石油天然氣管道焊接過(guò)程中工藝設(shè)備與控制的選用及評(píng)價(jià)

肖翔瀚 王旺 劉王子

摘 ?要：在石油天然氣管道工程建設(shè)中，管道焊接是極為重要的環(huán)節(jié)，焊接質(zhì)量對(duì)于管道運(yùn)行的整體安全具有關(guān)鍵性影響。對(duì)此，在開(kāi)展管道焊接的實(shí)踐過(guò)程中，應(yīng)對(duì)焊接工藝和相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理選用和科學(xué)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的有效保障。本文淺析了石油天然氣管道焊接工藝設(shè)備的選用要求，探究了石油天然氣管道焊接質(zhì)量控制以及焊接常用設(shè)備分析及評(píng)價(jià)，以期為相關(guān)研究提供借鑒。

關(guān)鍵詞：石油天然氣;管道焊接;工藝設(shè)備控制

前言：

當(dāng)前，石油天然氣的社會(huì)需求量日益增加，我國(guó)高度重視石油天然氣管道工程建設(shè)，并注重在擴(kuò)大其規(guī)模的同時(shí)，保障其質(zhì)量。管道焊接質(zhì)量，對(duì)于石油天然氣管道工程整體質(zhì)量具有直接影響。對(duì)此，應(yīng)科學(xué)選擇適宜的焊接工藝和設(shè)備，有效保障管道焊接質(zhì)量和安全。

一、石油天然氣管道焊接工藝設(shè)備的選用要求

在石油天然氣管道工程建設(shè)中，管道焊接工藝設(shè)備的選用，會(huì)直接影響管道焊接的整體質(zhì)量。對(duì)焊接工藝設(shè)備進(jìn)行選用，應(yīng)依據(jù)管道實(shí)際情況，盡量選用性能良好的機(jī)械設(shè)備，并在進(jìn)場(chǎng)前對(duì)設(shè)備的完整性和安全性進(jìn)行檢查，確保設(shè)備符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，才能在管道焊接中進(jìn)行應(yīng)用。在管道焊接中，對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行選用，應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

1、具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力

石油天然氣工程一般地處沿海、戈壁、沙漠等地域環(huán)境。焊接人員在對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行選擇時(shí)，要充分考慮環(huán)境因素對(duì)工藝設(shè)備的影響，選擇具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力的工藝設(shè)備。要考慮如下環(huán)境因素：一，氣溫。焊接施工選用的工藝設(shè)備應(yīng)能在-20℃到55℃范圍內(nèi)保持正常工作;二，相對(duì)濕度。例如，在40℃的環(huán)境中，相對(duì)濕度高于95%;三，海拔高度。在海拔-150m到海拔3700m范圍內(nèi)，均能保持正常的焊接施工[1]。另外，焊機(jī)要具備良好的防潮、防雨性能，并能有效抵御風(fēng)沙侵襲。

2、電源電壓

在石油天然氣工程中，開(kāi)展管道焊接，應(yīng)對(duì)電源電壓進(jìn)行充分考慮。管道焊接現(xiàn)場(chǎng)，一般具有過(guò)遠(yuǎn)的供電距離，所需電纜較長(zhǎng)，加上施工位置多變，一般不宜對(duì)過(guò)粗電纜進(jìn)行引用。同時(shí)，為避免線路磨損，會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)相應(yīng)的輸出電壓進(jìn)行增加，這就造成焊機(jī)處于空載狀態(tài)時(shí)保持極高的電源電壓，處于工作狀態(tài)時(shí)，保持較低的電源電壓[2]。這就要求管道焊接現(xiàn)場(chǎng)選用的焊機(jī)，適應(yīng)電源電壓的能力較強(qiáng)。通常，在270到500伏特的電源電壓間，焊機(jī)應(yīng)能保持正常工作。

3、電源頻率

野外施工需面臨惡劣的環(huán)境，參與施工的人數(shù)受限。發(fā)電設(shè)備缺乏專(zhuān)人監(jiān)管，將導(dǎo)致電源頻率出現(xiàn)高低起伏的狀況，一般在45到55Hz范圍以?xún)?nèi)。管道焊接現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)汽油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行使用，配備的汽油機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)速通常保持在3500轉(zhuǎn)，為滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)焊接施工的具體要求，需對(duì)電源頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，將其控制為60Hz[3]。即使現(xiàn)場(chǎng)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組或者移動(dòng)電站進(jìn)行了安裝，各種內(nèi)外因素也會(huì)對(duì)電源頻率造成影響，有時(shí)電源頻率會(huì)在50Hz以上。因此，管道焊接選用的工藝設(shè)備在45到60Hz的電源頻率范圍內(nèi)，應(yīng)保持正常工作。

4、有效性

通常，管道焊接耗費(fèi)6到10個(gè)月的時(shí)間。焊接施工每天保持10到12個(gè)小時(shí)的施工時(shí)長(zhǎng)。焊機(jī)通常在惡劣條件工作。焊機(jī)發(fā)生故障，必然導(dǎo)致施工時(shí)間出現(xiàn)延長(zhǎng)，因此，管道焊接應(yīng)保障所選的工藝設(shè)備的有效性。

5、具有較多應(yīng)用功能

在石油天然氣工程中，管道焊接施工為降低成本，適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)，通常選用的焊機(jī)數(shù)量較少。一般，僅選用一臺(tái)能滿(mǎn)足各類(lèi)焊接需求的焊機(jī)。管道焊接對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行選用，應(yīng)對(duì)焊機(jī)具備的輸出特點(diǎn)進(jìn)行研究，并對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行觀察，契合施工需求，作出正確判斷，選用具有較多應(yīng)用功能的焊機(jī)[4]。

6、操作便捷且方便攜帶

管道焊接涉及較多復(fù)雜的施工內(nèi)容，為良好應(yīng)對(duì)各類(lèi)作業(yè)方式，應(yīng)充分考慮焊接難度和具體操作，優(yōu)選操作便捷，且具有控制面板的高質(zhì)量焊機(jī)，便于在焊接實(shí)踐中快速調(diào)節(jié)。管道焊接極易發(fā)生在山地、陡坡地區(qū)，應(yīng)盡量選用輕便的工藝設(shè)備，避免選用體積或質(zhì)量過(guò)大的焊機(jī)，否則不便攜帶，嚴(yán)重影響焊接施工的高效良好開(kāi)展[5]。通常，應(yīng)選用重量低于50Kg的焊機(jī)。

二、石油天然氣管道焊接質(zhì)量控制

在石油天然氣工程中，開(kāi)展管道焊接，為實(shí)現(xiàn)對(duì)管道運(yùn)輸安全的有效保障，必須對(duì)焊接質(zhì)量加強(qiáng)控制。具體措施如下：一，保障焊縫構(gòu)成與焊條熔化二者速度保持一致，控制焊縫，避免其過(guò)厚、過(guò)寬，否則，當(dāng)局部應(yīng)力出現(xiàn)提高時(shí)，會(huì)對(duì)焊接強(qiáng)度造成不良影響;二，在未對(duì)管道兩端進(jìn)行封閉的情況下，“穿堂風(fēng)”極易出現(xiàn)在管道內(nèi)部，若管道內(nèi)部出現(xiàn)快速的空氣流動(dòng)，將導(dǎo)致焊縫冷卻時(shí)間降低，并造成管道冷裂紋。為解決該問(wèn)題，應(yīng)在焊接時(shí)對(duì)盲板進(jìn)行安裝，形成遮擋;三，焊接時(shí)應(yīng)確保起弧與收弧保持一定距離，起弧應(yīng)在坡口內(nèi)完工?；诙鄬雍附拥牟僮鳁l件，應(yīng)先做好一層焊接，再開(kāi)展下層焊接;四，焊接過(guò)程中，應(yīng)對(duì)焊條狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)檢查，若出現(xiàn)粘條、偏吹等現(xiàn)象，應(yīng)停止焊接，并對(duì)焊條進(jìn)行替換[6]。打磨新焊條之后，繼續(xù)開(kāi)展焊接。另外，要運(yùn)用外觀檢查和無(wú)損檢測(cè)，對(duì)管道進(jìn)行檢查，避免管道內(nèi)外存在裂紋，有效保障管道焊接質(zhì)量。

三、石油天然氣管道焊接常用設(shè)備分析及評(píng)價(jià)

當(dāng)前，石油天然氣工程建設(shè)日益增多，管道焊接工藝日趨豐富，且呈現(xiàn)出多樣性。管道焊接施工現(xiàn)場(chǎng)缺乏穩(wěn)定的工作環(huán)境，且受諸多因素影響。在對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行選用時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮各項(xiàng)影響因素。在管道焊接中，常用設(shè)備如下：一，多功能焊機(jī)，例如熊谷MPS-500逆變焊機(jī)、林肯DC-400晶閘管整流焊機(jī)等。這兩類(lèi)焊機(jī)在管道焊接中應(yīng)用較多。二，手工向下焊機(jī)。在管道焊接施工期間，林肯DC-400晶閘管整流焊機(jī)與熊谷ZX7-400SX逆變焊機(jī)，均能滿(mǎn)足施工要求。三，二氧化碳?xì)獗：笝C(jī)。此類(lèi)焊機(jī)應(yīng)用次數(shù)較少，但在根焊中作用顯著。四，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)式焊機(jī)。例如，熊谷MPS-500CC/CV柴油驅(qū)動(dòng)數(shù)字化多功能焊機(jī)，在管道焊接中日益發(fā)揮積極作用。我國(guó)石油天然氣管道局對(duì)自動(dòng)焊設(shè)備進(jìn)行自主研發(fā)，研發(fā)生產(chǎn)出“CPP900”自動(dòng)焊設(shè)備，在中俄原油管線漠河到大慶區(qū)域得到了廣泛應(yīng)用，在100km的管道焊接工程中，實(shí)現(xiàn)了有序的焊接施工。相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，CPP900自動(dòng)焊設(shè)備具有更快的焊接速度，且能取得更高的焊接質(zhì)量，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)勞動(dòng)力消耗的有效控制。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在石油天然氣工程中，管道焊接施工質(zhì)量對(duì)于工程整體質(zhì)量具有關(guān)鍵性影響，應(yīng)高度重視并有效加強(qiáng)管道焊接施工。管道焊接涉及諸多工藝細(xì)節(jié)，對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行選用，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查相關(guān)資料，對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行正確選用，并在焊接施工現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)施工監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并有效消除管道焊接中潛在的安全隱患，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝質(zhì)量的有效保障，并促進(jìn)管道焊接施工效率實(shí)現(xiàn)大幅度提升。

參考文獻(xiàn)

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[4] 崔光耀.石油天然氣場(chǎng)站管道焊接工藝及質(zhì)量管控淺析[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2017，37（10）：126-128.

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[6] 劉思園.淺析石油天然氣管道焊接及其質(zhì)量控制[J].全面腐蝕控制，2020，34（04）：67-68+81.

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