淺談鋼管焊接技術(shù)

王昕軍

摘要：文章簡述了當(dāng)今淺談鋼管焊接技術(shù)現(xiàn)狀，并對未來的發(fā)展趨勢做了展望。

關(guān)鍵詞：焊接；鋼管；工藝技術(shù)

引言

雖然隨著先進科技技術(shù)的進步與蓬勃的發(fā)展，焊管的技術(shù)在本世紀的十幾年間便取得了大范圍跨越式的發(fā)展，直接帶動了焊管的產(chǎn)能效率和焊管自身質(zhì)量都在原有的基礎(chǔ)上取得了大跨步的提高，雖然在技術(shù)質(zhì)量有明顯的提高，但是對于競爭激烈的市場來說，對于焊管的質(zhì)量要求卻更加高標準，所以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上提高鋼管材質(zhì)的質(zhì)量、降低鋼管材料的生產(chǎn)的成本稱為現(xiàn)在焊管工業(yè)方向的一個熱點研究問題。對于中國的焊管企業(yè)來說，加快焊管設(shè)備改造的速度、增加操作技術(shù)程序的升級，以便與焊管的精確性、精密性、準確性的高質(zhì)量、高性能、強硬度、均勻性以及尺寸高度精確性的各項要求；在提高設(shè)備設(shè)施的質(zhì)量以及操作性能的同時，還要要求在日長使用當(dāng)中工作人員必須要對運行的設(shè)備定期進行無損探傷的檢查，該工作在保證工作人員人身安全的前提下要求人員在檢查過程中要全面、徹底進行科學(xué)系統(tǒng)的排除問題；

一、高頻直縫焊管工藝技術(shù)

高頻直縫焊管的改造、進步速度很快，從最初的輥式成型進行改進變成后期的排輥成型，一直到如今的柔性成型、直緣成型以及等剛性機架的揉入先進的科學(xué)技術(shù)模型，現(xiàn)如今所使用的成型已經(jīng)日益趨于完善，可以說在某種程度上初步實現(xiàn)了智能化成型；而焊管技術(shù)流程中的焊接和熱處理電源的技術(shù)，也從一開始的電子管式變成如今的全固態(tài)式，在原有的基礎(chǔ)上很大程度的增加了燃料燃燒的功率，而且現(xiàn)象還引入了數(shù)字化、智能化等自動控制的操作理念；而且研究人員致力于對高頻焊接過程所具有的問題進行研究，并提出切實可靠的解決方案，對存在的問題進行改善修正，研發(fā)出以焊區(qū)加強為核心的焊接工藝與質(zhì)量控制手段，大大緩解了發(fā)生灰斑缺陷的概率，使得焊縫性能已經(jīng)很接近母材，經(jīng)過完善一貫制的管理模式，將高頻焊管的質(zhì)量控制向上延伸到上游的原料設(shè)計與生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品性能與品質(zhì)水平，此技術(shù)海底管道和高鋼級油井管等關(guān)鍵關(guān)節(jié)上獲得廣泛使用。

我國高頻電阻焊管的裝備水平近年來有很大提升，大中直徑生產(chǎn)線基本實現(xiàn)了國際先進水平； 進過針對焊接與預(yù)熱處理工藝的不斷改進，已經(jīng)初步完成了焊區(qū)增強技術(shù)的改良，焊接質(zhì)量有很大提高，部分焊縫性能可以與母材媲美。已開發(fā)出P111套管，X60級高頻電阻焊管輸送管已經(jīng)實現(xiàn)在海底管道的應(yīng)用。高頻焊管裝備國產(chǎn)化有很大進展，高頻焊管生產(chǎn)線的信息化系統(tǒng)化建設(shè)進展完善，部分企業(yè)已建設(shè)了完善的工藝系統(tǒng)，而且運行良好，但是應(yīng)該看到由于市場日漸飽和，還有一大批機組正在建設(shè)中準備投入使用。今后需要轉(zhuǎn)變增長形式，注重技術(shù)發(fā)展和工藝改良，開發(fā)新的工藝技術(shù)，節(jié)能降耗提高信息化程度。

二、鈦合金與鋼管的焊接技術(shù)

鈦合金與鋼鐵的焊接過程主要取決于兩次材料的差異和二者在冶金學(xué)理論上的相容能力，當(dāng)前鈦合金與鋼管焊接的主要技術(shù)難題，首先鈦合金與鋼管在焊接中會發(fā)生很大的內(nèi)應(yīng)力，同時很難清除。主要影響因素是鈦合金與鋼管的線膨脹過程差異比較明顯，在焊接冷卻過程的變形程度差異引起的，第二是鈦和鋼鐵這兩種金屬的互溶度較低，通常在焊接過程中常常形成性質(zhì)硬脆的金屬間化合物，通常是鐵化鈦。此物質(zhì)形成的原理主要是焊接時鈦與鐵之間發(fā)生擴散，一定時間鐵在鈦中出現(xiàn)過飽和的情況，從而生成鐵化鈦。所以，鈦與鋼管中的碳元素生成碳話鈦，同時鈦還可以與鋼管的微量的鉻、鎳、鐵等形成金屬間化合物，造成脆性增大。

因此，對鈦合金與鋼管通過焊接成功連接，同時想保證接頭的性能，就必須轉(zhuǎn)對不同工況實施相應(yīng)的焊接手段與工藝來實現(xiàn)。主要目的還是為了避免接頭的內(nèi)應(yīng)力，減低材料形成脆性。當(dāng)前對于鈦合金與鋼管的焊接工藝，也有很多科研工作者研究，發(fā)展處具有釬焊，爆破焊，擴散焊和激光焊等綜合手段的一套體系。每種焊接的工藝都有其特點，單一的工藝不能滿足所有工件的工程要求。

三、鋼管腐蝕坑的焊接補強

管線鋼管在輸送油氣等物質(zhì)的過程中，通常會由于腐蝕性介質(zhì)和跨越區(qū)域的土壤酸堿潮濕度等因素形成管壁減薄，導(dǎo)致管線強度下降，厚度在允許范圍以下，再者，土壤層的位移和人為破壞等造成的機械損傷也會形成管線的局部破壞，因此導(dǎo)致管線不能良好的運行而發(fā)生巨大的損失，所以，管線的維修成為國內(nèi)外石油運輸企業(yè)關(guān)注的熱點之一。油氣管線常常長達幾百甚至上千公里，在長距離的管線上實施即時維護很困難，但是排查到泄漏再進行補救常常會造成很大的經(jīng)濟損失與環(huán)境破壞，而且在操作過程中也存在很大的危險性，所以，從被動地堵漏向主動地預(yù)防加固的發(fā)展過程是管線維護的趨勢。在線焊接維護操作中一般運用套管維護焊接與帶壓力鉆孔安裝的單管焊接，另外，對腐蝕坑中點項腐蝕與面項腐蝕等缺陷使用直接堆焊和補疤焊接工藝也是比較常見的管線維修補強方法。

現(xiàn)役管線的焊接修補存在的問題有是燒穿和氫腐蝕的裂紋，故針對現(xiàn)役管線實施維護焊接，完成焊接工藝試驗研究，制定的合理的工藝技術(shù)，就有很重要的實際意義。鑒于役管線焊接維護模擬試驗需要的設(shè)備比較復(fù)雜，試驗的耗費比較大，作者認為，通過焊接工藝實驗測定焊接的熱影響區(qū)域的位置進而達到是燒穿風(fēng)險程度是可行的，同時可以測試硬度值來達到是氫致裂紋的風(fēng)險系數(shù)，同時對補疤焊接維修也技術(shù)要求隨著降低，這樣的研究結(jié)果為管線腐蝕坑焊接維修提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

通過高科技的改進，使得整個系統(tǒng)變?yōu)樾畔⒒?，與全機械自動化靠攏，降低人員的工作量，最終實現(xiàn)全線自動化、信息化的目標，以最快的速度與國際先進國家——歐盟、日本等——相接軌，與國際技術(shù)水平相持平，提高使用客戶對我國產(chǎn)品的信賴程度提高，趕超對印度產(chǎn)品信賴的程度，因為只有提高自身的生產(chǎn)質(zhì)量，才可能在當(dāng)今全球的激烈競爭中站得穩(wěn)、站得久，我國才可能在此基礎(chǔ)上在世界范圍內(nèi)成為鋼管強國之一。