对准装置、PIWIS系列自动管
壳焊接装置等自动焊接装置。

，在东西天然气管道和中俄石油管道中使用。

为了
满足高质量大口径油气管道的焊接要求，中国不断引进先进的国外焊接技术和设备，重视自动焊接设备的现代化，提高管道自动焊接的技术水平。

国外管线的自
动焊接技术发展较早，技术设备比较成熟。

来自美国的CRC公司是一家国际知名
的管道焊接设备制造商，它开发了一种自动多火炬管道焊接系统。

到目前为止，
全球焊接管道的累计长度已超过35000公里。

奥地利的弗洛纽斯、法国的SERIMAX、意大利的PWT等开发的自动管道焊接系统已在管道施工中应用于各国。

2、现阶段油气长输管道焊接施工存在的问题
油气能源储运管道的安装施工进行时的一项重点就是焊接工作，不同管道部
分之间是通过焊接进行连接的。

焊接部分如果出现失误就很容易造成后续运输过
程中的油气能源出现泄漏现象，焊接工作是对焊接工作人员自身焊接水平和焊接
技术的考察，也是对不同施工小组之间工作配合程度的考察。

为了保证较高且稳
定的焊接工作质量，就需要进行焊接工作的各小组在施工过程中完全按照工程质
量标准进行工作，也需要始终按照施工流程逐步完成焊接工作。

对于完成焊接工
作的管道部分要及时进行编号处理，以方便后续验收工作的进行。

验收人员在对
焊接工作进行检查验收时，如果出现问题要根据编号和标记责任到人。

此外，在
进行正式的管道焊接之前，要对需要焊接的管道进行预热处理，这样不仅可以提
高焊接工作的工作效率，还可以使焊接质量明显提高，防止能源泄漏现象产生，
不能因为预热处理较为繁琐且占用时间就忽略，必须要严格按步骤进行。

3、提升油气长输管道焊接技术
3.1管道全位置自动焊接技术
各种位置的自动焊接装置包括焊接车、通道和自动控制系统。

当管线相对牢
固时，焊机由焊车驱动绕轨道上的管壁运动，从而有效焊接管道管件。

自动焊接
工艺具有自动控制系统，其工艺性能相对稳定，受外力影响较小，焊接机械化程
度较高，从而降低了焊接成本。

大直径厚管壁焊接时，机械焊接速度和质量都很高，远远优于其他方法。

全位置自动焊接配置设备包括自动管道全位置焊机、林
肯焊机、半自动STT焊机、起动机机、氩弧焊机和辅助工具等。

20世纪60年代
以来，国外开始在管道施工中采用自动焊接技术，特别是在大直径大壁厚管道的
焊接施工中。

这项技术操作简便，外观精美，质量上乘。

国内自动焊接技术已广
泛应用于西气东输管道工程。

海外代表性的自动焊接设备是美国CRC-EVANS，国
内管道局购买的设备是美国CRC-Pipeline全位置自动焊接机。

世界上研究焊机
的公司很多，如美国的CRC公司和瑞典的Issa公司等，在大口径高焊接效率管
道全位置焊接领域进行了深入研究，可通过计算机控制。

3.2全位置自动焊
近年来，随着石化、管道和造船行业的飞速发展，采用全姿焊接技术的机会
越来越多。

供热管道全自动全位置焊接技术在工程实践中也得到应用。

操作模式
必须首先固定和固定管道，焊接车驱动焊接燃烧器沿循环焊接路径绕管道壁移动，以达到自动焊接的目的。

位置的自动焊接设备主要包括焊接车、跑步机、焊接电源、导线进给和自动控制系统。

由于该技术具有较强的焊接效率和高质量，能使
工人摆脱恶劣的焊接环境，因此受到了广泛的欢迎，但并未得到广泛应用，目前
是远距离热管焊接技术的主要推广方向。

该技术不能用于一次性焊接施工，需要
在早期阶段配合装配和焊接后处理，从而增加了工艺中设计的复杂性。

当前，适
用于长距离管道的自动焊接包括:一、双白主动式气体屏蔽自动焊接所有位置；
主动式多位置气体屏蔽炮；全位置内焊根焊；次粉自动焊接等。

3.3双焊炬活性气体保护自动焊
在单焊燃烧器的基础上，开发了双白坯主动气体保护的自动焊接，能够大大
减轻焊接疲劳，调节单白坯和双白坯，还能提供电弧跟踪、芯片编程、在线数据
采集和触摸屏控制等功能。

以实现焊接工艺中参数的交互控制，并确保每个焊接
工艺中的焊接符合规范。

单边焊接和双面成形独特的根部焊接功能可以完成根部
焊接、热焊、填充、封口等过程。

两个焊接燃烧器可以同时进行双层或串联焊接，从而大大提高焊接效率。

整机结构紧凑，控制先进，自动化程度高，焊接速度快，操作方便。

与单个焊接燃烧器相比，焊接效率可提高30% ~ 40%。

当前，技术和
产品已经成熟，但运行成本昂贵、高度智能、要求苛刻，因此工程实践的应用程
度不高。

3.4激光—电弧复合自动焊技术
为了更好地实现管道施工与现场应用的一体化，减少管道施工的时间、人力
和财力成本，提高管道焊接效率，激光焊接技术逐步得到发展。

该技术适用于长
距离管道焊接施工，在技术上和经济上都表现出良好的优势。

首先研制了激光自
流焊接技术，但通过显微镜观察了该技术获得的显微结构，焊接结构中马氏体/
贝氏体含量较高，对焊缝韧性有很大影响，焊缝出现裂纹。

因此，逐步取代了激
光自流焊接的研究与发展，研究了激光电弧混合焊接技术，改进了激光焊接工艺，在同一焊接室内完成了激光与电弧的组合，提高了焊接速度，也适用于界面间隙
大的管道。

激光电弧混合焊接技术提高了热输入，降低了冷却速度，改变了焊丝
充填过程中焊接组成的微观结构，从而获得了无晶态铁素体焊接结构，提高了焊
缝的韧性和密度。

激光电弧混合焊接技术中的电弧能量可以作为激光的补充能量
充分利用，因此在选择激光发生器时，可以选择性能稍低的模型，从而在一定程
度上节省焊接成本。

熔化状态下材料的激光吸收速率高于固体状态下。

因此，如
果采用激光电弧混合焊接技术，则在激光辐照之前，基本金属会被电弧完全熔化，从而获得更高的激光吸收效果，提高焊接效率。

爱迪生焊接研究所(EWI)和美国
焊接研究所(TWI)、美国CRC公司和德国vietz公司是21世纪初管道焊接研究中
激光电弧混合焊接的主要推动者。

2012年，中国研制了全位置激光电弧混合焊接
系统的典型样机，完成了实验室工艺试验。

结束语
整体而言，利用长输管道运输油气能源时，必须全面重视起运输过程中存在
的安全问题，为了保证油气资源稳定高效运输，也为了全面保证工程人员的人身
安全，就需要从长输管道的施工建设阶段开始，贯彻高质量的建设理念，全面提
高管道焊接质量。

此外，在条件允许的情况下要尽可能引入更多的专业人员进行
技术研发和工程指导，通过专业人员的引入来不断提高员工的整体素质，还要不
断的健全完善和整体优化工程的制约监督体系，施工技术是整个工程施工的内核，但是完善的制约监督体系是技术研发和创新的根本保障，只要内外结合、统一发展，才能从根本上促进我国的油气能源储运工程的完善，促进能源产业的创新发展。

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