探討長輸油氣管道自動焊技術(shù)應用現(xiàn)狀

閆光寧

中國石油天然氣管道第二工程有限公司技術(shù)研究與培訓中心 江蘇徐州 221008

隨著我國能源建設(shè)的持續(xù)深入，我國對于石油天然氣等管道的施工規(guī)模也在不斷加大。管道所用的鋼管在強度以及壁厚等方面也有了更高的要求，要想使其達到更為高效的施工效果，管道的焊接施工技術(shù)也應不斷改進，以為管道的高質(zhì)量運行提供基礎(chǔ)保障[1]。

1 國內(nèi)外管道自動焊發(fā)展史

早在上個世紀的六十年代，國外即已研制出了摩擦焊和閃光焊等自動焊接技術(shù)，與此同時相應的設(shè)備也得到了不斷的發(fā)展。對相關(guān)技術(shù)有研究且處在前列的國家主要有加拿大和法國等歐美發(fā)達國家，自技術(shù)研發(fā)到具體施工，焊接的管道長度達到5萬多公里。其中需要特別關(guān)注的是美國CRC-EVANS公司，其推出了包含有對口器和內(nèi)焊機等的自動焊接系統(tǒng)，同時焊接的方式也極為高效，具體來看主要有藥芯和實心等的焊絲氣體保護方法，應用以上兩類方式焊接的管道長度已超過34000公里。蘇聯(lián)在這方面也有技術(shù)研究，其中的閃光對接焊管系統(tǒng)主要是通過電阻焊的方式實施，大直徑規(guī)格的焊接長度一般能夠達到1×104公里，且操作的效率以及環(huán)保的效果等都比較高。然而由于此類焊接技術(shù)需要較大的經(jīng)濟支持，因此在蘇聯(lián)解體之后，也就也能得到廣泛使用。我國的管道環(huán)焊接技術(shù)自上世紀七十年代開始研發(fā)，初期以傳統(tǒng)的手工焊條電弧焊方式為主，而后出現(xiàn)了纖維素型以及半自動焊接技術(shù)。直到九十年代，我國才正式開始對自動焊接技術(shù)展開研究，相應的設(shè)備也不斷地被研發(fā)出來。初期的管道自動焊接設(shè)備，由于經(jīng)濟成本較高，因此以單焊炬外焊機比較常見。然而手工焊接的裝置并不能達到具體操作的標準，且工作的效率也比較低下。因此也就出現(xiàn)了從國外引進以及自主研發(fā)的共同推進的局面。近些年來，我國先前引進的雙火爐自動焊接技術(shù)得到了進一步的發(fā)展，并在具體的工程實踐中得到了廣泛應用，而所達到的操作效率也極為顯著。

2 我國管道自動焊的應用現(xiàn)狀

2.1 管道自動焊機組的設(shè)備和人員配置

西氣東輸?shù)囊恍┕艿澜ㄔO(shè)，其中1219＊18.4規(guī)格的鋼管焊接所用的是從NOREAST外焊機到PAW2000、PAW3000等自動焊機裝備，整個工程所需的設(shè)備為56臺，而機組的操作人員有49人。不同于半自動形式的焊機設(shè)備，后面的自動焊接設(shè)備還配置了吊管機等輔助設(shè)備，與此同時整個技術(shù)的操作過程也更為便捷，且所達到的工藝效果也更為顯著[2]。

2.2 管道自動焊設(shè)備及焊接工藝

初期的管道焊接，通常采用焊條電弧焊和自保護藥芯半自動焊來完成，根焊采用纖維素下向焊。而今隨著時代的發(fā)展，這樣的技術(shù)操作效率顯然難以滿足西氣東輸?shù)却笮凸こ痰男栌?。盡管在2001年意大利研制出了新型的根焊用外焊機，且環(huán)焊的處理也更為全面，但是我國只應用了其中的自動根焊功能，填充和覆蓋焊操作則由配置的機組共同完成。對于單面焊的焊接來說，其對鈍邊厚度以及組間差距等都有著極為嚴格的要求，受制于極易燒穿的緣故，且根部未能完全融合，為了彌補未能焊透的缺陷，由管道內(nèi)實施人工修復成為了常規(guī)操作。自動焊接經(jīng)常會使用到實心焊絲以及金屬粉末焊絲等焊接材料，由于材料的規(guī)格不同且質(zhì)量也有很大的差異，因此具體技術(shù)操作時應重點關(guān)注焊接所用的材料，以免對最終的操作質(zhì)量造成不良影響。

2.3 焊接材料

自動焊接所用到的焊接材料主要有實心焊絲和金屬粉末焊絲以及藥芯焊絲等。由于氣體保護弧焊的電弧較窄，且極易在槽側(cè)壁出現(xiàn)熔化，因此以實心焊絲實施焊接比較可靠，但應重點關(guān)注生產(chǎn)規(guī)格以及各類質(zhì)量指標，以免對焊接質(zhì)量造成不良影響。自動焊接過程中使用的焊接材料包括實心焊絲、金屬粉末焊絲和氣體保護焊絲。氣體保護弧焊的電弧寬度窄，容易在槽的側(cè)壁上熔化。如在操作中出現(xiàn)電弧飛濺的情況，應立即對其焊接參數(shù)做出調(diào)整，以確保整個操作的穩(wěn)定高效。

2.4 焊接操作工

由于自動焊接操作有著較高的專業(yè)特性，因此只有經(jīng)過系統(tǒng)技術(shù)培訓的操作人員才可進行該領(lǐng)域的操作，同時還應有專業(yè)部門的資格認證，只有這樣才能確保焊接操作的穩(wěn)定和高效。與此同時，這樣的操作所需的設(shè)備更多且種類繁多，因此只有熟悉和掌握這些技術(shù)門類以及得心應手的情況下，才可達到既定的操作效果。而不同區(qū)域之間的設(shè)備操作以及技術(shù)應用往往也存在著極大的差異，因此也就使得這樣的工作對專業(yè)有了更為專屬的規(guī)定。相應的只有為其配備專業(yè)的技術(shù)人員，才能為其各類問題的處理以及焊接操作的高效實施提供基礎(chǔ)保障[3]。

3 發(fā)展趨勢

如今的自動焊接技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為了一種協(xié)調(diào)管理技術(shù)，且技術(shù)的特性更為全面高效。具體來看，該類系統(tǒng)主要由管道設(shè)計和線路勘測構(gòu)成，其中所用到的邊坡下降法和直線繪制法應重點關(guān)注，以使其達到具體施工的要求。對于管道的生產(chǎn)來說，管端以及螺旋焊管等的橢圓度以及圓周偏差應達到既定的技術(shù)標準，以免對具體施工效果造成不良影響。為了防范可能出現(xiàn)的焊接沉降影響到焊接的質(zhì)量，施工的掃線應達到既定的地面硬化的標準；管道鋪設(shè)時的鋼管支撐應確保穩(wěn)定堅固，自動檢測的一些裝置也應達到預先進行測試，以使其達到既定的操作標準和技術(shù)效果，只有這樣才能切實地保障焊接施工的質(zhì)量和完成預先設(shè)定的工程目標。

4 結(jié)語

由以上論述可以看出，當下和未來的技術(shù)研發(fā)應更多地關(guān)注該領(lǐng)域，以促進技術(shù)與相關(guān)設(shè)備的高效統(tǒng)一，相信在技術(shù)與輔助設(shè)備融為一體的情況下，我國的管道焊接的效率必能達到一個新的高度，從而更為科學高效地服務(wù)于工程建設(shè)和社會發(fā)展。