大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接技術(shù)研究*

陳自振

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266580；2.中石化河南油建工程有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

天然氣管道是將天然氣從采掘地或工廠向城鎮(zhèn)燃?xì)夤?yīng)中心或工業(yè)企業(yè)用戶輸送的管線，與其他輸送方式相比，大口徑長(zhǎng)輸管道可以進(jìn)行超長(zhǎng)距離的輸送，為燃?xì)獾母咝л斔秃腿藗兊纳a(chǎn)生活提供了極大方便[1].

焊接是大口徑長(zhǎng)輸管道在建造過(guò)程中的一項(xiàng)重要的材料加工工藝，它主要是通過(guò)加熱、加壓或者二者并用的方式，使工件的材質(zhì)達(dá)到原子間的結(jié)合，從而形成永久性連接的工藝工程.天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫的焊接質(zhì)量直接決定了管道的提取輸送能力，為了降低天然氣在輸送過(guò)程中存在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，需要針對(duì)大口徑天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接技術(shù)進(jìn)行研究.

文獻(xiàn)[2]采用所研發(fā)的Si C MOSFET快頻脈沖焊接電源系統(tǒng)，提出了鈦合金快頻脈沖柔性波形調(diào)制TIG焊接工藝.其通過(guò)將Si C MOSFET逆變功率器件作為快速脈沖焊接電源，采用20 kHz規(guī)整快速頻率脈沖，實(shí)現(xiàn)了柔性電流的穩(wěn)定輸出.在TC4鈦合金的焊接工藝中，利用了快速脈沖柔性波形調(diào)制TIG焊技術(shù)，該方法能夠有效減小電弧徑向尺寸.但由于焊接材料和方法選擇不當(dāng)、焊接路徑規(guī)劃不完善或焊接后期質(zhì)量管理不到位等問(wèn)題，導(dǎo)致管道側(cè)壁上的內(nèi)環(huán)縫始終難以融合，直接影響了內(nèi)環(huán)縫的焊接質(zhì)量.與一般的短程天然氣管道相比，為了對(duì)長(zhǎng)途輸送的天然氣進(jìn)行清潔，往往會(huì)對(duì)大口徑天然氣長(zhǎng)輸管道摻入一些氫氣成分，然而隨著氫氣成分的添加，又增加了管內(nèi)氣體對(duì)管道內(nèi)環(huán)縫的腐蝕程度，也為管道的焊接帶來(lái)了較大難度.為了解決上述問(wèn)題，本文結(jié)合大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道的性能特征，設(shè)計(jì)管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接技術(shù)，以期能夠提高內(nèi)環(huán)縫的焊接質(zhì)量.

1 天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 構(gòu)建大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道等效模型

從組成結(jié)構(gòu)和性能方面分析，天然氣管道是由絕熱外壁、多褶皺內(nèi)壁及真空通道組成，管道分別與天然氣入口、流量控制閥及壓力控制閥相連，大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道的連接結(jié)構(gòu)如圖1所示.

圖1 天然氣管道連接結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of natural gas pipeline connection

將采掘得出的天然氣與氫氣混合后的氣體通過(guò)天然氣入口輸入到管道中，管道中氣體的輸送需要滿足如下方程：

(1)

式中：υ表示的是含氫天然氣在管道中的輸送速度；W和P分別表示的是天然氣平均流量和壓強(qiáng)；S為管道的橫截面積.其中變量W的計(jì)算公式如下：

圖2 含氫天然氣在管道中的受力分析Fig.2 Force analysis of hydrogen-containing natural gas in the pipeline

(2)

式中：ρH和ρgas分別為氫氣和天然氣的密度系數(shù).含氫天然氣在管道輸送過(guò)程中受力情況如圖2所示.

在研究含氫天然氣運(yùn)動(dòng)形式時(shí)應(yīng)用牛頓第二定律，作用于天然氣的外力合力大小可以表示為：

(3)

式中，ρmix為混合氣體的密度值.考慮到含氫天然氣的可壓縮性性質(zhì)，可以將公式(3)改寫為：

(4)

式中：D為管道直徑；κM為馬赫數(shù)；?為合力方向與重力方向之間的夾角.將含氫天然氣在管道中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與管道結(jié)構(gòu)相融合，從而完成大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道等效模型的構(gòu)建.

1.2 模擬天然氣長(zhǎng)輸管道氫氣擴(kuò)散過(guò)程

大口徑長(zhǎng)輸天然氣管道中的氫氣輸送狀態(tài)方程可以表示為：

(5)

式中：κcompress和φH分別表示氫氣的壓縮因子及其流通常數(shù)；T為氫氣輸送環(huán)境溫度.當(dāng)天然氣長(zhǎng)輸管道的內(nèi)環(huán)縫中存在泄漏點(diǎn)時(shí)，管道內(nèi)的天然氣和氫氣會(huì)通過(guò)該點(diǎn)泄漏，由于天然氣與氫氣的密度不同，因此泄漏量及泄漏速率會(huì)存在一定差異[3].圖3表示管道中的氫氣擴(kuò)散機(jī)理.

圖3 天然氣長(zhǎng)輸管道氫氣擴(kuò)散過(guò)程示意圖Fig.3 Schematic diagram of hydrogen diffusion process in long-distance natural gas pipelines

假設(shè)在t時(shí)刻天然氣長(zhǎng)輸管道中內(nèi)環(huán)縫節(jié)點(diǎn)i位置上發(fā)生泄漏，則公式6成立.

(6)

(7)

式中：βH和σ分別表示氫原子在管道管徑中的摩爾體積和絕對(duì)零度[4].由此可以得出在不同條件下的長(zhǎng)輸管道中氫氣的擴(kuò)散規(guī)律，按照相同的方式可以得出天然氣的擴(kuò)散機(jī)制和特征的分析結(jié)果，以此作為判定當(dāng)前大口徑長(zhǎng)輸天然氣管道內(nèi)環(huán)縫是否存在泄漏點(diǎn)的理論支持.

1.3 選擇天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接設(shè)備與材料

大口徑長(zhǎng)輸天然氣管道內(nèi)環(huán)縫焊接所采用的作業(yè)裝置是內(nèi)焊機(jī)，它包括漲緊機(jī)構(gòu)、擴(kuò)張導(dǎo)向保護(hù)機(jī)構(gòu)、焊槍定位對(duì)中機(jī)構(gòu)、焊槍同步焊接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、專用焊接裝置、行走機(jī)構(gòu)、剎車制動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架等構(gòu)件.漲緊機(jī)構(gòu)由氣缸帶動(dòng)，氣體從氣缸尾部的進(jìn)氣口進(jìn)入，將活塞桿推向外，再通過(guò)連桿調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向，通過(guò)借助力的放大作用將活塞桿橫向移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)闈q靴縱向移動(dòng)[5].擴(kuò)張導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是內(nèi)焊機(jī)中的一種重要部件，膨脹導(dǎo)引裝置是在內(nèi)焊機(jī)前端連接膨脹機(jī)構(gòu).噴槍同步對(duì)中機(jī)構(gòu)的工作內(nèi)容是保證內(nèi)焊機(jī)多個(gè)噴槍中心同時(shí)、迅速、準(zhǔn)確地對(duì)中和定位，從而使多根噴槍的中心點(diǎn)與管嘴的端面在一個(gè)圓周上.通過(guò)內(nèi)焊機(jī)對(duì)鋼管內(nèi)環(huán)縫進(jìn)行快速焊接時(shí)，要求每個(gè)焊點(diǎn)都要均勻地固定在同步傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)上，并由特殊氣體電線將其與外部的焊接電源和焊接氣體進(jìn)行連接[6].在條件允許的情況下，氣電電纜要盡可能的短，以保證保護(hù)氣暢通且不發(fā)生纏繞，確保焊接質(zhì)量.內(nèi)焊機(jī)中的行走機(jī)構(gòu)和剎車制動(dòng)機(jī)構(gòu)可以用來(lái)控制焊接工藝執(zhí)行器的移動(dòng)位置，保證執(zhí)行設(shè)備能夠準(zhǔn)確移動(dòng)到焊點(diǎn)位置上.

在大口徑長(zhǎng)輸天然氣管道環(huán)境中，焊接工藝是由固態(tài)到液態(tài)，再?gòu)囊簯B(tài)到固態(tài)再到固態(tài)的過(guò)程.當(dāng)溫度升高時(shí)，固體奧氏體向常溫鐵素體轉(zhuǎn)化，由于組織形態(tài)及溫度的不同，導(dǎo)致氫氣在兩個(gè)組織中的溶解和擴(kuò)散速率會(huì)產(chǎn)生很大差異.氫氣在奧氏體中的傳播非常緩慢，直到1 000 ℃以后，氫氣的擴(kuò)散速率才會(huì)大大增加.在焊接操作中，由于高溫奧氏體的停留時(shí)間太短，會(huì)導(dǎo)致大量氫氣不能及時(shí)擴(kuò)散和進(jìn)行沉淀，此時(shí)氫氣就會(huì)大量存在于焊縫中并會(huì)快速擴(kuò)散，導(dǎo)致在焊縫中形成一定數(shù)量的氫氣分子[7].鎳是一種很強(qiáng)的奧氏體化元素，當(dāng)焊接中加入一定的鎳并與其他合金元素相結(jié)合，會(huì)導(dǎo)致從奧氏體到鐵素體過(guò)渡的臨界溫度降低.因此，焊接過(guò)程中選擇焊接材料中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過(guò)1%.為了降低焊料中氫氣的擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)采用超低氫型堿性焊條，該焊條具有較低的氧化能力，可以有效去除氫氣，不會(huì)在焊縫中產(chǎn)生殘余，還可以選用鎢極氬弧焊絲、藥芯焊絲或粉芯焊絲等焊接材料.

1.4 確定天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊點(diǎn)

根據(jù)大口徑長(zhǎng)輸管道氫氣擴(kuò)散和天然氣擴(kuò)散的特征作為理論依據(jù)，檢測(cè)管道內(nèi)環(huán)縫中泄漏點(diǎn)的位置，并以此作為焊點(diǎn).與正常節(jié)點(diǎn)相比，泄漏點(diǎn)處的氣體密度會(huì)減小，壓力也會(huì)有所降低，由此形成聲波在天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)的上下游傳播[8].在實(shí)際的焊點(diǎn)定位過(guò)程中，將多個(gè)聲波傳感器安裝在天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)部，要求相鄰傳感器之間的間隔距離為定值，記為dSensing，安裝的聲波傳感器可以同時(shí)向水平和豎直兩個(gè)方向發(fā)生聲波檢測(cè)信號(hào)，管道內(nèi)環(huán)縫泄漏點(diǎn)的定位結(jié)果可以表示為：

(8)

式中：vx,s和vy,s表示聲波信號(hào)在水平和豎直兩個(gè)方向上的傳播速度分量；Δτx和Δτy表示的是泄漏點(diǎn)聲波傳播到傳感器的時(shí)間差值分量.按照上述方式得出的泄漏點(diǎn)位置即為管道內(nèi)環(huán)縫焊點(diǎn)的定位結(jié)果.

1.5 自動(dòng)規(guī)劃天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接路線

選擇與管道入口距離最近的內(nèi)環(huán)縫泄漏點(diǎn)作為焊接路線的起始點(diǎn)，利用公式9計(jì)算確定的其他焊點(diǎn)與起始點(diǎn)之間的距離.

Lij=|xi-xj|+|yi-yj|，

(9)

式中，(xi,yi)和(xj,yj)分別為兩個(gè)焊接點(diǎn)，經(jīng)過(guò)焊點(diǎn)距離的逐一計(jì)算后，取Lij最小值對(duì)應(yīng)的焊點(diǎn)作為焊接路線上的第二個(gè)節(jié)點(diǎn)，在起始點(diǎn)與該節(jié)點(diǎn)之間形成連接路徑，以此類推，便得出內(nèi)環(huán)縫焊接路線的初始規(guī)劃結(jié)果[9].為了降低焊接技術(shù)的能量消耗，需要對(duì)初始規(guī)劃的焊接路線作平滑處理，經(jīng)平滑處理后得出的天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接路線規(guī)劃結(jié)果可以表示為：

(10)

式中：φ(t)為節(jié)點(diǎn)i位置上的路線切向角；b為焊接執(zhí)行器的移動(dòng)步長(zhǎng)；i0為規(guī)劃路線的起始點(diǎn)位置.除了泄漏點(diǎn)外，還需要沿著內(nèi)環(huán)縫執(zhí)行焊接操作，其目的是實(shí)現(xiàn)管道前后兩端的銜接，因此內(nèi)環(huán)縫的邊緣也是焊接路線的組成部分之一[10].將泄漏點(diǎn)焊接路線與內(nèi)環(huán)縫邊緣焊接路線進(jìn)行整合與連接，得出的路線即為天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接的完整路線.

1.6 計(jì)算天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接參數(shù)

設(shè)置的焊接參數(shù)包括焊接材料釋放流量、焊接溫度以及焊接推力.焊接材料的釋放流量直接決定焊接技術(shù)的加工速度，釋放流量越大對(duì)應(yīng)焊接速度越快，但同時(shí)容易出現(xiàn)過(guò)度焊接的狀況，因此需要對(duì)該參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，計(jì)算公式如下：

Qwelding=Dimp·Dwire·κ0

(11)

式中：Dimp和Dwire分別為焊接執(zhí)行器端口及焊絲的直徑；κ0為流量系數(shù)[11].同理可以得出焊接溫度和焊接推力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果如下：

(12)

式中：Lconstruct為焊點(diǎn)與執(zhí)行器之間的距離；α為傳熱系數(shù)；Pcylinder和Dcylinder對(duì)應(yīng)的是氣缸的內(nèi)部壓力和直徑[12].在實(shí)際的焊接操作過(guò)程中，還可以根據(jù)泄漏點(diǎn)的大小和深度對(duì)上述焊接參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整.

1.7 實(shí)現(xiàn)天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接

將準(zhǔn)備的焊接設(shè)備和材料放置在施工臺(tái)上，將焊接設(shè)備調(diào)整至焊接路線的起點(diǎn)位置上，在行走機(jī)構(gòu)、剎車制動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)控制下，必須保證焊接設(shè)備的實(shí)際移動(dòng)路線與規(guī)劃的焊接路線一致[13].在此基礎(chǔ)上，按流程執(zhí)行天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接工藝，如圖4所示.

焊接操作結(jié)束之后，需要進(jìn)行消氫以消除焊縫中殘存的氫氣，從而避免出現(xiàn)冷裂現(xiàn)象[14].如果在焊接過(guò)程中需要中斷操作，對(duì)焊縫不能馬上進(jìn)行熱處理，而應(yīng)采取后加熱的方式進(jìn)行，后加熱溫度為280～370 ℃，恒溫時(shí)間為2 h，升溫速率不得超過(guò)80 ℃/h[15]，應(yīng)該采用遠(yuǎn)紅外線電加熱的方式，在焊接結(jié)束后立即進(jìn)行.

圖4 天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接工藝流程圖Fig.4 Flow chart of welding process of inner circumferential seam of long-distance natural gas pipeline

2 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)分析

以測(cè)試大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接技術(shù)的焊接質(zhì)量為目的，將該技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的天然氣長(zhǎng)輸管道工程中，通過(guò)對(duì)氣體泄漏量的監(jiān)測(cè)得出能夠反映焊接質(zhì)量的測(cè)試結(jié)果.為了體現(xiàn)出所設(shè)計(jì)焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，此次應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)置了文獻(xiàn)[2]焊接技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)比技術(shù)，為保證實(shí)驗(yàn)變量位置，兩種焊接技術(shù)應(yīng)在相同的長(zhǎng)輸管道中進(jìn)行.

2.1 大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道工程概況

實(shí)驗(yàn)選擇某天然氣長(zhǎng)輸項(xiàng)目工程作為研究背景，該項(xiàng)目中建設(shè)的長(zhǎng)輸管道橫跨三個(gè)地級(jí)市，管道長(zhǎng)度為374 km，管道平均直徑為35 m.在長(zhǎng)輸管道建設(shè)過(guò)程中，分別制作17段小型管道，通過(guò)焊接的方式實(shí)現(xiàn)多管道連接，管道內(nèi)環(huán)縫包含32個(gè)，焊口數(shù)量約為240個(gè).研究的天然氣長(zhǎng)輸管道的材質(zhì)分別為奧氏體不銹鋼、碳鋼和鍍鋅鋼管.天然氣長(zhǎng)輸管道的入口與天然氣資源開掘泵庫(kù)連接，出口與地方天然氣公司的存儲(chǔ)空間相連，開掘泵庫(kù)在天然氣傳輸過(guò)程中以1∶3.5的比例添加氫氣，所有的含氫氣都是從設(shè)備邊界區(qū)外導(dǎo)入，其作用是推動(dòng)管道中的裂化氣體壓氣機(jī)，該管道從主回廊南端流入該裝置，并在4個(gè)弧形彎曲后通過(guò)在裂化支廊處向西進(jìn)入裂化西段管廊，然后從北到南進(jìn)入裂解氣壓縮機(jī).

2.2 布設(shè)天然氣長(zhǎng)輸管道測(cè)點(diǎn)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道焊接質(zhì)量的測(cè)試，在天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)設(shè)置多個(gè)管道測(cè)點(diǎn)，其中部分測(cè)點(diǎn)的設(shè)置情況如圖5所示.

圖5 天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫測(cè)點(diǎn)分布圖Fig.5 Distribution of measuring points of inner circumferential fractures of long-distance natural gas pipelines

圖5中的測(cè)點(diǎn)主要用來(lái)監(jiān)測(cè)管道壁上焊點(diǎn)的焊接質(zhì)量，還需在管道內(nèi)環(huán)縫位置上設(shè)置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)之間的間隔距離為0.5 m，呈圓形分布.選擇VPC型號(hào)的氣體傳感器將其安裝在各個(gè)測(cè)點(diǎn)位置上，再接入到物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，最后將傳感器實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī).

2.3 準(zhǔn)備內(nèi)環(huán)縫焊接任務(wù)與設(shè)備材料

根據(jù)大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道的實(shí)際建設(shè)情況，準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)的內(nèi)環(huán)縫焊接任務(wù)，部分焊接任務(wù)的準(zhǔn)備情況如下表1所示.

表1 含氫天然氣長(zhǎng)輸管道焊接任務(wù)設(shè)置表

在執(zhí)行管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接技術(shù)時(shí)，需要準(zhǔn)備相的設(shè)備和材料，使用的焊接設(shè)備為ZX7-500S型號(hào)的氬弧焊機(jī)，要對(duì)焊機(jī)進(jìn)行全面的檢查和測(cè)試，在焊接設(shè)備使用過(guò)程中，要求焊機(jī)外殼必須有良好的接地裝置，保證使用安全.

2.4 描述應(yīng)用實(shí)驗(yàn)過(guò)程

針對(duì)大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道存在著較大的硬化傾向和開裂傾向，為了減少淬硬組織及減小焊接應(yīng)力，降低冷卻速度和焊接區(qū)的溫差，必須提前進(jìn)行焊接預(yù)熱操作.在工程現(xiàn)場(chǎng)，采用電加熱的方法進(jìn)行焊前預(yù)熱，其預(yù)熱溫度為280～320 ℃.第一步加熱到120 ℃，加熱速率50 ℃/h，第一次預(yù)熱執(zhí)行完成后，采用手工鎢極氬弧焊，并在焊接時(shí)進(jìn)行追蹤加熱.第二次加熱溫度為300～350 ℃，加熱速率60 ℃/h，采用手動(dòng)焊料進(jìn)行充填.預(yù)熱范圍以焊接點(diǎn)的中心線為基準(zhǔn)，其兩端不得少于120 mm，加熱區(qū)之外120 mm處必須進(jìn)行隔熱處理.在焊前預(yù)熱完成后，根據(jù)設(shè)置的內(nèi)環(huán)縫焊接任務(wù)啟動(dòng)相應(yīng)的焊接流程，從而得出對(duì)應(yīng)的焊接處理結(jié)果.文獻(xiàn)[2]焊接技術(shù)與所設(shè)計(jì)焊接技術(shù)得出的焊接任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，如圖6所示.

圖6 天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊接執(zhí)行結(jié)果Fig.6 Execution result of automatic welding of inner circumferential seam of long-distance natural gas pipeline

按照上述方式可以得出所有焊接任務(wù)的執(zhí)行處理結(jié)果.

2.5 設(shè)置焊接質(zhì)量測(cè)試指標(biāo)

經(jīng)過(guò)焊接處理后，天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫及泄漏點(diǎn)難以通過(guò)人眼識(shí)別的方式進(jìn)行檢測(cè)，因此設(shè)置氫氣泄漏量和天然氣泄漏量作為焊接質(zhì)量的測(cè)試指標(biāo)，提取泄漏量的數(shù)值結(jié)果可以表示為：

(13)

式中：γt為氣體傳感器檢測(cè)出的數(shù)據(jù)；ncp為設(shè)置的測(cè)點(diǎn)數(shù)量.氣體泄漏量與泄漏口之間存在如下關(guān)系：

γ=SholeP·κcorrect·t，

(14)

式中：Shole和κcorrect分別為泄漏孔的面積和孔口流量修正系數(shù)，從公式(14)中可以看出，在管道內(nèi)壓力、修正系數(shù)和采樣時(shí)間不變的情況下，管道的氣體泄漏量與泄漏口面積之間存在正相關(guān)關(guān)系，因此焊接后管道氣體泄漏量越多，證明泄漏口面積越大，即焊接質(zhì)量越差.

2.6 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

向焊接完成的大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)輸入含氫天然氣，需要同時(shí)啟動(dòng)氣體傳感器設(shè)備才能得出反映焊接質(zhì)量的測(cè)試結(jié)果，測(cè)試結(jié)果如圖7所示.

圖7 天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)環(huán)縫焊接后氣體泄漏量測(cè)試結(jié)果Fig.7 Test results of gas leakage after inner circumferential seam welding of long-distance natural gas pipelines

將圖7中的數(shù)據(jù)代入到公式(13)中，計(jì)算得出文獻(xiàn)[2]焊接技術(shù)處理管道的氫氣和天然氣泄漏量分別為35.4 m3和33.8 m3，而所設(shè)計(jì)焊接技術(shù)得出的長(zhǎng)輸管道泄漏的氫氣量和天然氣量分別為21.7 m3和16.5 m3.由此得知運(yùn)用所設(shè)計(jì)的焊接技術(shù)，得出大口徑含氫天然氣長(zhǎng)輸管道的氣體泄漏量更少，即表示焊接質(zhì)量更高.

3 結(jié)束語(yǔ)

焊接技術(shù)作為大口徑天然氣長(zhǎng)輸管道的加工技術(shù)，對(duì)于提高管道封閉度具有重要的價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義.在此次所設(shè)計(jì)的焊接技術(shù)工作中，綜合考慮了管道內(nèi)環(huán)縫和泄漏點(diǎn)兩個(gè)部分，保證了焊接位置的全面性，從研究結(jié)果中可以看出，所設(shè)計(jì)的焊接技術(shù)能夠有效地降低管道氣體的泄漏量，具有較高的應(yīng)用價(jià)值.