淺議油氣管道的焊接工藝

【摘要】隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)焊接工藝的也在不斷提高，但和國外的焊接工藝相比較仍然存在工藝上的差別。國外半自動和自動焊接技術(shù)已經(jīng)較為廣泛使用，而國內(nèi)以手工焊為主。所以搞好技術(shù)引進、開發(fā)是努力方向，但發(fā)展和完善現(xiàn)有的手工焊工藝仍有積極意義。本文主要對管道手工下向焊接技術(shù)以及幾種常用的管道手工焊接工藝進行了簡單的介紹。

【關(guān)鍵詞】油氣管道；半自動焊接；自動焊接；焊接工藝

國內(nèi)油氣管道建設(shè)在引進了下向焊接技術(shù)以后，目前手工下向焊技術(shù)已經(jīng)廣泛使用，藥芯焊絲自保護半自動焊接技術(shù)在國內(nèi)也開始使用，而管道自動焊接技術(shù)還處在研制階段。一些非專業(yè)管道施工隊伍仍然以手工上向焊接方法進行管道安裝。在國外，澳大利亞、阿根廷、美國等國早已廣泛使用藥芯焊絲自保護半自動焊接技術(shù)成功建設(shè)了多條油氣管道，而更為先進的管道自動焊接技術(shù)在美國、加拿大、前蘇聯(lián)等國也已經(jīng)被成熟運用。面對如此巨大的差距，除了抓緊技術(shù)完善現(xiàn)有的管道手工焊接技術(shù)仍有積極的現(xiàn)實意義。引進開發(fā)之外，針對國內(nèi)目前的現(xiàn)狀，不斷研究、發(fā)展、完善現(xiàn)有的焊接工藝是十分必要的。

一、下向焊接技術(shù)

1、操作要點

按照焊接順序，通常將管道焊接各層焊道稱為根焊、熱焊填充焊、蓋帽焊。根焊與熱焊道均為單道焊，而填充焊則可能是多層多道焊，這與管道的壁厚有關(guān)。焊接時，根焊采用直拉式運條，不擺動，只有當間隙過大或熔孔過長時，可作往返運條，以防止熱輸入過大而燒穿。熱焊的目的在于加強根焊，并通過繼續(xù)輸入熱量使焊道保持較高溫度而防止根焊產(chǎn)生裂紋、開裂等缺陷，一般均要求兩焊道間隔時間少于5min。采用直線往復(fù)運條，焊接速度要快，并保證坡口邊緣熔合良好，熱焊之前必須進行徹底清根。

2、優(yōu)點

手工下向焊通常使用纖維素焊條和低氫型焊條兩種專用下向焊條，它通過獨特的藥皮配方獲得上向焊無法比擬的優(yōu)良性能。與上向焊相比，下向焊電弧挺度好、吹力大，焊接熔深大，根焊可以單面焊雙面成型，而且熔渣少，易脫渣，不易產(chǎn)生氣孔、夾渣等缺陷，焊縫一次合格率高。由于采用薄層快速焊接技術(shù)，后層焊道對前層焊道有熱處理作用，尤其熱焊道與根焊道的間隔時間短，輸入的熱量使根焊道保持較高溫度，能使根焊道中的擴散氫充分逸出，降低焊道中擴散氫含量，并能防止根焊裂紋產(chǎn)生，使焊接接頭性能得到提高。上向焊根焊不能連續(xù)焊接，只能采用滅弧法施焊，速度太慢，而且缺陷多，因此采用下向焊進行根焊和熱焊，以獲得好的根焊質(zhì)量和速度，而用上向焊進行填充蓋帽，利用其焊層厚的特點，減少焊接遍數(shù)，提高整體焊接速度，即采取優(yōu)勢互補的辦法使用復(fù)合焊接工藝。

二、半自動焊接技術(shù)

管道半自動焊是采用電焊工手持半自動焊槍施焊，由送絲機構(gòu)連續(xù)送絲的一種焊接方式。該焊接方法可節(jié)省更換焊條等輔助作業(yè)的時間，具有熔敷速度快、焊接接頭少、焊接收弧及引弧產(chǎn)生的焊接缺陷少等優(yōu)點，焊接合格率明顯高于手工電弧焊。國內(nèi)采用半自動焊接技術(shù)始于1995～1997年建成的庫鄯輸油管道，實踐證明，該焊接法的應(yīng)用效果較好。目前，國內(nèi)在管道主體焊接中應(yīng)用比較成熟的半自動焊工藝為纖維素焊條打底，自保護藥芯焊絲或CO2氣體保護焊絲進行填充、蓋面。藥芯焊絲半自動焊抗風(fēng)能力強，而CO2氣體保護焊絲的抗風(fēng)能力較差。半自動焊焊接設(shè)備較手工電弧焊設(shè)備復(fù)雜，適宜在地形較好的平原、低矮丘陵和坡度較緩的山區(qū)地段機械化流水線作業(yè)上應(yīng)用。

三、全自動焊接技術(shù)

全自動焊是借助于機械和電氣的方法使整個焊接過程實現(xiàn)自動化。目前國外用于管道焊接比較成熟的自動焊技術(shù)主要有實芯焊絲氣體保護焊和藥芯焊絲自保護焊技術(shù)。

（1）實芯焊絲氣體保護自動焊接技術(shù)自動焊接技術(shù)減少了人為因素對焊接質(zhì)量的影響，減輕了工人勞動強度，容易保證焊接質(zhì)量，同時具有焊接速度快、焊接材料成本較低對焊工的技術(shù)水平要求較低等優(yōu)點，在國外已廣泛應(yīng)用于大口徑、大壁厚的管道焊接領(lǐng)域。但由于管道環(huán)縫為全位置焊接，對焊接裝備及控制系統(tǒng)要求較高，且全自動氣體保護焊設(shè)備目前還存在造價高、維修難度大等缺陷。

（2）藥芯焊絲自動焊接技術(shù)該焊接技術(shù)包括藥芯焊絲自保焊和藥芯焊絲氣保兩種方法，其焊接基本原理與實芯焊絲氣體保護焊相似。藥芯材料主要有礦物材料、鈦合金透氣劑、穩(wěn)弧劑、造渣劑及還原劑等，與實芯焊絲相比，藥芯焊絲的優(yōu)點有熔敷速度快，焊接質(zhì)量好，沖擊韌性好，對各種管材的適應(yīng)性好，設(shè)備投資成本比全自動氣體保護焊少等。

目前，國內(nèi)管道應(yīng)用全自動焊技術(shù)正處于起步階段，應(yīng)用效果表明，焊縫表面成型規(guī)則、飽滿，內(nèi)在晶體組織較好，且與母材過渡圓滑；一次合格率達到97%，每道焊口的電弧燃燒時間為35min，全自動焊比手工焊效率提高30%～40%?？紤]到全自動焊設(shè)備較為復(fù)雜，尤其是采用實芯焊絲氣保焊時，防風(fēng)棚必不可少，全自動焊接一般應(yīng)用于平原、微丘等地形較好施工地段的大口徑、高壁厚管道。

參考文獻

[1]楊天兵.長輸油氣管道焊接技術(shù).金屬加工，2008年第12期

[2]羅志強.油氣管道手工焊接工藝.管道技術(shù)與設(shè)備，2001年第5期