我國長輸管道建設(shè)對焊接技術(shù)發(fā)展的需求

隋永莉

我國長輸管道建設(shè)對焊接技術(shù)發(fā)展的需求

隋永莉

【摘要】文章主要論述了我國長輸管道建設(shè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)以及未來發(fā)展趨勢，同時探討了長輸管道建設(shè)對焊接與切割裝備的需求。

1. 我國長輸管道建設(shè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)

我國鋼質(zhì)管道環(huán)焊縫焊接技術(shù)經(jīng)歷了幾次大的變革。20世紀70年代采用的低氫型焊條電弧焊上向焊工藝，該方法可適應(yīng)的管口組對間隙大，采用斷弧操作法完成，焊層厚度大，焊接效率低，目前主要用于站場的小口徑工藝管道及一些返修焊縫的焊接。

80年代推廣焊條電弧焊下向焊工藝，采用纖維素型焊條和低氫型焊條下向焊。該方法可適應(yīng)的管口組對間隙小，采用大電流、多層、快速焊的操作方法來完成，焊層厚度薄，焊接效率高。該方法靈活簡便、適應(yīng)性強，同時由于焊條工藝性能的不斷改進，熔敷效率、力學(xué)性能仍能滿足當(dāng)今管道建設(shè)的需要。

90年代應(yīng)用自保護藥芯焊絲半自動下向焊工藝，該方法抗風(fēng)能力極強，焊接時不需要保護氣

體，由送絲機構(gòu)連續(xù)送絲，焊工采用手持半自動焊槍施焊。采用的焊接電流和焊接速度較焊條電弧焊均有較大增加，在提高熔敷效率的同時，減少了接頭數(shù)量，焊接合格率大大提高。這種焊接方法的設(shè)備投資不大，利用率高，投資回收期短，且在焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率、降低焊材消耗、節(jié)約能源等方面具有明顯經(jīng)濟效益，非常符合我國的低成本焊接自動化理念，在我國管道工程建設(shè)中的應(yīng)用發(fā)展最為迅速。

從2001年開始，隨著管道建設(shè)用鋼管強度等級的提高，管徑和壁厚的增大，在管道焊接施工過程中逐漸開始應(yīng)用熔化極氣體保護自動焊工藝。該方法的焊接接頭綜合性能優(yōu)良，對施工組織管理要求高，焊接過程受人為因素影響小，焊接效率高，勞動強度小，對于大口徑、厚壁鋼管以及惡劣氣候條件下的管道建設(shè)具有很大的潛力。隨著自動焊應(yīng)用平臺的逐步成熟，管道自動焊的焊接質(zhì)量和經(jīng)濟效益都將得到不斷提高，并逐漸成為管道建設(shè)的主要現(xiàn)場焊接方式。

2. 長輸管道建設(shè)應(yīng)用焊接技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

（1）管道自動焊技術(shù)將逐漸成為未來管道建設(shè)的主要焊接方式 隨著自動控制技術(shù)和電弧跟蹤技術(shù)的不斷完善，自動焊設(shè)備設(shè)計模塊化和配件標(biāo)準(zhǔn)化，以及自動焊應(yīng)用平臺的成熟，自動焊操作將變得更容易，設(shè)備生產(chǎn)和維護保養(yǎng)將更加迅速和便捷，熟練的自動焊操作工隊伍將不斷擴大。這使得管道自動焊技術(shù)越來越適應(yīng)石油天然氣長輸管道的現(xiàn)場焊接需求，其焊接質(zhì)量和經(jīng)濟效益都將得到不斷提高，并逐漸成為大口徑、高鋼級管道建設(shè)的主要現(xiàn)場焊接方式。

（2）半自動焊和手工焊仍將是管道建設(shè)的可選擇方法 在口徑較小、強度等級較低的管線鋼管現(xiàn)場焊接時，自保護藥芯焊絲半自動焊和低氫焊條電弧焊的工藝仍將是主要的焊接方法。另外，受地理位置、地形條件、氣候環(huán)境等外界因素的限制，不利于進行管道自動焊施工的管道，也將使用自保護藥芯焊絲半自動焊和低氫焊條電弧焊的工藝。但在應(yīng)用自保護藥芯焊絲半自動焊工藝的管道段，需要對管線鋼管的冶金成分進行必要限定，以確保環(huán)焊接頭的力學(xué)性能滿足工程要求。

3. 我國長輸管道建設(shè)對焊接裝備的需求

（1）管道焊接技術(shù)的進步將繼續(xù)推動焊接設(shè)備的創(chuàng)新 為了能夠滿足手工、半自動焊等焊接工藝的管道焊接施工要求，焊接設(shè)備應(yīng)具備不同使用環(huán)境條件下可靠性高、工藝適應(yīng)性好、控制面板簡單易懂及調(diào)節(jié)方便等特點。

為滿足管道自動焊的焊接施工要求，焊接電源應(yīng)具有與焊接材料、焊絲直徑、焊接參數(shù)等相適應(yīng)的動特性和靜特性，減小飛濺，保證焊接過程穩(wěn)定，減少焊接缺陷率。

（2）管道建設(shè)的發(fā)展需求將推動高強韌性能焊接材料的研發(fā) 隨著高強度等級鋼管X70、 X80等應(yīng)用比例的增多，對于環(huán)焊接頭高強度、高韌性的需要越來越迫切。如何確保自保護藥芯焊絲的焊接接頭韌性穩(wěn)定，是焊材研發(fā)人員面臨的課題，這甚至?xí)绊懙酱祟惡覆脑陂L輸油氣管道建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

此外，為保證管道環(huán)焊縫的質(zhì)量穩(wěn)定性和使用安全性，未來的管道建設(shè)將增加自動焊技術(shù)的應(yīng)用比例。全位置工藝性能良好、高強度、高韌性的氣保護藥芯焊絲、金屬粉芯焊絲、實芯焊絲等焊材將會在管道建設(shè)領(lǐng)域逐漸得到更多的應(yīng)用。

隨著國產(chǎn)化需求的增加，管道建設(shè)領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)的焊接材料需求迫切，目前這類產(chǎn)品主要依賴國際市場，國內(nèi)有質(zhì)量保證、品牌影響的產(chǎn)品相對較少，加強高強度、高韌性焊材的國產(chǎn)化研發(fā)。

（3）管道建設(shè)發(fā)展提出了大口徑機械化管道切割機的需求隨著f1 016mm、f1 219mm及f1 422mm等大口徑、高鋼級管道建設(shè)比例的增多，對于較高切割精度、熱影響區(qū)域小的機械式管道切割設(shè)備具有一定的需求。

目前，我國已建設(shè)管道超過10萬km，這些管道的日常維護、在役搶修等工作中，需要大口徑、高精度、防夾刀的機械式管道冷切割設(shè)備。

20150213

作者簡介：隋永莉，中國石油天然氣管道科學(xué)研究院。