海洋石油設(shè)備及管道自動(dòng)焊技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

熊月潮（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳518000）

海洋石油設(shè)備及管道自動(dòng)焊技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景

熊月潮（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，廣東深圳518000）

自動(dòng)焊技術(shù)以其高效、優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn),在海洋工程建設(shè)中越來(lái)越受到重視。隨著海洋石油設(shè)備及管道厚度、管徑的進(jìn)一步增大以及高強(qiáng)度材料的應(yīng)用,為獲得施工過(guò)程的高效率和高質(zhì)量,數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的自動(dòng)焊技術(shù)將是海洋石油設(shè)備及管道焊接的發(fā)展方向。文中系統(tǒng)介紹了國(guó)內(nèi)外海洋石油設(shè)備及管道自動(dòng)焊技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,本文對(duì)目前國(guó)內(nèi)外正在研發(fā)的先進(jìn)海洋石油設(shè)備及管道自動(dòng)焊技術(shù)逐一進(jìn)行了介紹,展望了海洋石油設(shè)備及管道自動(dòng)焊技術(shù)的發(fā)展方向,為我國(guó)今后海洋石油設(shè)備及管道自動(dòng)焊技術(shù)的發(fā)展提供了參考。

海洋石油設(shè)備及管道；自動(dòng)焊；現(xiàn)狀；發(fā)展

隨著我國(guó)海洋油氣資源開發(fā)逐步向深水發(fā)展,自動(dòng)焊技術(shù)以其高效、優(yōu)質(zhì)的特點(diǎn)在海洋工程中的應(yīng)用得到了工程建設(shè)者的高度重視，高效率的結(jié)構(gòu)、容器焊接技術(shù)、高效海底管道鋪設(shè)焊接新技術(shù)、水下焊接修復(fù)焊接新技術(shù)和海洋油氣管道焊接自動(dòng)化的應(yīng)用提高了海洋工程的建設(shè)效率，縮短建設(shè)周期，降低開發(fā)成本，海洋工程的焊接質(zhì)量得到了較大的提高，從而降低了海洋工程設(shè)施在海上施工及運(yùn)行期間的風(fēng)險(xiǎn)。

1 海洋石油工程自動(dòng)焊技術(shù)的現(xiàn)狀

海洋工程焊接施工經(jīng)歷了手工焊、半自動(dòng)手工焊和自動(dòng)焊三個(gè)階段，目前高效的自動(dòng)焊接技術(shù)在海洋工程壓力容器、管道的焊接以及水下焊接技術(shù)已經(jīng)得到了全面發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得海洋工程的焊接效率和質(zhì)量得到了大幅提高，自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用水平和國(guó)外海洋工程項(xiàng)目比較相差不大，不足之處是高效節(jié)能的自動(dòng)焊接設(shè)備及特殊專用的海底管道、水下焊接成套設(shè)備需要進(jìn)口，水下焊接的應(yīng)用起步較晚。

1.1 壓力容器自動(dòng)焊接技術(shù)

從20世紀(jì)50年代起，我國(guó)開始自動(dòng)焊接技術(shù)的研制和發(fā)展；20世紀(jì)80年代國(guó)內(nèi)的大型壓力容器制造企業(yè)從國(guó)外引進(jìn)了一大批先進(jìn)的焊接設(shè)備如窄間隙焊機(jī)、多功能氬弧焊機(jī)、小口徑管內(nèi)壁堆焊機(jī)等等，先進(jìn)的自動(dòng)化、機(jī)械化焊接工藝在壓力容器行業(yè)得到了廣泛的推廣應(yīng)用，在消化國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)開發(fā)、研制的成套焊接設(shè)備基本滿足了國(guó)內(nèi)壓力容器生產(chǎn)的需要，2000年以后，國(guó)內(nèi)壓力容器廠家以大型厚壁容器為目標(biāo)開發(fā)新的焊接工藝設(shè)備、焊接材料技術(shù)（如厚壁殼體窄間隙埋弧焊技術(shù)、殼體內(nèi)壁帶極堆焊技術(shù)、小直徑管內(nèi)壁氬弧堆焊技術(shù)、管子-管板全位置焊接技術(shù)、接管馬鞍型管座自動(dòng)焊接技術(shù)），特別是一些新材料（雙相不銹鋼、超級(jí)雙相不銹鋼、鎳基耐蝕合金、高強(qiáng)度耐熱抗氫鋼等）的焊接技術(shù)以及焊前焊后的熱處理技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)，國(guó)內(nèi)壓力容器制造行業(yè)的焊接技術(shù)得到了高速發(fā)展，大直徑、大壁厚、大噸位的壓力容器已基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，如第一重型機(jī)械集團(tuán)公司制造的鍛焊式熱壁加氫反應(yīng)器最大壁厚達(dá)到281 mm,單臺(tái)容器重量達(dá)到1000 t。

1.2 海底管道鋪設(shè)自動(dòng)焊

海底管道鋪設(shè)自動(dòng)焊接已經(jīng)基本普及，通過(guò)Tandem雙絲焊技術(shù)能夠顯著提升焊接的效率，Tandem雙絲焊不但能夠用在海底管道的S型鋪設(shè)，而且能夠用在深水海底管道J型鋪設(shè)。Tandem雙絲焊的2根焊絲互替處在峰值電流情況，以此在任意時(shí)間均僅具備1根焊絲加熱熔池，熔池規(guī)格被控制，并且2根焊絲均為PGMAW，熱輸入控制具有良好的效果，十分符合焊接熔池控制艱難的J型鋪設(shè)焊接。相較于傳統(tǒng)的單絲焊，Tandem雙絲焊用在J型鋪設(shè)，進(jìn)行相同尺寸環(huán)焊縫需求的焊接時(shí)間減少到49%。

2 海洋石油工程自動(dòng)焊技術(shù)的展望

2.1 海洋石油平臺(tái)結(jié)構(gòu)件TYK節(jié)點(diǎn)自動(dòng)焊

海洋石油平臺(tái)結(jié)構(gòu)件TYK節(jié)點(diǎn)自動(dòng)焊目前因?yàn)槠驴诩庸?、組對(duì)等前期工序質(zhì)量難以保障而尚未應(yīng)用，隨著智能制造的推進(jìn),通過(guò)使用5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控切割機(jī)保障相貫線軌跡精確度與坡口加工的精確度，以及使用智能型較高具備較強(qiáng)的焊縫跟蹤能力的中厚板弧焊機(jī)器人，是完全可能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接的。樁管焊接已經(jīng)采用自動(dòng)焊替換手工焊,并且開發(fā)了多種焊接工藝,大幅度降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了生產(chǎn)效率。

2.2 水下結(jié)構(gòu)物維修焊接

到目前為止，已研究和應(yīng)用的水下焊接方法達(dá)20多種，以電弧熔焊方法為主，一般將水下焊接方法分為三大類，即濕法、干法及局部干法。

對(duì)于水下結(jié)構(gòu)物維修而言,水下干式高壓焊是比較成熟的高質(zhì)量焊接工藝,其焊接質(zhì)量可達(dá)到陸地焊接的水平，裝備復(fù)雜，施工時(shí)間長(zhǎng)，輔助人員多，施工成本高。未來(lái)重要的發(fā)展方向是采用無(wú)潛水員的全自動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行深水作業(yè)，透過(guò)水下機(jī)器人的合作進(jìn)行水下結(jié)構(gòu)物在維修中需求的所有工作工序。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)于海洋石油工程建設(shè)而言，需要大量的焊接作業(yè)，應(yīng)當(dāng)緊密融合實(shí)際所需，有目的地使用焊接技術(shù)方案，提高數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用的比例，在保障焊接質(zhì)量的同時(shí)提高施工的效率，從而加快海洋油氣工程的建設(shè)。

[1]王振科.焊接技術(shù)在我國(guó)石油工程建設(shè)中的應(yīng)用探析[J].工業(yè).2014.（11）：123.

[2]雷萬(wàn)慶.壓力容器制造行業(yè)焊接、熱處理技術(shù)的發(fā)展.大型鑄鍛件.2004.（2）：

[3]王彬.我國(guó)焊接自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).焊接技術(shù).2000.（12）：