淺談長(zhǎng)輸管道的焊接技術(shù)及發(fā)展

曲寶坤

摘 要：在管道施工過(guò)程中，長(zhǎng)輸管道焊接有著十分重要地位，對(duì)于管道施工質(zhì)量具有重要影響。為了保證長(zhǎng)輸管道焊接質(zhì)量，必須了解各種長(zhǎng)輸管道焊接技術(shù)特點(diǎn)，掌握相關(guān)焊接技術(shù)，還能對(duì)其未來(lái)發(fā)展作適當(dāng)展望。對(duì)于長(zhǎng)輸管道的焊接技術(shù)和發(fā)展，本文將作重點(diǎn)闡述。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；焊接；技術(shù)；發(fā)展

近年來(lái)，伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于能源的需求量一直處于不斷提升狀態(tài)。為了使這種能源危機(jī)得以緩解，人們開(kāi)始廣泛運(yùn)用長(zhǎng)輸管道進(jìn)行油氣資源的運(yùn)輸。因此就需要我們不斷加強(qiáng)管道焊接質(zhì)量把關(guān)，確保管道施工質(zhì)量。

一、長(zhǎng)輸管道的焊接技術(shù)的特點(diǎn)

1、施工時(shí)的流動(dòng)性

長(zhǎng)輸管道的建設(shè)隨著施工進(jìn)度施工點(diǎn)會(huì)不斷的發(fā)生變化，因此施工的流動(dòng)性對(duì)焊接質(zhì)量也有很大的影響，由于在長(zhǎng)輸管道的建設(shè)時(shí)不是流水線似的生產(chǎn)，在施工的質(zhì)量管理方面，難度要大的多，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的管理好壞也決定著管道質(zhì)量的高低。

2、地形地貌對(duì)焊接技術(shù)的選擇

長(zhǎng)輸管道在建設(shè)的過(guò)程中，要穿越較大的區(qū)域，因此在建設(shè)的時(shí)候?qū)Φ匦蔚孛膊荒茏鲆怀刹蛔兊囊?。只能隨地形地貌的變換來(lái)選擇合適的焊接方法。比如在穿越山區(qū)時(shí)自動(dòng)焊技術(shù)就不能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，這時(shí)選擇手工下向焊技術(shù)或半自動(dòng)焊向下焊技術(shù)也許會(huì)獲得更高的生產(chǎn)效率，管道的焊接質(zhì)量也可以得到保證；如果在地勢(shì)平坦的地區(qū)，則需要使用全自動(dòng)焊技術(shù)，這樣可以大大的提高工作效率和工程進(jìn)度。不同地形地貌對(duì)焊接技術(shù)的要求不同，所以要用不同的焊接技術(shù)配合施工來(lái)保證工程的質(zhì)量和進(jìn)度。

3、自然環(huán)境、人文、社會(huì)環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量的影響

自然界中的溫度、適度、以及日照、風(fēng)雨都能影響焊接的質(zhì)量，因此，在施工的過(guò)程中，對(duì)這些影響因素也要全面考慮。除了上述因素外，施工點(diǎn)的人文、社會(huì)環(huán)境也是影響工程質(zhì)量的一部分，長(zhǎng)輸管道在建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常由于當(dāng)?shù)鼐用竦挠绊懚袛嗍┕?，造成現(xiàn)場(chǎng)留頭較多，連頭的數(shù)量自然就增加，不僅影響了管道的質(zhì)量，還會(huì)額外的抬高施工的成本。

二、油田長(zhǎng)輸管道焊接特點(diǎn)的分析

長(zhǎng)輸管道焊接質(zhì)量想要得到一定的保證，首先就需要確保使用的鋼材相對(duì)高級(jí)，而在焊接的過(guò)程中需要運(yùn)用相關(guān)的技術(shù)、資料以及豐富的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判定，并根據(jù)管道質(zhì)量對(duì)焊接工藝進(jìn)行選擇。舉例來(lái)說(shuō)，根焊焊接的速度對(duì)整個(gè)工程施工的速度有著直接的影響，而在實(shí)地操作的過(guò)程中有著相對(duì)較高的難度和相對(duì)較大的工作量。另外，不同地區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)也有著一定的差異，為了對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境地貌與氣孔特征進(jìn)行適應(yīng)，管道焊接的施工工藝就需要多樣化。舉例來(lái)說(shuō)，在低溫環(huán)境下實(shí)施焊接技術(shù)的時(shí)候，需要對(duì)焊縫冷卻速度作充分的重視。這主要是因?yàn)樵诘蜏丨h(huán)境進(jìn)行焊接的時(shí)候，會(huì)引起焊縫冷卻速度與硬度的增加，而這在一定程度上也會(huì)加大冷裂紋的敏感性，因而需要進(jìn)行低溫下作業(yè)避免以上可能出現(xiàn)的情況。

三、長(zhǎng)輸管道的焊接技術(shù)

1、焊條電弧焊下向焊工藝

焊條電弧向下工藝也經(jīng)歷了三個(gè)階段（全纖維素型、混合型、復(fù)合型）。全纖維型因?yàn)槠浜杆疂舛容^低使其焊接速度較快，生產(chǎn)效率高，且大大減少了焊接材料的消耗。全纖維素焊接主要運(yùn)用于區(qū)域性的長(zhǎng)輸管道建設(shè)工程及一些水網(wǎng)地帶，如我國(guó)蘇丹管道工程，卡塔爾管道修建，全纖維素焊接技術(shù)功不可沒(méi)?；旌闲拖孪蚝附蛹夹g(shù)在1996年陜京輸氣管道中首次使用，陜京輸氣管道修建過(guò)程中，沿途條件惡劣，地理?xiàng)l件復(fù)雜，一般的全纖維素下向焊接技術(shù)難以達(dá)到工程質(zhì)量要求，施工方大膽采用混合型下向焊接技術(shù)，以纖維素型下向焊打底焊，以填充焊、蓋面焊作為補(bǔ)充?；旌闲拖孪蚝附蛹夹g(shù)是對(duì)焊接工藝的創(chuàng)新發(fā)展，這在很大程度上大大提高了生產(chǎn)效率，縮短了焊接時(shí)間，保障了長(zhǎng)輸管道的穩(wěn)定性與安全性。

2、半自動(dòng)下向焊工藝

半自動(dòng)下向焊技術(shù)改變了斷續(xù)焊接的模式，將焊接轉(zhuǎn)變?yōu)榭蛇B續(xù)的生產(chǎn)方式，這在很大程度上，不僅節(jié)約了人力物力的投入，且連續(xù)作業(yè)能夠在很大程度上保障工程的質(zhì)量。與纖維素型焊接技術(shù)相比，半自動(dòng)焊接輸入熱量更高，可降低焊接縫的冷卻速度，方便焊接成型，防止冷裂紋。正是由于焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，管道輸送壓力得到不斷提高，輸油輸氣管道的深度和速度不斷增加。

3、自動(dòng)焊

隨著油氣管道建設(shè)用管道等級(jí)的提高和管徑、壁厚的不斷增大，自動(dòng)焊在長(zhǎng)輸油氣管道焊接施工中不斷被推廣應(yīng)用。自動(dòng)焊接是焊接操作工借助設(shè)備進(jìn)行焊接，設(shè)備負(fù)責(zé)全過(guò)程焊接。該焊接方法可實(shí)現(xiàn)全位置多機(jī)頭同時(shí)工作，可從管道內(nèi)部和外部實(shí)現(xiàn)根焊。該焊接工藝操作簡(jiǎn)單、焊接質(zhì)量高、焊接速度快、焊縫成型美觀，多用于大口徑、大壁厚管道焊接，但自動(dòng)焊對(duì)接頭坡口加工的精度、管口組對(duì)及焊接環(huán)境要求較高。其適用于地形平坦地段的管道焊接施工，尤其是在自然環(huán)境條件比較惡劣的地區(qū)，如戈壁、沙漠、無(wú)人區(qū)等，自動(dòng)焊技術(shù)具有不可替代的應(yīng)用空間和優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)焊技術(shù)主要包括實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊（CO2或CO2+Ar等）和藥芯焊絲自動(dòng)焊兩種。

（1）實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊

實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊是熔化極氣體保護(hù)焊（GMAW）的一種，其原理是利用可熔實(shí)芯焊絲與被焊金屬間形成的電弧熔化焊絲與母材形成焊縫。此種焊接工藝對(duì)焊工的要求較低，廣泛應(yīng)用于大口徑、大壁厚的管道焊接領(lǐng)域，但是在野外作業(yè)時(shí)，應(yīng)該配備相應(yīng)的防風(fēng)設(shè)施，并且全位置焊接對(duì)焊接裝備及控制系統(tǒng)要求較高。

（2）自保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng)焊（FCAW-G）

自保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng)焊具有自動(dòng)化程度高、焊材利用率高、焊接熔敷量大、焊接質(zhì)量好、焊渣薄、脫渣容易等優(yōu)點(diǎn)，減少了層間清渣時(shí)間，其熔化速度比纖維素手工下向焊提高15%～20%，一般用于大管徑、厚壁管的填充和蓋面。

四、長(zhǎng)輸管道建設(shè)應(yīng)用焊接技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

1、高效焊接

目前，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝在管道焊接方面得到了廣泛應(yīng)用，占據(jù)國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道主體焊接方法及工藝；實(shí)芯焊絲或金屬粉芯焊絲氣體保護(hù)全自動(dòng)焊焊接工藝在提高工效和焊接質(zhì)量方面有著獨(dú)特的優(yōu)越性，在西氣東輸?shù)却笮凸艿拦こ痰钠皆伟l(fā)揮了示范作用；多焊矩內(nèi)焊+雙絲外焊管道全自動(dòng)焊工藝更是錦上添花。應(yīng)該根據(jù)管道的具體情況（鋼級(jí)、規(guī)格、地形、輸送介質(zhì)等），擇優(yōu)推廣管道自動(dòng)焊技術(shù)。據(jù)悉，管道單熔池雙絲焊接設(shè)備及技術(shù)、大口徑管道激光-電弧復(fù)合焊焊接設(shè)備及技術(shù)，國(guó)外已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)成功。國(guó)內(nèi)的管道科學(xué)技術(shù)研究院近年來(lái)也一直進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備及技術(shù)的研究并完成了焊接工藝評(píng)定，處在和國(guó)外同步研發(fā)的水平。在長(zhǎng)輸管道焊接全自動(dòng)焊應(yīng)用程度上，國(guó)外已經(jīng)達(dá)到85%以上，而國(guó)內(nèi)目前還不足5%，將有很大的發(fā)展空間。

2、數(shù)字化焊接

數(shù)字化焊接技術(shù)涉及到焊接設(shè)備、焊接工藝知識(shí)、傳感與檢測(cè)、信息處理、過(guò)程建模、過(guò)程控制器、機(jī)器人機(jī)構(gòu)，以及采用智能化途徑進(jìn)行復(fù)雜系統(tǒng)集成的實(shí)施等諸多方面。由于焊接過(guò)程的多變性和復(fù)雜性，利用數(shù)字化技術(shù)，使焊接設(shè)備從簡(jiǎn)單的機(jī)電產(chǎn)品變成一種精密加工儀器，研制數(shù)字化焊機(jī)將是焊接設(shè)備發(fā)展方向。當(dāng)然，與“硬件”配套的“軟件”，如管道焊接數(shù)據(jù)庫(kù)、管道焊接專家系統(tǒng)及管理系統(tǒng)，應(yīng)得到同步研發(fā)。

綜上所述，目前長(zhǎng)翰管道焊接方法相當(dāng)廣闊，國(guó)內(nèi)除了西氣東輸?shù)拇蠊こ?，像中俄輸油管道、西部成品油管道、西南成品油管道都在運(yùn)行和發(fā)展，這些大工程對(duì)于管道焊接技術(shù)要求提出更高的要求，我們有理由對(duì)于長(zhǎng)輸管道的焊接方法的美好前景進(jìn)行自豪的展望，也相信新的更好的焊接技術(shù)會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，給管道施工提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持，更好的加快長(zhǎng)輸管道焊接生產(chǎn)朝著高效率、高質(zhì)量、高速度、低成本的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]馬俊，孫瞳.壓力管道焊接缺陷在線檢測(cè)[J].化工管理.2015（19）

[2]董旺.輸油氣管道破斷搶修技術(shù)[J].化工管理.2015（19）

（作者單位：沈陽(yáng)航新非標(biāo)設(shè)備制造有限公司）