天然气管道的焊接技术分析

天然气管道的焊接技术分析

发表时间：2015-12-18T15:00:30.570Z 来源：《基层建设》2015年15期供稿作者：张明辉

[导读] 广东拓奇电力技术发展有限公司本文从天然气管道焊接方法及特点出发，再对天然气管道焊接中的注意事项及难点进行讨论。

张明辉

广东拓奇电力技术发展有限公司 510110

摘要：随着社会主义现代化建设，经济发展水平不断提升与进步，与此同时对于能源的需求量也在不断的增加，传统的能源资源已经无法满足当今社会发展的需求，针对新能源的开发必不可少。天然气作为一种能源，其中的优势逐渐显露出来。天然气管道的焊接是天然气能源开发过程中，必不可少的一道环节。焊接技术的成功与否关系到整个工程的工程质量、工程安全、施工成本、施工效率等等。本文从天然气管道焊接方法及特点出发，再对天然气管道焊接中的注意事项及难点进行讨论。

关键词：天然气管道；焊接技术；分析

前言：近年来，石油天然气发展速度非常之快，大口径、高压力输送的天然气管道已经逐渐发展趋势，但与此同时也给天然气管道的焊接带来了新挑战。另外，对于工程进度的要求越来越高，随之施工地点的搬迁也非常频繁，这与工厂生产产品相比，在管理、施工、质量方面增加了极大的难度。但是随着长期焊接实验与实践，天然气管道焊接技术逐渐成型，有自动焊、手动韩、半自动焊等形式，另外在焊接过程中的工艺要点、技术难点都有一定掌控。

一、天然气管道焊接技术手段以及特点

天然气管道焊接的原则是，保障焊接工程质量、提高焊接效率以及节约施工成本的投资。天然气管道焊接技术方法是多样的，因此在确定施工方案、选择焊接方法时，一定要从施工现场实际环境出发，另外还要考虑管道的直径、壁厚、材质等等因素。

下面对现今阶段天然气管道焊接技术中，比较常见的几种焊接方法进行介绍。

（一）手工焊技术

我国在上个世纪70年达开始推广传统焊接方法，手工电弧焊上向焊技术，后来逐渐发展到至今，更多的是使用手工电弧焊下向焊技术，手工下向焊的特点是，其引弧位置是管道中心，然后从上到下直到管道底部的中心，实施全位置的焊接。相对于传统的手工上向焊，手工下向焊可以节约更多焊接材料、劳动强度相对较低、焊接效率高、焊缝相对更美观、焊接质量更好等等优点。手工下向焊主要包括全纤维素手工下向焊、混合型手工下向焊、复合型下向焊技术三种，下面对此三种进行详细介绍。

1 全纤维素手下向焊

在天然气管道焊接中，全纤维素手工下向焊应用非常广泛。其应用主要针对的是天然气管道材质等级相对较低的管道，例如X70（L485）。所谓的全纤维素手下向焊，是指在天然气管道现场阻焊时，其填充焊、热焊、盖面焊、根焊等等，都使用的是纤维素焊条。

2 低氢手工下向焊

所谓的混合型手工下向焊是指，在天然气管道现场组焊时，填充焊以及盖面焊采用的是低氢型焊条，其热焊以及打底焊都采用的是纤维型焊条。此种焊接技术对环境温度有一定的要求，温度不能过高，因为其输送介质硫含量相对比较高，另外焊接接头必须要有一定的韧性。其更多的应用在钢管材质的焊接当中。

3 复合型下向焊技术

熔深相对较浅、热输比较低、焊道相对比较薄，这是复合型下向焊技术的特点。在天然气管道中，对于管道壁相较厚的焊接，主要采用的就是复合型下向焊技术。

（二）半自动焊技术

半自动焊接技术起初是我国在上个世纪90年代初期，从美国引进的技术。经过不断的更新与发展，一直使用到当今。半自动焊技术是当今天然气管道焊接当中最重要的焊接方法之一。相对于手动下向焊技术，半自动焊具有经济性好、焊接效率高、工艺容易掌握、焊接质量佳、劳动强度低的特点。但是半自动焊的缺点在于，在进行根焊时，其质量没有足够的保障。因此，半自动焊主要应用在盖面焊道以及填充焊道中。现今阶段，常用的半自动焊接技术主要有自保护药芯焊丝半自动焊、CO2活性气体保护焊两种。

1 自保护药芯焊丝半自动焊

工艺性能良好、成本低、焊接质量好、全位置成型良好以及良好的环境适应能力，这是自保护药芯焊丝半自动焊的主要特点。其主要运用在盖面焊接以及充填焊接之中。

2 CO2活性气体保护焊

高校、廉价、优质是CO2活性气体保护焊的主要特点。之前传统的短路过渡CO2焊最大的问题在于焊接时飞溅太大，解决不了成形与控制熔深的矛盾。而现在所运用的CO2活性气体保护焊属于STT半自动焊，当前这种焊接方式解决了之前飞溅大以及成形与控制熔深的矛盾，因为它通过电压控制以及精准的基值和峰值电流，使得焊接过程更加稳定。

（三）自动焊技术

焊接质量高、劳动强度相对较低、焊接效率相对较低这是自动焊接技术的主要特点。利用自动焊接技术进行管道焊接时，人为因素对其的影响非常小。另外，自动焊接技术，针对管道壁较厚以及大口径天然气管道的焊接利用比较多。下面对当前比较成熟的自动焊技术进行详细介绍。

1 电阻闪光对焊

电阻闪光对焊是自动焊技术当中最主要的形式之一。适应气候的能力强、经济性好、质量强，这是电阻闪光对接焊的特点。电阻闪光对焊是属于压力焊中的一种。其是通过强电流与低电压交流电的作用下，其中低压一般在12V左右，强电流一般在600~1200A。促使两个管段瞬间达到高温，使得其中金属蒸发以保护焊接区，在通过外加压力，最终实现焊接。此种自动焊接技术的缺点在于设备相对比较大，并且投资相对较高。

2 实芯焊丝气体保护自动焊接

对焊工的要求不是很高，这是实芯焊丝气体保护自动焊最大的特点，但是其缺点在于对环境有特别多的要求，例如天然气管道焊接施

工场地在野外作业时，必须要有防风棚才可以进行。

3 药芯焊丝自动焊接

此种自动焊接手段又分成两种类型，一种叫做药芯焊丝自保和药芯焊丝气体保护焊。此种自动焊接手段的主要特点是经济性好、焊接韧性强、熔敷速度相对较快。其药芯材料主要有矿物材料、钛合金、还原剂、稳弧剂、造渣剂、透气剂、矿物材料等等。

二、天然气管道焊接中的注意事项及难点

（一）焊接人员

焊接人员是管道焊接施工过程中的主体，所以一定要针焊接人员建立焊接质量管理体系。根据管道焊接工艺要求，对员工进行专业培训、考试取证，使员工的技术水平符合施工规定。另外，焊接人员还必须要拥有，相关部门颁发的“焊工合格证”，以保障工程质量。

（二）焊前预热

焊前预热是焊接过程中不可缺少的一道工序。其主要是防止根部冷裂纹的出现，通过焊前预热使得母材应力状态减缓以及使根焊道的冷却速度降低。预热的方式一般采用，环形加热器，如图所示：其预热的宽度不得小于50MM，预热的温度要根据焊接工艺流程的规定进行。测量预热温度大小，可以在管口外侧50MM处放一个红外线测温仪。

（三）焊道起弧与收弧

焊道到的起弧与收弧之间必须要错开30MM以上。必须在坡口内进行焊接起弧。每一个引弧点和接头必须要进行修磨在焊接之前。

（四）根焊完成后的修磨

根焊完成其表面一定会出现熔渣、缺陷、飞溅物以及焊缝凸高的地方，因此根焊后进行修磨是必须的，修磨工具一般是角向磨光机。另外要注意修磨是千万不可损坏管外的坡口形状，根焊与填充时间不得超过10分钟。

（五）防腐层的处理

在焊接进行中，一定要对防腐层进行保护，采取的措施一般为缠绕一周胶皮保护层，其保护层宽度要保持在800MM，主要防止焊接飞溅灼伤。

（六）焊材要求

在焊材的要求方面，首先焊才必须要拥有相应的合格证，复测报告等等。其次焊材表面必须要保障无锈蚀、无裂痕、光滑等等。另外在使用之前一定要对焊材进行相应的烘干，其具体的烘干要求如下表：（七）针对P91钢的焊接

P91钢是天然气管道中常用到的材质。其优点在于管道壁比较薄，整体结构重量比较轻。但是在P91钢焊接性比较差，是天然气管道焊接中的难点。因为其属于高合金耐热钢，焊接完成后容易出现冷裂纹，或者接头出现脆化。因此，在进行P91钢焊接时一定要控制好热处理温度，使其时间适当延长，这样有助于接头常温冲击韧性的提高。另外还要选择相对较小的焊接电流，焊接层间温度不得大于300度，焊接厚度不能超过3MM.，最后延长焊后热处理恒温时间。

总结：天然气管道的焊接是天然气能源开发中非常重要的一个环节。整个工程的工程质量、施工成本、施工效率、运行期间的安全性都和天然气管道焊接技术密不可分。本文从天然气管道焊接方法及特点出发，再对天然气管道焊接中的注意事项及难点进行讨论。希望对天然气管道焊接技术起到推动的作用。

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