石油天然氣管道焊接技術(shù)水平提高研究

文振忠 盧瑞偉 馬明奎

【摘 要】管道是石油天然氣輸送和存儲的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其焊接質(zhì)量對石油天然氣的輸送和存儲有著直接的影響。在油氣資源需求日益加劇的現(xiàn)在，提高石油天然氣管理焊接技術(shù)水平，對保障石油天然氣資源的安全、穩(wěn)定輸送和存儲具有實際的意義。本文分析了石油天然氣管道焊接技術(shù)及特點，提出了強(qiáng)化石油天然氣管道焊接效果的有效策略，旨在為提高石油天然氣管道焊接技術(shù)水平提供一些參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】石油天然氣；管道；焊接；技術(shù)

目前，石油天然氣行業(yè)蓬勃發(fā)展，石油天然氣需求量的增長加快了其開采和儲運，因此，為了保障石油天然氣資源的安全儲運，對石油天然氣的管道建設(shè)質(zhì)量提出更高要求，焊接作為管道建設(shè)中的重要工序，其技術(shù)水平的提高尤為重要。由于石油天然氣具有易燃、易爆等特點，因此必須提高管道焊接技術(shù)水平，優(yōu)化輸送環(huán)境，從而為我國社會與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的能源基礎(chǔ)。

一、石油天然氣管道焊接技術(shù)

（一）自動焊

（1）實芯焊絲氣體保護(hù)自動焊接

此焊接方式對野外作業(yè)的管道焊接裝備與控制系統(tǒng)及周圍的環(huán)境要求較高，需設(shè)置必要的防風(fēng)棚。

（2）藥芯焊絲自動焊接

此焊接方式相較于實芯焊絲具有管材適應(yīng)性好、焊接韌性好、熔敷速度快及經(jīng)濟(jì)性較好等優(yōu)勢，其藥芯材料包括鈦合金、穩(wěn)弧劑、還原劑、造渣劑及礦物材料等。另外，藥芯焊絲自動焊接還可劃分為藥芯焊絲氣體保護(hù)焊和自保焊兩種方式。

（3）電阻閃光對焊

此焊接方式是一種壓力焊，通過強(qiáng)電流與低電壓交流電的作用，使兩管瞬間達(dá)到高溫來保護(hù)焊接區(qū)，再通過外加頂鍛壓力融化管端，實現(xiàn)焊接作業(yè)。

（二）手工焊

（1）混合型手工焊

此焊接方式在長輸管道的現(xiàn)場組焊時主要采用纖維型焊條和低氫型焊條進(jìn)行焊接，纖維型焊條用于打底焊（下向焊，上向焊）、熱焊（下向焊）；低氫型焊條用于填充焊（上向焊）、蓋面焊接（上向焊）?；旌闲褪止ず附臃绞街饕糜阡摴懿馁|(zhì)級別較高、焊接接頭韌性要求較高、輸送介質(zhì)硫含量較高以及處于嚴(yán)寒環(huán)境里的管道焊接。

（2）全纖維素手工下向焊

此焊接方式在管道現(xiàn)場組焊時采用纖維型焊條進(jìn)行根焊、熱焊、填充焊及蓋面焊，其中根焊時要求采用單面焊雙面形式。全纖維素手工下向焊主要焊接材質(zhì)等級較低的薄壁大口徑管道，是油氣管道常用的一種焊接方法。

（三）半自動焊焊接技術(shù)

（1）自保護(hù)藥芯焊絲半自動焊

此焊接方式是填充焊與蓋面焊廣泛使用的方法之一，其具有全位置成型好、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、工藝性能好、合格率高以及成本較低等優(yōu)點，焊接工藝簡單對焊接人員要求較低，是戶外場所焊接作業(yè)的首選方式。

（2）CO2活性氣體保護(hù)焊

傳統(tǒng)的短路過渡CO2焊在焊接作業(yè)時焊接飛濺大、控制熔深與成型的缺陷，因此，需要一種新型的焊接技術(shù)來解決此問題。CO2活性氣體保護(hù)焊中的STT半自動焊接方式通過控制精確的峰值和基值電壓及電流使溶滴更易于過渡成型，焊接時的穩(wěn)定性較高，能夠有效解決大口徑管道根部環(huán)節(jié)單面焊雙面成型和飛濺問題，主要應(yīng)用于全位置單面焊雙面成形的打底焊。CO2活性氣體保護(hù)焊降低了焊接作業(yè)過程的飛濺，焊接過程較為穩(wěn)定使焊縫成形變得較為簡便，具有高效、優(yōu)質(zhì)、勞動強(qiáng)度低、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢，從而廣泛應(yīng)用于石油天然氣管道的焊接作業(yè)中。

二、提高石油天然氣管道焊接技術(shù)水平的有效策略

（一）焊接作業(yè)前的質(zhì)量控制

首先，做好焊接前的準(zhǔn)備工作。焊接作業(yè)前的準(zhǔn)備工作是保障焊接作業(yè)效果的基礎(chǔ)性工作，應(yīng)予以重視。石油天然氣管道在進(jìn)行焊接作業(yè)前由技術(shù)人員編寫焊接工藝指導(dǎo)文件和焊接工藝評定文件，其內(nèi)容要涵蓋適用于不同管徑和壁厚的基材的焊接方法及焊接材料的選擇、焊接速度、焊接接頭形式以及焊道數(shù)等。之后就編寫的焊接工藝研討與評定工作，焊接施工按照評定合格的焊接工藝進(jìn)行。另外，焊接人員是焊接作業(yè)實施的主體，其專業(yè)水平和綜合素質(zhì)對焊接效果有直接的影響，因此，必須要求參與石油天然氣管道焊接施工的焊工具有有效的資格認(rèn)證書，并對其進(jìn)行焊接工藝考核，檢驗其焊接工藝的質(zhì)量，檢驗合格后才能參與管道的焊接施工。

（二）焊接施工過程中的質(zhì)量控制

首先，焊接作業(yè)必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，保障石油天然氣管道焊接作業(yè)的各項參數(shù)符合焊接操作規(guī)范的詳細(xì)規(guī)定以及設(shè)計文件的要求。由于焊接電流直接決定著焊條的熔化速度、母材的熔深以及焊縫成分等，因此，焊工在進(jìn)行焊接作業(yè)時要根據(jù)基材的材質(zhì)、厚度等合理設(shè)置焊接電流，使其處于最佳狀態(tài)，有效避免電流過大導(dǎo)致基材坡口要變、燒穿基材與電流過小導(dǎo)致未焊透、夾渣等質(zhì)量缺陷。

其次，注意焊接操作重點。第一，確保焊接作業(yè)時焊條熔化速度與焊縫成形速度均勻變化，防止焊縫出現(xiàn)過寬或過厚等問題，盡可能保持焊縫整體的均勻性，提高石油天然氣管道焊接的強(qiáng)度。第二，采取科學(xué)、有效的措施防止管道產(chǎn)生穿堂風(fēng)。管道兩端未封閉時管道內(nèi)部出現(xiàn)穿堂風(fēng)會帶來較快的空氣流速，急劇增加焊縫的冷卻速度導(dǎo)致管道出現(xiàn)冷裂紋，因此應(yīng)采取必要的措施來有效避免穿堂風(fēng)的產(chǎn)生，例如在焊接現(xiàn)場設(shè)置遮擋裝置。第三，焊接收弧交接處的處理。由于每個焊工的焊接速度不一致，就會出現(xiàn)先后到達(dá)交接處，此時需要先到達(dá)交接處的焊工多焊部分焊道，以便順利完成后到交接處焊工的收弧作業(yè)。第四，注意每層焊道的起弧與收弧錯開間距，并確保起弧在坡口以內(nèi)，多層焊接作業(yè)必須保持一定的順序，只有上層焊接結(jié)束后才能焊接下一層。第五，隨時觀察焊條的狀態(tài)，一旦出現(xiàn)偏吹、易粘條等問題應(yīng)及時更換新焊條并修磨焊接接頭后再繼續(xù)進(jìn)行焊接施工。第六，焊接時在不損壞坡口形狀的基礎(chǔ)向管外表上延長焊道1-2mm，同時注意纖維素焊條的焊接要盡量降低焊條擺動幅度，有效提高焊接成型效果和質(zhì)量。

（三）焊后質(zhì)量控制

焊接結(jié)束后的質(zhì)量控制主要是針對焊縫的內(nèi)外部進(jìn)行檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量不合格的焊縫，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行解決。具體來說，焊縫外部的檢查主要包括對焊縫表面的裂紋、夾渣、咬邊、焊瘤、氣孔以及焊縫的外觀尺寸等方面，對于質(zhì)量不合格或不符合設(shè)計要求的焊縫，根據(jù)具體情況進(jìn)行返修或返工處理。同時焊接結(jié)束后要及時清理焊縫表面的焊渣與雜物并標(biāo)記好焊口編號；焊縫內(nèi)部的檢查要采用超聲波探傷及射線探傷等無損檢測技術(shù)，遇到特殊情況經(jīng)設(shè)計與技術(shù)人員同意也可采用磁粉檢測或滲透檢測等方法。若焊縫無損檢測判定不合格要及時進(jìn)行返修并再次無損檢測返修后的焊縫質(zhì)量。此外，還要做好焊縫的防護(hù)工作，焊縫是整個石油天然氣管道強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)，因此，應(yīng)采取必要的防護(hù)措施保障整個管道的強(qiáng)度。如果管道采用的是金屬材質(zhì)，那么就要采用焊縫處噴防銹漆、套裝熱縮套管等方式做好防腐處理，隔絕管道表面與外界環(huán)境的接觸來防止其生銹。而針對已生銹焊縫的防腐處理要采用先打磨表面或在表面噴砂除銹再套熱縮套管的方式。

三、結(jié)束語

總的來說，石油天然氣管道的焊接技術(shù)水平對石油天然氣行業(yè)的發(fā)展速度和效率有著直接的影響，因此，在國內(nèi)外市場競爭日益激烈的現(xiàn)在，必須提高石油天然氣管道焊接的技術(shù)水平，保障管網(wǎng)的安全運行，促進(jìn)石油天然氣行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步增強(qiáng)我國石油天然氣資源的儲運能力，從而為提升我國的綜合實力及國際市場的競爭力奠定堅實的基礎(chǔ)。

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