海洋石油工程配管管線焊接常規(guī)控制

毛曉軍

（海洋石油工程股份有限公司,天津 300452）

1 海洋石油工程配管管線焊接鋼管技術(shù)介紹

1.1 手工焊

1.1.1 焊條電弧焊

海洋石油平臺中的配管管線施工中，很多都采用的是焊條電弧焊，根據(jù)這種焊接工藝的應用情況，此焊接方式下的應用流程簡單，可在多種場景下都得到有效的利用[1]，有著高度的靈活性，當在管線焊接作業(yè)中面臨的是單件、 不規(guī)則、任意空間位置、 無法開展機械化作業(yè)的焊接任務時，就可采用這種焊接工藝。 在很多管線焊接作業(yè)下都可以采用這種焊接技術(shù)。 但焊條電弧焊在當下也存在著一定的技術(shù)不足，就是隨著管線焊接標準的日漸提高， 焊條電弧焊的熔敷效率、力學性能等方面還存在很大的技術(shù)改進空間。 焊條電弧焊可選用纖維素型焊條和低氫型焊條，可使得焊接質(zhì)量有所保障。

1.1.2 手工鎢極氬弧焊

手工鎢極氬弧焊的焊接工藝下，焊接質(zhì)量更有保障，且這種焊接工藝進行時，背部不存在任何的焊渣，當在焊接過程中面臨的是站場壓縮機進出口、球閥設備、小管徑和薄壁厚工藝管道的焊接任務時，一般就可采用這一焊接工藝。 氬弧焊焊接工藝下， 還存在內(nèi)填絲與外填絲的區(qū)分，前者在打底和填充中非常有效，在開展施工作業(yè)時的電流偏大，焊絲頭處于坡口正面，具體的焊接工作開展時，焊接作業(yè)人員左手捏焊絲，持續(xù)送進熔池來完成焊接作業(yè)， 為達到焊接技術(shù)標準，坡口間隙要小一些或者不存在任何的間隙，在焊道的填充方面可達到預期的應用效果[2]。 其次，內(nèi)填絲在打底焊的應用中非常有效，具體的焊接工作實施中，作業(yè)人員用拇指、食指或者中指來配合送絲作業(yè)， 而在焊絲方向的控制方面，需利用小指或者無名指來將焊絲夾住，焊絲與坡口內(nèi)側(cè)鈍邊緊密貼合，焊接工作開展時，焊絲與鈍邊保持熔化和焊接的同步性，且在這一焊接作業(yè)下，必須要確保坡口間隙要超過焊絲直徑。 以焊槍移動方向和送絲位置作為區(qū)分，包含有左焊法和右焊法[3]。

CO2管道懸臂自動焊同樣是管線焊接中十分常用的焊接工藝，尤其是在車間預制焊接直管作業(yè)中，這種焊接作業(yè)的優(yōu)勢和效果是其他工藝所難以比擬的，可有效發(fā)揮其良好的保護性能[4]。 因為CO2的密度偏大，受電弧加熱作用后，將表現(xiàn)出明顯的體積膨脹特點。因此，CO2管道懸臂自動焊可有效地在隔離空氣保護焊接熔池、電弧上的作用突出。當然，CO2管道懸臂自動焊的高效性也相對突出，因為在焊接作業(yè)實施時配備的是專門的CO2設備，在開展焊接任務的過程中，該設備可配合固定軌道在其上保持正確的行走方向和路線，利用懸臂來保持焊槍的固定性，噴嘴在焊口中間的左右擺動，也就使得焊道中的填充金屬有所增多。 總體上看，這種焊接工藝下的穿透力和熔深都相對大一些， 焊絲表現(xiàn)出更高的熔化率，熔敷速度快，也會表現(xiàn)出一定的工藝不足，就是打底焊接的效果不理想，需與手工氬弧焊打底等有效結(jié)合起來使用。

1.2 半自動焊

1.2.1 自保護藥芯焊絲半自動焊

自保護藥芯焊絲半自動焊同樣也是管線焊接中十分常用的焊接工藝， 在開展焊接工作的過程中，需配置半自動焊機與自動送絲機，由這兩種設備來輔助焊接作業(yè)的完成， 焊接工作開展時，從管頂施焊直到管底，整個焊接過程中不涉及焊條的更換，基本上不會出現(xiàn)斷弧的問題，焊接時間消耗短且焊接接頭缺陷較少出現(xiàn)。 當在管線焊接時采用的是這種焊接工藝， 不存在氣體保護， 為提高焊接效果， 即使外部風速較大，也可同步開展施焊任務，焊接過程中不需進行氣體保護設施、防風棚的布設，在野外焊接中十分有效[5]。

1.2.2 CO2氣保護半自動焊

CO2氣保護半自動焊的適用范圍廣， 且有著極高的靈活性，即使面臨的是空間任何位置的焊接工作，也能夠利用這種焊接工藝來完成，當然，這種焊接工藝也同樣表現(xiàn)出較強的抗銹和抗油能力，可抑制銹蝕或者油所導致的氣孔所造成的焊接缺陷。 再加上CO2存在極強的氧化特性，在利用這種焊接工藝時，焊縫處的含氫量也就得到了有效的控制，焊接效果相對理想。

1.3 自動焊

自動焊在海洋石油工程配管管線的焊接作業(yè)中也十分常用，根據(jù)其應用效果，在大口徑、大壁厚管道中更為適用， 可達到預期的焊接效果，從整個的焊接流程來看，自動焊為大機組流水作業(yè)，焊接過程中的質(zhì)量相對穩(wěn)定，整體的焊接處理更為便捷且高效。 與國外相比，我國自動焊的起步較晚，在多年的發(fā)展中取得了良好的技術(shù)成效，在根焊、填充和蓋面焊方面均可采用自動焊工藝[6]。 自動根焊過程中需配備自動內(nèi)焊機或者外焊機來完成單面焊雙面成型。 內(nèi)焊機的應用范圍相對有限，只有在特定的管徑條件下才能夠使用，且這一設備的投資偏高，但是，焊接效率卻異常高， 因為內(nèi)焊機的焊接作業(yè)為鋼管內(nèi)焊接，環(huán)境風速對于焊接效果的干擾較小。

經(jīng)過一個多世紀的發(fā)展，通過幾代學者的努力，西夏研究不斷深入，研究內(nèi)容從語言文字擴展到西夏的歷史文化、考古、經(jīng)濟、軍事等更加廣泛的領(lǐng)域。中華人民共和國成立后，在1982—1983年間，內(nèi)蒙古文物考古研究所等組成聯(lián)合考古隊，正式發(fā)掘了黑城，弄清了地層關(guān)系和城市布局情況，發(fā)現(xiàn)了大量文書和其他文物，文書中有漢文、西夏文、蒙古文、藏文、古阿拉伯文等各種民族文字，為研究黑城以及西夏、元朝社會歷史和文化，提供了極為寶貴的文獻資料，黑城也成為全國重點文物保護單位。

2 焊接過程控制

2.1 焊前過程前的質(zhì)量檢查

2.1.1 母材清理及端部準備

海洋石油平臺配管管線的焊接作業(yè)實施之前， 專業(yè)的焊接作業(yè)人員要加強對母材的清理，并做好端部的準備工作。 只有選定的母材達到了工藝標準，才能夠在焊接規(guī)范下保障焊接效果[7]。母材選擇應從材質(zhì)、 尺寸和級別的角度出發(fā)，使得焊接作業(yè)進行時， 母材匹配度可達到標準，在選定了母材管線以后，有關(guān)人員應進行管線端部的有效處理，當焊接端部兩側(cè)、內(nèi)外表面清理干凈以后，方可按照相應的焊接規(guī)范來進行焊接作業(yè)。 端部準備主要是要進行油漆、污漬、氧化皮、灰塵等的清理。

2.1.2 填充金屬匹配選擇

焊接作業(yè)的進行中，填充金屬的選擇同樣會影響到焊接作業(yè)效果， 實際的焊接工作開展時，填充物質(zhì)的使用主要是為了對管線兩端的金屬熔敷物質(zhì)加以有效連接， 填充物質(zhì)的選擇方面，應考慮母材管線強度、韌性等各項指標。 在對應的配管管線焊接作業(yè)進行時， 結(jié)合焊接工藝與方法，一般都有明確的關(guān)于填充金屬級別、牌號等的參數(shù)規(guī)定，對于兩種或者兩種以上的焊接工藝，也會給出不同的填充金屬類別、直徑，焊接作業(yè)的實施之前，應選用與母材完全匹配的填充金屬。

2.1.3 焊工或焊接操作工資質(zhì)的選擇

海洋石油工程配管管線焊接質(zhì)量同樣會受到作業(yè)人員專業(yè)水平的影響，因此，盡可能減少由于人工操作不當所導致的焊接質(zhì)量問題，在正式的焊接作業(yè)實施之前，應結(jié)合配管管線的焊接工藝要求和標準， 加強焊接作業(yè)人員的配置，盡可能選用專業(yè)素質(zhì)高且資質(zhì)足的焊接作業(yè)人員來負責焊接工作。 不論是哪個崗位上的焊接作業(yè)人員，都應該對焊接作業(yè)規(guī)范、工藝標準等有清晰詳細的了解，掌握各個焊接工藝要點，使得在后續(xù)的焊接作業(yè)進行中，能夠開展規(guī)范化的焊接作業(yè)。

2.1.4 其他焊接條件的檢查

焊接施工作業(yè)前期，同樣需做好其他焊接條件的檢查，如對焊接設備有效期限、焊接方法所使用的保護氣體或者焊接環(huán)境，都應該開展全方位檢查，給后續(xù)的焊接作業(yè)實施提供相對理想的條件。

2.2 焊接過程中的質(zhì)量控制

2.2.1 管線組對對準

管線焊接作業(yè)的具體實施中，管線組對準尤為關(guān)鍵，當在現(xiàn)場的焊接作業(yè)進行時，管線尺寸嚴格按照圖紙選定以后，要安排專業(yè)的施工人員來進行端口的打磨，在打磨完全達到了相應的標準后，開展對準組對處理。 待連接組件應保障對中良好， 接頭內(nèi)表面錯皮需在工藝標準范圍內(nèi)，一旦焊縫外表面不在一條直線范圍內(nèi)，可在外表面焊縫中開展平穩(wěn)過渡，兩側(cè)連接接頭部位的間隙要科學控制。

2.2.2 管線預熱焊接

預熱是焊接作業(yè)中的一道關(guān)鍵工序，對焊接作業(yè)而言，預熱工作的進行可使得高溫或者焊接作業(yè)中的急劇熱梯度對焊接部位的不利影響大大降低，對大部分母材、填充金屬和焊接工藝中，預熱工作都十分重要。 但具體的預熱作業(yè)實施中，需根據(jù)母材特性或者焊接工藝標準，來做好預熱溫度的科學控制， 且要結(jié)合焊接部位的大小，來進行預熱區(qū)域的選定。 通常情況下，預熱區(qū)域應適當延伸到焊縫區(qū)域兩側(cè)25mm 范圍以外。

2.2.3 焊接點焊定位

針對接頭根部的定位焊縫，在焊接工作的開展時，應采用與焊接工藝標準中所規(guī)定的與打底焊縫相一致的填充金屬， 為提高焊接作業(yè)質(zhì)量，需選擇高素質(zhì)的焊接作業(yè)人員來從事此處的焊接任務，但需注意點焊個數(shù)的控制、位置的選擇。

2.2.4 焊接過程中控制

焊接過程中，各個焊接人員要遵守規(guī)范化焊接標準，專業(yè)的檢驗人員要對焊接填充各層過程中的電流、電壓、焊接溫度、填充速度等各個參數(shù)都加以全面監(jiān)測，一旦出現(xiàn)了異常情況，焊接作業(yè)人員要及時進行有效的處理。 對部分合金材料的焊接作業(yè)而言， 應保持端口兩端位置的密閉性，如雙相不銹鋼、超級雙相不銹鋼等材料，在焊接作業(yè)實施中，除了要密閉端口兩端位置，還需利用惰性氣體來排出內(nèi)部的氧氣，使得氧含量能夠達到焊接規(guī)范。

3 提高海洋石油工程配管管線焊接質(zhì)量的主要途徑

3.1 根據(jù)作業(yè)環(huán)境選擇合適的焊接工藝

海洋石油工程配管管線的焊接作業(yè)中，可選用的焊接工藝和技術(shù)種類較多，為確保管線焊接質(zhì)量目標的實現(xiàn)，專業(yè)的焊接作業(yè)人員要根據(jù)現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境，來進行焊接工藝的科學選擇。 因為海洋環(huán)境的特殊性，使得焊接工藝選擇時應做好作業(yè)環(huán)境的調(diào)查， 當選定了焊接工藝以后，進行工藝流程的科學設計[8]。

3.2 完善焊接作業(yè)的管理制度

為解決配管管線焊接中的各種質(zhì)量問題，各個企業(yè)在參與海洋石油工程項目的過程中，都應該針對焊接作業(yè)來制定完善的質(zhì)量管理制度，使得參與焊接作業(yè)的技術(shù)人員、施工人員和管理人員都能夠嚴格遵循這些制度規(guī)定。 焊接作業(yè)本身的技術(shù)難度就高，海洋石油工程配管管線的焊接作業(yè)，面臨著作業(yè)量大、工作人員和地點的流動性強等特點，在焊接作業(yè)時經(jīng)常會出現(xiàn)責任劃分不清晰的現(xiàn)象。 因此，為減少焊接作業(yè)中的各種問題，在焊接作業(yè)質(zhì)量管理制度中，應明確細分相應的管理責任，并根據(jù)焊接作業(yè)工作量，將現(xiàn)場的作業(yè)人員劃分為多個小組，并科學安排每個小組成員的工作任務， 經(jīng)由崗位人員的嚴格落實，來提高崗位人員的工作水平，確保焊接作業(yè)效果。

3.4 充分重視機具管理

海洋石油工程的配管管線焊接作業(yè)開展時，也常常需借助相應的設備和工具來完成焊接任務。 因此，在焊接的質(zhì)量控制中，同樣要重視和加強機具管理。 日常的工作中，專業(yè)人員要對焊接機具加以有效檢修與維護，確保焊接機具的使用性能可滿足焊接作業(yè)要求。 整個的焊接工作開展中，應正確操作各種的焊接機具，避免機具操作不當所引起的焊接問題[9]。

3.5 提高安全性

配管管線的焊接作業(yè)進行中，同樣要加強安全管理，參與焊接作業(yè)的全部施工人員、管理人員都需要嚴格遵守相應的操作規(guī)范。 1）每個焊接崗位上的施工人員應有足夠的安全意識，熟悉管線焊接的各個步驟和要點， 遵守安全施工的要求[10]。2） 焊接施工人員在自身的工作崗位上不斷積累其工作經(jīng)驗，掌握最新的管線焊接工藝、安全規(guī)范，定期參與企業(yè)所組織的安全技能培訓，在培訓過程中使得作業(yè)人員掌握更多的安全要點，提升其焊接操作規(guī)范性。

4 總結(jié)

海洋石油工程配管管線的施工作業(yè)難度較大，因為有著極高的焊接工藝標準，為全面提升各種管線的焊接作業(yè)水平，保持配管管線連接的科學性，焊接作業(yè)進行時都應該開展全過程的質(zhì)量控制。 未來隨著焊接工藝的全面進步，可從焊接過程中的揚塵、輻射和噪聲控制出發(fā)，加快焊接工藝的創(chuàng)新，推進焊接的自動化、智能化發(fā)展。