淺談長(zhǎng)輸管道安裝焊接工藝選擇

王新妍

（中鐵十八局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，天津 300308）

淺談長(zhǎng)輸管道安裝焊接工藝選擇

王新妍

（中鐵十八局集團(tuán)建筑安裝工程有限公司，天津 300308）

篩選匹配、合適的焊接工藝對(duì)于長(zhǎng)輸管道安裝工程具有十分重要的意義，因此，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境要求等對(duì)具體施工工藝進(jìn)行調(diào)整，將半自動(dòng)焊接工藝、自動(dòng)焊接工藝以及人工輔助焊接進(jìn)行協(xié)調(diào)性的組合，在保證焊接質(zhì)量的前提下提升效率，同時(shí)對(duì)成本控制進(jìn)行優(yōu)化，讓工程能夠有序地進(jìn)行。

長(zhǎng)輸管道；石油工程；天然氣輸送；焊接工藝

隨著管道安裝技術(shù)水平的不斷提升，長(zhǎng)輸管道的覆蓋范圍越來(lái)越大，它已經(jīng)成為空運(yùn)、海運(yùn)、公路運(yùn)輸以及鐵路運(yùn)輸?shù)葌鹘y(tǒng)運(yùn)輸方式之外的重要補(bǔ)充。在我國(guó)大力實(shí)施“西氣東輸”戰(zhàn)略的背景下，長(zhǎng)輸管道也進(jìn)入了高速發(fā)展期。在長(zhǎng)輸管道的構(gòu)建過(guò)程中，管道安裝工程是十分重要的施工基礎(chǔ)，而管道焊接則是管道安裝工程質(zhì)量控制的重要承載。因此，在實(shí)際施工的過(guò)程中必須對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行全面的考察，并對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的采集，在妥善分析之后篩選并組合適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)，讓管道安裝工程的質(zhì)量得以保證。

一、長(zhǎng)輸管道安裝焊接工藝概述

長(zhǎng)輸管道安裝焊接工藝有多種類型，但在一般施工中，主要采用手工下向焊結(jié)合半自動(dòng)焊工藝。在下向焊工藝實(shí)施的過(guò)程中會(huì)使用到特制的纖維素焊條，這種焊條相對(duì)于其他種類的焊條在焊接速度上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在焊接過(guò)程中也具有很好的穩(wěn)定性與可塑性，這也使得手工下向焊接所得到的最終建筑產(chǎn)品具有很高的合格率。另外，該方法消耗較小，利于成本控制。為了能夠提升下向焊工藝的水平，讓得到焊接產(chǎn)物具備更好的質(zhì)量，首先應(yīng)該對(duì)坡口及其內(nèi)外側(cè)表面的雜物進(jìn)行專門的清理，若發(fā)現(xiàn)裂痕、夾層等，要及時(shí)進(jìn)行針對(duì)性的處理，讓坡口表現(xiàn)出金屬光澤。在對(duì)坡口進(jìn)行修正的過(guò)程中需要對(duì)坡口進(jìn)行打磨，保證坡口實(shí)際參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)相契合。在施工完成后應(yīng)該做好相關(guān)的清渣工作，讓接頭點(diǎn)處于平整的狀態(tài)。在某些特定情況下可以結(jié)合雙聯(lián)管焊接工藝進(jìn)行施工，以此來(lái)提升焊接效果。當(dāng)然部分工程中由于施工規(guī)模較大，施工環(huán)境較為復(fù)雜，此時(shí)就會(huì)考慮采用手工焊接作業(yè)的方式來(lái)進(jìn)行焊接工作，這也能夠充分發(fā)揮手工焊接的靈活性特點(diǎn)。

二、影響長(zhǎng)輸管道安裝焊接質(zhì)量的幾點(diǎn)因素

1.夾渣

在長(zhǎng)輸管道安裝焊接的過(guò)程中很容易出現(xiàn)夾渣。夾渣形態(tài)各異，具有一定的不規(guī)則性。當(dāng)使用藥芯焊接的過(guò)程中，在焊縫表面會(huì)出現(xiàn)一層熔渣，如果未進(jìn)行及時(shí)處理，熔渣在浮出表面時(shí)就已經(jīng)冷卻，從而停留在金屬內(nèi)形成夾渣。若夾渣數(shù)量過(guò)多將大大地降低焊縫的質(zhì)量，并導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。當(dāng)焊絲角度設(shè)定不合理、運(yùn)條速度不穩(wěn)定、清渣工作不徹底時(shí)均會(huì)帶來(lái)夾渣。當(dāng)然，電流的穩(wěn)定性與其也具有密切的關(guān)聯(lián)，若電流出現(xiàn)波動(dòng)特別是電流過(guò)高時(shí)，很容易產(chǎn)生夾渣。

2.焊瘤

在實(shí)際焊接的過(guò)程中，如果速度不均勻特別是速度過(guò)快，很有可能會(huì)帶來(lái)焊瘤。若操作手法不適宜，也會(huì)造成咬邊，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生焊瘤。

3.裂紋

當(dāng)焊接頭出現(xiàn)裂紋時(shí)，將會(huì)使焊接質(zhì)量大幅下降。造成裂紋的主要原因還是焊接操作手法以及焊接材料篩選不合適。當(dāng)保護(hù)電弧不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，很容易產(chǎn)生裂紋。另外，保護(hù)氣體單位流量不足時(shí)也容易造成裂紋。在焊接的過(guò)程中，電流以及電壓的控制也是十分關(guān)鍵的步驟。如果電壓過(guò)高、電流太大，則會(huì)造成焊絲受熱不均導(dǎo)致裂紋。當(dāng)焊絲表面未徹底清潔時(shí)，也會(huì)影響到焊接的質(zhì)量，同時(shí)母材雜質(zhì)含量不合標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)帶來(lái)裂紋。

4.氣孔

一般情況下，氣孔出現(xiàn)在焊縫內(nèi)部，若氣孔過(guò)多或過(guò)密將很容易破壞焊接結(jié)構(gòu)，從而降低整體焊接質(zhì)量。當(dāng)一定量的氣體從凹坑出現(xiàn)時(shí)，在半熔融熔渣存在的情況下會(huì)受到抑制，這樣就很容易出現(xiàn)熔融金屬向下凹深，一旦金屬遇冷凝固時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)氣溝并導(dǎo)致氣孔的出現(xiàn)。

三、結(jié)合工程實(shí)例對(duì)長(zhǎng)輸管道安裝焊接工藝選擇進(jìn)行探析

某管道是西氣東輸工程中的重要管路之一，從新疆至上海全長(zhǎng)共4000公里，管路直徑范圍為960至1020毫米，厚度主要有三個(gè)規(guī)格即為17.5毫米、21毫米和26.2毫米，輸氣壓力為10兆帕，每年輸氣量超過(guò)1萬(wàn)立方米。在管道建設(shè)的過(guò)程，中主要采用的是鋼級(jí)X70鋼管。一級(jí)地區(qū)采用螺旋縫埋弧焊鋼管，管厚為14.7毫米，其他地區(qū)采用VOE鋼管以及JCOE鋼管，厚度為17.5毫米、21毫米和26.2毫米。該管道有很大一部分處于沙漠、戈壁地帶，其地勢(shì)較為開闊。結(jié)合管道實(shí)際情況與施工環(huán)境，在進(jìn)行焊接的過(guò)程中以全自動(dòng)、半自動(dòng)焊接方式為主，對(duì)于某些特殊局部管道采用手工電弧焊接，以此來(lái)保證施工效率，同時(shí)保證管道整體質(zhì)量。結(jié)合上述施工概況，對(duì)管道安裝焊接工藝進(jìn)行合理的篩選。具體如下：

1.自動(dòng)焊接工藝

對(duì)于部分結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定且固定性良好的管道可采用自動(dòng)焊接工藝。在實(shí)施自動(dòng)焊接的過(guò)程中，需要讓焊接小車進(jìn)行穩(wěn)定的圍繞管壁運(yùn)動(dòng)，并在焊接小車的帶動(dòng)下讓焊槍能夠進(jìn)行規(guī)律性的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，自動(dòng)焊接工藝類型也較為繁多，在采取自動(dòng)焊接工藝的同時(shí)需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境對(duì)工藝進(jìn)行調(diào)整。自動(dòng)焊接工藝主要包括以下幾種：（1）雙焊炬活性氣體保護(hù)自動(dòng)焊。運(yùn)用該方法的自動(dòng)焊機(jī)為P600雙焊炬全自動(dòng)焊機(jī)以及PAW3000雙焊炬自動(dòng)焊機(jī)，其中P600型在生產(chǎn)效率上以及成本控制上具有優(yōu)勢(shì)。首先，它能夠進(jìn)行基本的單、雙焊炬調(diào)節(jié)，其次，它還具有電弧跟蹤、智能編程、智能數(shù)據(jù)整合處理等多方面功能。通過(guò)觸屏操作來(lái)進(jìn)行具體操控，這樣也就大大地提升了人機(jī)互動(dòng)水平。另外，P600型自動(dòng)焊機(jī)采用了對(duì)稱式設(shè)計(jì)，并根據(jù)人體工程學(xué)原理進(jìn)行了優(yōu)化，這樣也從一定程度上減輕了焊接工的工作負(fù)擔(dān)。通過(guò)交互式數(shù)據(jù)操控，能夠大大地提升焊縫的質(zhì)量，讓焊縫達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。（2）單焊炬熔化極活性氣體保護(hù)全位置自動(dòng)焊。該方法是運(yùn)用最為普遍的一種自動(dòng)焊接工藝。該工藝成型較為美觀且焊縫的致密性也較為理想，具備了很高的焊縫強(qiáng)韌性。另外，在使用該工藝進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中并不會(huì)給相關(guān)工作人員帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)，焊接環(huán)境也較為理想。在上述工程中，采用PWT-CWS. 02NRT焊機(jī)來(lái)實(shí)施該工藝。此焊機(jī)能夠讓填充、蓋面焊、根焊工作保持高度一致性，這樣也就讓管徑限制缺陷得到了很好的解決。該機(jī)器攜帶了MIG/MAG焊接系統(tǒng)，在人機(jī)交互方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，給人工操作帶來(lái)了很大的便利。在實(shí)際焊接過(guò)程中，PWT-CWS.02NRT焊機(jī)分別采用了行走電機(jī)、送絲電機(jī)等來(lái)對(duì)焊接小車進(jìn)行有效的控制，通過(guò)適配傳感器對(duì)管道環(huán)縫的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)配，并利用工作站配套軟件對(duì)焊接工藝參數(shù)和焊接線能量進(jìn)行計(jì)算，提升了整體性的焊接效率。（3）多焊炬管道環(huán)縫自動(dòng)內(nèi)焊機(jī)根焊。對(duì)于部分管徑較大的管道（外徑超過(guò)813毫米）采用多焊炬管道環(huán)縫自動(dòng)內(nèi)焊機(jī)根焊效果較好。該焊機(jī)一般配置了六至八把焊槍，半數(shù)以上焊槍可以同時(shí)進(jìn)行作業(yè)，這就大大地提升了焊接效率。

2.半自動(dòng)焊接工藝

在以上管道施工過(guò)程中，將半自動(dòng)焊接工藝與其他工藝進(jìn)行結(jié)合，取得了較好的效果。其主要方式包括了以下幾種組合：（1）STT半自動(dòng)根焊結(jié)合PAW2000外焊機(jī)填充。在實(shí)際焊接作業(yè)中，管路直徑為1016毫米，厚度為17.5毫米，從整體情況來(lái)看，一次焊接合格率為93%左右，但是焊接速度不如自動(dòng)焊接工藝，磨合程度還有待提升。（2）蓋面焊以及STT半自動(dòng)根焊結(jié)合APW-Ⅱ自動(dòng)焊，一次焊接合格率為95%左右。該工藝一般是針對(duì)于大、中口徑管道外環(huán)縫熱焊道所使用，另外對(duì)填充焊道、蓋面焊道的焊接也具有較好的焊接效果。

以上組合工藝均涉及到了氣體保護(hù)實(shí)心焊絲半自動(dòng)焊。該技術(shù)與常規(guī)技術(shù)如CV、CC相比具有較為明顯的差異。其技術(shù)基礎(chǔ)為寬帶控制設(shè)備以及電流控制設(shè)備，根據(jù)實(shí)際電弧要求來(lái)進(jìn)行瞬間輸出調(diào)節(jié)。在保護(hù)氣體方面，一般選用二氧化碳或者二氧化碳配合氬氣，從而保證焊接的穩(wěn)定性與持續(xù)性，該方法最適合于下向焊接。另外，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊也是半自動(dòng)焊接工藝中較為常見的類型之一。其焊接效率、焊接質(zhì)量、焊接性能以及適應(yīng)性均比較理想。即便在低溫條件下，該方法也能夠保持良好的韌性，通過(guò)對(duì)藥芯成分進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)提高其中的鎳含量，以及鋁含量讓整體韌性得到有效的提高，這也使管道焊接在惡劣環(huán)境下得以實(shí)現(xiàn)。

3.人工輔助焊接

在某些特定管道的焊接過(guò)程中，由于某些特殊因素影響，需要進(jìn)行人工輔助焊接。在以上工程中，主要采用了藥皮焊條電弧焊方法進(jìn)行。該方法操作較為簡(jiǎn)單，且脫渣容易，焊縫韌性也較為理想。焊條一般是用高纖維素材質(zhì)，此類焊條具有很好的成型效果，具有優(yōu)秀的熔透能力，熔敷速度較快，對(duì)熔渣下淌以及鐵水下淌能夠進(jìn)行有效的控制，這也使其在長(zhǎng)輸管道環(huán)焊縫的根熱焊與根焊中具有良好的作用。

篩選匹配、合適的焊接工藝對(duì)于長(zhǎng)輸管道安裝工程具有十分重要的意義。因此在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境要求等對(duì)具體施工工藝進(jìn)行調(diào)整，將半自動(dòng)焊接工藝、自動(dòng)焊接工藝以及人工輔助焊接進(jìn)行協(xié)調(diào)性的組合，在保證焊接質(zhì)量的前提下提升效率，同時(shí)對(duì)成本控制進(jìn)行優(yōu)化，讓工程能夠有序地進(jìn)行。

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TD

A

1673-0046（2014）3-0173-02