輸油(氣)管道施工與維護(hù)中的焊接工藝研究

吳宗放 西南管道貴陽(yáng)輸油氣分公司

在輸油(氣)管道施工與維護(hù)中，焊接工藝質(zhì)量無(wú)論對(duì)于管道整體壽命，還是長(zhǎng)期安全運(yùn)行都有至關(guān)重要的影響，輸油(氣)管道施工的過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況，選擇合理科學(xué)的焊接方法，使焊接工藝能夠?qū)崿F(xiàn)既高質(zhì)量和快速度，又具有良好經(jīng)濟(jì)性的要求。

一、分析影響輸油(氣)管道焊接工藝的主要因素

（一）輸油(氣)管道管材的因素

輸油(氣)管道，主要應(yīng)用低合金鋼和碳鋼管材，焊接碳鋼時(shí)，可以選擇許多焊接方法，輸入焊接熱能對(duì)低合金鋼焊接有一定的影響，一定程度上，限制了焊接方法[1]。大于X70的管線綱，通常采用自動(dòng)焊接工藝和手工焊接技術(shù)；等于和小于X70的管線鋼，可以采用全自動(dòng)焊接和半自動(dòng)動(dòng)焊接以及手工焊接等相關(guān)的焊接技術(shù)；輸送鹵離子和高含硫的石油天然氣，選用INCONY合金和雙相不銹鋼焊接進(jìn)行時(shí)，熱輸入量對(duì)于焊接質(zhì)量非常重要，必須精確地控制。

（二）現(xiàn)場(chǎng)施工條件的因素

其一，地貌和地形對(duì)輸油(氣)管道焊接質(zhì)量的影響。輸油(氣)管道通常在野外施工，施工的地貌和地形都是多種多樣的，施工條件不同，會(huì)影響到焊管焊縫的位置，接口組很難控制焊縫間隙和條件比較差，以及強(qiáng)制組具有很大的約束應(yīng)力產(chǎn)生等，都直接影響焊接質(zhì)量，所以，輸油(氣)管道施工的過(guò)程中，必須根據(jù)實(shí)際的條件，選擇科學(xué)合適的焊接方法[2]。

其二，施工現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)地過(guò)于狹小，限制了施工作業(yè)，使焊接質(zhì)量受到影響。

二、焊接工藝在輸油(氣)管道施工與維護(hù)中的應(yīng)用

（一）手工焊接方法

手工焊接方法，對(duì)焊接設(shè)備沒(méi)有太高的要求，操作也比較簡(jiǎn)單，對(duì)于自然條件比較差的野外環(huán)境很適合，輸油(氣)管道施工中，運(yùn)用焊接工藝的過(guò)程中，通常使用手工焊條下向焊和手工氬弧焊的手工焊接方法。

其一，手工焊條下向焊。從當(dāng)前來(lái)看，焊條電弧焊下向焊接技術(shù)相對(duì)比較成熟，主要包括三種類(lèi)型的焊接方法：a.全纖維素型下向焊和復(fù)合型下向焊以及混合型下向焊。比較普遍的就是使用全纖維素型下向焊技術(shù)，不但焊接的效果好，速度也快。b.復(fù)合型下向焊，主要熱焊層和根焊層運(yùn)用下向焊的方法；蓋面焊和填充主要采用向上焊的方法，該焊接方法比較適合焊接比較厚的管壁，由于焊道薄和熱輸入低，焊接的速度比較慢，不適合單純作為下向焊進(jìn)行使用，一般打底焊應(yīng)用該方法，效果比較好[3]。其二，手工鎢極氬弧焊。利用鎢合金棒和金屬鎢為電極，焊接的過(guò)程中，融化焊絲和母材，燃燒電弧的過(guò)程中，不融化電極，電弧的長(zhǎng)度也不改變，燃燒比較穩(wěn)定，保護(hù)氣就是惰性氣體氬氣，具有很好的保護(hù)效果，手工鎢極氬弧焊無(wú)論是黑色金屬和不銹鋼，還是合金等，都可以焊接。在較薄管壁和小口徑管的焊接中，手工鎢極氬弧焊的優(yōu)勢(shì)也比較大。但是，對(duì)于輸油(氣)管道施工的環(huán)境，手工鎢極氬弧焊也有很高的要求，導(dǎo)致該手工弧焊的應(yīng)用成本比較高，在野外的施工也不方便。輸油(氣)管道施工中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的情況，全部采用手工氬鎢極氬焊，或者打底使用手工氬鎢極氬焊，再與其它的焊接方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)進(jìn)行焊接。

（二）全自動(dòng)焊接方法

隨著焊接工藝技術(shù)的發(fā)展，管材質(zhì)量也提升了，針對(duì)于管壁厚和管徑比較大的輸油(氣)管道，通常采用全自化焊接技術(shù)，從當(dāng)前來(lái)看，常用全自動(dòng)焊接技術(shù)主要有三種：藥芯焊絲自動(dòng)焊接技術(shù)和實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊接技術(shù)以及電阻閃光對(duì)焊技術(shù)[4]。a.實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊接，焊接原理與極氣體融化焊接技術(shù)基本相同，操作比較簡(jiǎn)單，具有很高的自動(dòng)化程度，防風(fēng)措施必須具備。此焊接方法對(duì)設(shè)備具有很高的要求，焊接設(shè)備的價(jià)格相對(duì)比較昂貴，維護(hù)和使用難度都比較大；b.藥芯焊絲自動(dòng)焊接技術(shù)的原理，類(lèi)似于實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊接技術(shù)。主要包括兩種方法：藥芯焊絲自動(dòng)保護(hù)焊接和藥芯焊絲氣體保護(hù)焊接，藥芯焊絲自動(dòng)保護(hù)焊接不但對(duì)管材沒(méi)有太高的要求，而且焊接既質(zhì)量好和速度快，又具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

（三）半自動(dòng)焊接方法

半自動(dòng)焊接技術(shù)屬于比較普遍的焊接應(yīng)用技術(shù)，主要包括活性氣體保護(hù)自動(dòng)下向焊技術(shù)和藥芯焊絲保護(hù)半自動(dòng)下向焊，半自動(dòng)焊接技術(shù)不但操作方便和焊接質(zhì)量好，而且焊接速度快和成本低以及對(duì)環(huán)境也沒(méi)有太高的要求。

其一，二氧化碳活性氣體保護(hù)半自動(dòng)向下焊。在國(guó)內(nèi)通常用的半自動(dòng)下向焊技術(shù)，就是二氧化碳活性氣體保護(hù)半自動(dòng)向下焊。利用STT型二氧化碳半自動(dòng)焊機(jī)，通過(guò)液體表面的張力完成熔滴過(guò)渡，可以控制電流電壓波形，通常在單面焊全位置雙面成形的打底焊中應(yīng)用，該焊接方法不但焊接的效率高，焊接成本也比較低[5]。其二，藥芯焊絲自保護(hù)半自動(dòng)下向焊。該半自動(dòng)下向焊的原理，就是藥芯高溫分解后所放出的氣體，就是保護(hù)氣焊接的方法，熔渣也能夠保護(hù)熔池，在野外有風(fēng)環(huán)境的作業(yè)比較適合。藥芯焊絲自保護(hù)半自動(dòng)下向焊可以連續(xù)進(jìn)行作業(yè)，從而減少焊接接頭的數(shù)量，提高焊接的效果，并且電弧也比較穩(wěn)定，具有良好的成形效果。

總結(jié)：綜上所述，在輸油(氣)管道施工與維護(hù)中，應(yīng)用不同的焊接工藝，對(duì)管道質(zhì)量具有很大的影響。從當(dāng)前來(lái)看，我國(guó)輸油(氣)管道施工與維護(hù)的過(guò)程中，主要應(yīng)用全自動(dòng)氣體保護(hù)焊技術(shù)和半自動(dòng)氣體保護(hù)焊技術(shù)以及手工下向焊接技術(shù)等，對(duì)輸油(氣)管道施工與維護(hù)中的管道焊接工藝選擇和應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)地分析，具有至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。