石油化工裝置工藝管道工廠化預(yù)制自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用

董亮

摘要：在石油化工裝置建設(shè)中，工藝管道工廠預(yù)制模式的實(shí)施，可以大大縮短工藝管道安裝施工周期，提高管道焊接質(zhì)量。管道預(yù)制廠一般配備抬線、管道熱切割、坡口加工、懸臂自動(dòng)焊機(jī)、熔焊、埋弧自動(dòng)焊、自動(dòng)鎢極氬弧焊等設(shè)備，操作人員約30人。大型石化裝置的工藝管道一般以DN80～DN400碳鋼和低合金鋼管為主，約占工藝管道數(shù)量的70%～80%。因此，設(shè)計(jì)用于DN80～DN400碳鋼、低合金鋼管道預(yù)制生產(chǎn)的設(shè)計(jì)流程一般是管道預(yù)制廠的主要流程，自動(dòng)化程度最高。標(biāo)準(zhǔn)管道預(yù)制廠的日處理能力約為2000英寸直徑，月平均處理能力為45000英寸直徑。管道預(yù)制效率的提高主要得益于采用先進(jìn)的自動(dòng)焊接設(shè)備、焊接工藝和合理的焊接方法匹配。目前，主要技術(shù)是采用RMD技術(shù)進(jìn)行底焊、埋弧自動(dòng)焊和蓋焊。

關(guān)鍵詞：石油化工裝置;工藝管道;工廠預(yù)制;自動(dòng)焊接技術(shù);應(yīng)用

1管道自動(dòng)焊接施工技術(shù)介紹

1.1背焊工藝要點(diǎn)

焊接時(shí)，定位器帶動(dòng)管道旋轉(zhuǎn)，采用半自動(dòng)RMD打底焊。電弧始終保持在10～2點(diǎn)平焊位置。焊接時(shí)，電弧從焊點(diǎn)緩坡前10mm處點(diǎn)燃，并迅速擺動(dòng)至坡口根部。請(qǐng)注意，電弧燃燒到凹槽根部，鐵水與凹槽根部完全熔合。平焊位置容易出現(xiàn)在焊縫背面，鐵水應(yīng)略微懸掛在坡口兩側(cè)，注意觀察熔池，不僅要保證熔透，而且不能停留過長(zhǎng)的燒穿或燒結(jié)，焊接采用小擺動(dòng)方式，將焊絲停留在坡口兩側(cè)，中間快速過渡，避免正面兩側(cè)形成溝槽。焊絲和熔池應(yīng)保持80～85°向前，干伸長(zhǎng)度應(yīng)保持10～15mm。

1.2埋弧自動(dòng)焊填充和覆蓋面的要點(diǎn)

RMD打底焊完成后，懸臂焊機(jī)移動(dòng)到管口，利用位移機(jī)旋轉(zhuǎn)，填充埋弧焊的保護(hù)層。管道埋弧焊易產(chǎn)生夾渣、氣孔、駝峰焊縫等缺陷。同時(shí)，由于焊工看不到電弧與工件之間的相對(duì)位置，容易出現(xiàn)焊肉偏移，導(dǎo)致夾渣和未熔合缺陷;由于坡口形式和焊劑特性，也很難去除熔渣。要求焊工掌握焊接設(shè)備的功能，準(zhǔn)確調(diào)整焊接參數(shù)和焊縫位移，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定準(zhǔn)確的電弧位置?？梢圆扇∫韵麓胧﹣砜朔?/p>

（1） 埋弧焊槍固定在管道的12點(diǎn)處，向前旋轉(zhuǎn)20～30mm，適當(dāng)調(diào)整焊接速度，克服管道旋轉(zhuǎn)、焊接參數(shù)大、鐵水流動(dòng)性好的缺點(diǎn)，形成駝峰焊縫。

（2） 可適當(dāng)減小坡口角度，減少填充金屬，提高焊接效率，但同時(shí)考慮到清渣和焊縫成形的方便，管道坡口應(yīng)為50-60°。

（3） 注意控制焊接厚度，過厚易造成除渣困難，同時(shí)易造成熱量集中，接頭晶粒粗大，造成焊縫潛在缺陷，每層厚度一般以3～4mm為宜。

（4） 注意接頭方法，建議采用錯(cuò)列連續(xù)焊接接頭，可連續(xù)焊接，以完成規(guī)則焊縫的焊接，避免多個(gè)接頭和缺陷。

（5） 在焊接過程中，由于電弧和焊縫不易觀察，應(yīng)特別注意電弧的水平跟蹤，以確保焊槍頭與焊縫中心對(duì)齊，焊工應(yīng)及時(shí)糾正位移調(diào)整系統(tǒng)。防止熔池移位造成的缺陷。

2輸油管道施工中的自動(dòng)焊接技術(shù)問題

（1） 運(yùn)營商成本高，專業(yè)素養(yǎng)低。我國自主研發(fā)實(shí)力不足，國內(nèi)機(jī)械設(shè)備性能差，使我國依靠其他發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)技術(shù)，從其他國家進(jìn)口相關(guān)機(jī)械設(shè)備，，但這些進(jìn)口機(jī)械設(shè)備的成本比較高，;而且由于我國很多掌握自動(dòng)焊接技術(shù)的專業(yè)人才相對(duì)較短，很多操作人員的專業(yè)素養(yǎng)較低，企業(yè)不得不花費(fèi)大量的時(shí)間和金錢來培訓(xùn)操作人員;許多企業(yè)將遷居第二，大量雇傭勞動(dòng)力進(jìn)行手工焊接，但這不利于推動(dòng)自動(dòng)焊接技術(shù)在石化管道建設(shè)中的應(yīng)用。

（2） 推廣使用時(shí)間相對(duì)較晚，范圍相對(duì)較小。大概在上世紀(jì)90年代，我國一些石化施工企業(yè)逐漸吸收和引進(jìn)了自動(dòng)焊接技術(shù)，其使用時(shí)間與發(fā)達(dá)國家相比，已經(jīng)很晚了，而由于那個(gè)時(shí)代國際政治關(guān)系復(fù)雜而敏感，對(duì)中國的態(tài)度受到許多發(fā)達(dá)國家的抵制，因此，自動(dòng)焊接技術(shù)在中國石化工程建設(shè)中相對(duì)薄弱，自動(dòng)焊接技術(shù)難以在全國范圍內(nèi)有效推廣。其中最重要的原因之一是我國自主研發(fā)的自動(dòng)焊接設(shè)備質(zhì)量和性能較差，高質(zhì)量的自動(dòng)焊接設(shè)備性能依賴西方發(fā)達(dá)國家。

3自動(dòng)焊接技術(shù)在石化管道施工中的應(yīng)用

3.1長(zhǎng)輸管道施工采用自動(dòng)焊接技術(shù)。長(zhǎng)傳動(dòng)全位置自動(dòng)焊接技術(shù)。長(zhǎng)輸管道全位置自動(dòng)焊接技術(shù)是管道機(jī)械化作業(yè)中常用的一種焊接方法。長(zhǎng)輸管道全位置自動(dòng)焊接設(shè)備包括外焊機(jī)、內(nèi)焊機(jī)和雙焊槍外焊機(jī)。管道全位置自動(dòng)焊接技術(shù)的最佳工藝是多采用內(nèi)焊槍焊接和雙焊槍焊接機(jī)，該工藝的組合可以很好地適用于平坦的地形，該工藝的工作效率非常高，管道全位置自動(dòng)焊接技術(shù)在長(zhǎng)輸管道建設(shè)中推廣十多年，其效果是明顯的，但該技術(shù)的實(shí)際成本較高，因此僅在少數(shù)地區(qū)適用和實(shí)施。② 長(zhǎng)變速器全位置半自動(dòng)焊接技術(shù)。管道全位置半自動(dòng)焊接技術(shù)分為三種具體的技術(shù)，首先是跌落精密過渡技術(shù)，該技術(shù)是研發(fā)創(chuàng)企業(yè)，其工作原理是檢測(cè)短時(shí)電流的時(shí)間，然后用來改變焊接電流和電壓，是一種動(dòng)態(tài)控制技術(shù)，可以從根本上保證成形和效率。其次，美國林肯公司開發(fā)的半自動(dòng)實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊技術(shù)可以分為幾個(gè)不同的階段，對(duì)熔滴到熔池的過渡進(jìn)行準(zhǔn)確的控制和把握，促進(jìn)焊縫根部位置的快速、良好的形成。最后一種半自動(dòng)焊接技術(shù)是自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊接技術(shù)。其原理是利用焊條藥芯產(chǎn)生的氣體保護(hù)熔池，不添加額外的保護(hù)氣體，通常用于野外作業(yè)，適用于填充焊縫和保護(hù)層，也是我國長(zhǎng)距離管道焊接的重要手段。然而，焊縫沖擊值的較大分散會(huì)導(dǎo)致焊接質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性較差。

3.2煉油化工廠建設(shè)采用自動(dòng)焊接技術(shù)。20世紀(jì)90年代中期，中國煉油化工建設(shè)企業(yè)的一部分采用自動(dòng)焊接技術(shù)，也催生了管道預(yù)制技術(shù)，有利于防腐底漆涂裝、管道除銹、坡口加工和自動(dòng)焊接等工程的發(fā)展。采用埋弧焊和氣體保護(hù)焊技術(shù)，加上每個(gè)焊接站的位移裝置和管道旋轉(zhuǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)水平旋轉(zhuǎn)時(shí)的完美焊接，從而顯著提高建設(shè)項(xiàng)目的整體效率和水平。在許多情況下，為了更好地滿足復(fù)雜多變的工程環(huán)境條件，有必要將預(yù)制生產(chǎn)線劃分為由多個(gè)容器組成的模塊化模式。目前，大多數(shù)管道預(yù)制廠只采用自動(dòng)焊接技術(shù)焊接旋轉(zhuǎn)焊縫，而固定焊縫的焊接工作采用人工操作，這對(duì)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量也有重要影響。未來，自動(dòng)焊接技術(shù)需要找到相關(guān)的解決方法。

4結(jié)論

中國石化管道建設(shè)工作中采用自動(dòng)焊接技術(shù)可以有效提高石化管道的焊接效率和水平，自動(dòng)化焊接技術(shù)時(shí)代的到來，已經(jīng)從事焊接材料生產(chǎn)，焊接設(shè)備的生產(chǎn)和焊接工程施工企業(yè)應(yīng)更加重視自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用，不斷提高自身的技術(shù)研發(fā)實(shí)力。分析了石油化工管道建設(shè)中的環(huán)境變化和焊接材料質(zhì)量問題，提出了自動(dòng)焊接技術(shù)的研究發(fā)展方向和發(fā)展前景，希望從事自動(dòng)焊接技術(shù)的相關(guān)人員能夠引起重視，促進(jìn)我國自動(dòng)焊接技術(shù)的不斷發(fā)展。

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