試論焊接技術(shù)在天然氣管道施工中的應(yīng)用

梅伯全 葉廣岳

摘 要：伴隨著我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，天然氣在我國(guó)能源中所占的比重也越來越大。作為天然氣運(yùn)輸主要途徑的天然氣管道建設(shè)總長(zhǎng)也在不斷增加，一些天然氣管道建設(shè)中的新技術(shù)也在不斷的出現(xiàn)和運(yùn)用。焊機(jī)天然氣管道建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，也是一項(xiàng)非常常見的應(yīng)用技術(shù)。天然氣管道建設(shè)的發(fā)展對(duì)焊接標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)都有了新的要求。

關(guān)鍵詞：焊機(jī)技術(shù)；天然氣管道；應(yīng)用

最近幾年，隨著我國(guó)對(duì)天然氣用氣量需求的加大，我國(guó)的天然氣管道的建設(shè)也隨之也隨著加快了建設(shè)步伐。伴隨著天然氣管道建設(shè)速度的加快，天然氣管道的施工技術(shù)也在不斷的提升。下面就這幾種不同的焊接技術(shù)在我國(guó)天然氣管道建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用一一進(jìn)行說明。

1 天然氣管道焊接時(shí)的手工焊接技術(shù)及應(yīng)用

手工電弧焊下向焊技術(shù)可具體分為纖維素焊條和低氫型焊條下向焊。相對(duì)傳統(tǒng)的天然氣管道焊接技術(shù)來說，手工下向焊是比較先進(jìn)的手工焊接技術(shù)，手工下向焊因?yàn)椴捎么筲g邊、小間隙、小坡口角度的技術(shù)參數(shù)，使天然氣管道工程加快了焊接速度，并且焊接的質(zhì)量比較好，對(duì)焊接材料浪費(fèi)少，加之操作難度不大，進(jìn)行焊接時(shí)的抗風(fēng)能力也很強(qiáng)，應(yīng)用十分廣泛。①纖維素下向焊在天然氣管道焊接中的應(yīng)用。纖維素下向焊的顯著特點(diǎn)是根焊的適應(yīng)性極強(qiáng)。纖維素下向焊的焊接工藝有很大的熔透能力，與此同時(shí)纖維素下向焊能很好的填充連接處間隙，焊縫背面成形也比較平整，而且氣孔敏感性很小，極易形成質(zhì)量很高的焊縫，在鋼材為X70以下的薄壁大口徑管道上主要應(yīng)用的焊接工藝就是纖維素下向焊。纖維素下向焊要注意防止產(chǎn)生冷裂紋。因?yàn)槔w維素下向焊的焊條熔敷金屬擴(kuò)散氫含量高，不易控制預(yù)熱溫度和層間溫度。②天然氣管道手工焊接的另一種工藝就是低氫下向焊。利用低氫下向焊工藝進(jìn)行焊接的管道接口具有較好的抗冷裂紋性和沖擊韌性，焊縫質(zhì)量相對(duì)較高，在焊接天然氣管道中比較重要的部件時(shí)應(yīng)用較多。低氫下向焊工藝的缺點(diǎn)是進(jìn)行焊接時(shí)熔化速度較慢，對(duì)從事焊接的工人技藝要求比較高，不易掌握焊接時(shí)機(jī)。低氫下向焊根焊的適應(yīng)性相對(duì)于纖維素焊條要差一些，所以常被用于填充蓋面等部位的焊接。

2 半自動(dòng)焊接技術(shù)及應(yīng)用

半自動(dòng)焊接技術(shù)是我國(guó)從美國(guó)引進(jìn)的自保護(hù)半自動(dòng)焊設(shè)備和工藝，引進(jìn)后陸續(xù)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的一些天然氣管道施工中使用，技術(shù)日漸成熟，也是目前天然氣管道施工中重要的焊接方法。半自動(dòng)焊焊接工藝效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，而且焊接工藝相對(duì)較簡(jiǎn)單，從事焊接的技術(shù)人員易學(xué)習(xí)掌握。缺點(diǎn)在于根焊時(shí)焊縫質(zhì)量不能夠得到保證，所以在天然氣管道施工中的半自動(dòng)焊接技術(shù)主要用于管道的填充和蓋面焊道等方面。目前常見的主要有：①CO2活性氣體保護(hù)焊技術(shù)。半自動(dòng)焊接技術(shù)CO2活性氣體保護(hù)焊是一種高效、優(yōu)質(zhì)的天然氣管道焊接技術(shù)。對(duì)根焊部位主要采用STT半自動(dòng)焊進(jìn)行焊接，這種焊接通過控制基值和峰值電流及電壓，熔滴過渡成型非常有利，焊接過程穩(wěn)定，能夠很好地解決飛濺問題及大口徑管道根部焊環(huán)節(jié)單面焊雙面成型的難題，而且在全位置單面焊雙面成形的打底焊也同樣有很好的效果。半自動(dòng)焊中的STT型CO2半自動(dòng)下向焊技術(shù)工藝具有電弧穩(wěn)定、飛濺少、速度快、韌性好等一系列的優(yōu)點(diǎn)，但在進(jìn)行STT型CO2半自動(dòng)下向焊時(shí)，需要有相應(yīng)的防風(fēng)措施，要求現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速不能大于2m/s。②天然氣管道焊接的自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊。所謂的自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊，就是把焊藥填灌在管狀焊絲的內(nèi)部，不需要保護(hù)氣體就可以進(jìn)行的一種焊接技術(shù)。在冶金過程利用管狀焊絲中所含合金元素及焊藥中保護(hù)熔池，徹底清除熔池中氮所造成的不良影響，得到合格的焊縫。這種焊接工藝具有性能優(yōu)良、熔敷效率高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，加之焊接成本相對(duì)較低，而且焊接技術(shù)簡(jiǎn)單，焊接合格率高。這種焊接技術(shù)的缺點(diǎn)是焊根熔合不易，僅僅在填充和蓋面時(shí)有所運(yùn)用。

3 自動(dòng)焊技術(shù)及應(yīng)用

天然氣管道的自動(dòng)焊就是指使用一定的工藝和技術(shù)使整個(gè)焊接過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，常用的是機(jī)械方法和電氣方法。自動(dòng)焊技術(shù)焊接效率高、進(jìn)行焊接工作的勞動(dòng)強(qiáng)度較小，焊縫穩(wěn)定可靠，質(zhì)量可靠，進(jìn)行焊接時(shí)幾乎不受人為操作因素影響，所以在焊接大口徑管道和厚壁管道時(shí)使用非常方便，發(fā)揮了極大的作用。但是全自動(dòng)氣體保護(hù)焊設(shè)備昂貴，后期修理、維護(hù)不易操作，根部焊接也有局限性，所以全自動(dòng)氣體保護(hù)焊并未大規(guī)模應(yīng)用于天然氣管道焊接?，F(xiàn)階段常用的自動(dòng)焊技術(shù)主要有：①實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊接。這種自動(dòng)焊是在可熔實(shí)芯焊絲與被焊金屬間形成電弧，強(qiáng)大的電流把焊絲熔化，并與母材相結(jié)合形成焊縫，從而實(shí)現(xiàn)管道焊接。這種自動(dòng)焊接技術(shù)工藝易于掌握，廣泛應(yīng)用大口徑、大壁厚的管道焊接領(lǐng)。但缺點(diǎn)是進(jìn)行焊接時(shí)，需要有較高的焊接裝備及控制系統(tǒng)，而且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的風(fēng)力有一定的要求。②藥芯焊絲自動(dòng)焊接。藥芯焊絲自動(dòng)焊有兩種類型，分別是藥芯焊絲自保焊和藥芯焊絲氣保焊。這種自動(dòng)焊的原理和實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊基本相同。區(qū)別在于，藥芯焊絲熔敷的速度很快、焊接的接縫韌性好、在不同的場(chǎng)合適應(yīng)性也不錯(cuò)。③電阻閃光對(duì)焊。電阻閃光對(duì)焊是利用低電壓和強(qiáng)電流，使得要焊接的連接管兩管端在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到極高的溫度，利用蒸發(fā)金屬保護(hù)焊接區(qū)域，進(jìn)而用頂鍛壓力使熔化的管端形成連接接頭，達(dá)到焊接目的。電阻閃光焊接技術(shù)工藝、焊接效率很高，也能很好的適應(yīng)不同的環(huán)境，焊接質(zhì)量好。但是電阻閃光對(duì)焊設(shè)備龐大且昂貴、針對(duì)性強(qiáng)，對(duì)焊縫無法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的無損檢測(cè)。所以并未在天然氣管道施工焊接中得到普及。

天然氣管道焊接時(shí)的焊接質(zhì)量、焊接效率和焊接技術(shù)水平與天然氣管線建設(shè)的質(zhì)量密切相關(guān)，鑒于天然氣管線本身的特點(diǎn)，在進(jìn)行管道焊接時(shí)，一定要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，正確的選擇合適的焊接技術(shù)，保證焊縫質(zhì)量，確保天然氣管道的安全。對(duì)于新的天然氣管道焊接技術(shù)，要嚴(yán)格按照相關(guān)的操作規(guī)范來進(jìn)行。對(duì)出現(xiàn)的問題，要認(rèn)真研究，及時(shí)總結(jié)、處理，堅(jiān)決避免因操作失誤而造成的損失。

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