淺析焊接技術在油氣管道施工中的有效應用

1、淺析焊接技術在油氣管道施工中的有效應用摘要：油、氣輸送管道施工關系到油、氣資源的開發(fā)和運輸。目前油、氣輸送管道材質是高強度等級的管材，而且隨著我國能源 工業(yè)的發(fā)展和能源結構的調整，油、氣輸送管道越來越趨向于中長 距離、高工作壓力、大且厚的方向發(fā)展，這就要求有高質量的焊接 材料和高效率的焊接技術，筆者在本文中分析了向焊條電弧焊、藥 芯焊絲自保護半自動焊以及全位置自動焊的應用，并給出選擇合理 焊接方法的建議，最后介紹了我國油、氣輸送管道建筑中焊接技術 的發(fā)展。關鍵詞：uoe鋼管；焊接技術；油氣管道中圖分類號：P755.1文獻標識碼：a文章編號：一、鋼質油氣輸送管道的發(fā)展目前，油氣輸送管道正向高壓強

2、、大口徑方向發(fā)展，高強度等 級的管材既能滿足管道質量要求，又具有經濟性，所以其已經成為 管道建設選材的大體趨勢。20世紀中期，螺旋管材是油氣輸送管道 的主要選材，而由于自身制造工藝的缺陷無法克服，螺旋管材已經 無法滿足人們對鋼管越來越高的可靠性要求。目前，螺旋管材已經 基本從油、氣輸送管道用材領域消失。目前，uoe鋼管被認為是可 靠性最高、質量最好的管道管材。各國管道設計師堅持uoe鋼管應 用于一切難于搶修的地段，如海底管道、河流穿越段、在大落差地 段、經過地震區(qū)和活動斷層的地段、經過沼澤的地段等。uoe鋼管 雖然價格略高，但由于其質量好、可靠性高，仍然不會被取代。uoe 鋼管生產率很高，在世

3、界范圍內仍處于生產能力過剩的狀況。除此 之外，還有erw鋼管、rbe鋼管及jcoe鋼管，均各有優(yōu)缺點，應用 途徑也各不相同。目前，我國油、氣輸送管道建設技術已經進入一個新階段，油、 氣輸送管道建設技術取得了長足進步，主要表現在高等級鋼材的應 用、制管工藝的提高，施工方法的改進，運行后檢測、維護水平的 提高。我國能源工業(yè)的發(fā)展和能源結構的調整，客觀上促進了油氣管 道建設的發(fā)展，使其越來越趨向于中長距離、高工作壓力、大且厚 的方向發(fā)展，這就需要高質量的焊接材料和高效率的焊接技術與之 匹配，保證環(huán)焊接頭的強韌性，保障油氣輸送的安全性和高效率。二、焊接技術的有效應1）下向焊條電弧焊的有效應用中國石油天

4、然氣管道三公司在20世紀80年代成功試驗了下向 焊技術，并隨后將下向焊技術應用于西南成品油管線、內蒙達哈線、 突尼斯工程前半期、甬滬寧管線、西氣東輸管線、陜京線、都烏線 以及中滄輸氣管線等工程中。將管道水平安置并固定后，利用該技 術可以從管道頂部中心開始焊接，然后沿兩側管壁垂直向下焊接， 直至管道底部中心，如圖1所示。相比于上向焊條，下向焊條的藥 皮配方比較獨特，使其具有較大的電弧吹力和焊接熔深，交快的焊 條融化速度，較高的熔敷效率，并且在進行打底焊時，單面焊能夠 實現雙面成型；但還是有著以下幾方面的缺點：根焊很難看見熔池， 頻繁起弧與熄弧，且在起弧點和熄弧點很容易出現未熔合和未焊透 等缺點;

5、并在焊接過程中需要頻繁的更換焊條，浪費了大量的時間 和精力。但與自動焊相比較，彌補了自動焊在野外環(huán)境較差的情況 下使用復雜的設備和操作不方便的缺點。因而具有焊接質量好且速 度快的特點，已經被廣泛的使用在焊接工程之中，特別是大直徑、 管壁薄且管道長的焊接工程應用尤為廣泛。圖2顯示了下向焊流水 作業(yè)平面布置圖。圖1下向焊技術的焊接順序圖2下向焊流水作業(yè)平面布置圖2）藥芯焊絲自保護半自動焊的有效應用上世紀九十年代初期，由中國石油天然氣管道局從美國引進的 自保護半自動焊設備和技術，并經過培訓后在1995年的突尼斯工 程中得到了首次應用，并在隨后的庫都線、蘭成渝、澀寧蘭、西氣 東輸以及蘇丹輸油管道等管線

6、工程得到了廣泛的應用，以及川氣東 送和西氣東輸二線榆濟輸氣管道工程中大量應用了下向焊條電弧 焊和藥芯焊絲自保護半自動焊等焊接方法。我國當前焊接技術主要 是通過纖維素焊條下向焊或者stt進行根焊。此技術主要適用于一 些管徑粗的油氣管道，且管徑越粗越能體現半自動焊的應用優(yōu)點。 半自動焊通常借助設備焊接，而設備只起到了供給填充金屬的作 用，焊接的速度則需要有焊接人員把握。由此可見，半自動焊具有 工作效率高、勞動強度低，焊接質量高、綜合成本低、熔敷效率高、 環(huán)境適應性強以及全位置焊接成型好等優(yōu)點，是我國油氣管道工程 中焊接應用的主要技術。3）全位置自動焊的有效應用全自動焊技術主要適用于口徑大、管壁厚的

7、管道工程中，早在 上世紀六十年代，西方國家在管道工程中就應用了自動焊技術。而 在我國，只是在西氣東輸管道工程中才有大規(guī)模的應用。該技術主 要是在自動焊機頭上應用實芯焊絲作為焊接材料，借助二氧化碳氣 體或者二氧化碳與氬氣的混合氣體作為保護氣體的焊接技術。該技 術具有的特點是：能進行大機組的流水作業(yè)，焊接質量好且易操作、 焊縫成型美觀，降低了勞動強度，且焊接施工效率高于半自動焊。 但也具有很多不足之處，對管道的坡口和組對質量要求較高，對坡 口的型式有著嚴格的要求，且容易受外界因素的干擾，通常要求風 速不大于2m/s，是氣體保護焊過程中普遍存在的問題，且邊遠地區(qū) 的氣源運輸及其困難。此外，設備結構較

8、為復雜，自動化程度高、 搬移困難、輔助設備多，且在工程施工中的設備故障頻發(fā)，需要配 備各種備用的零部件和技術實力強的維修人員，在設備故障時進行 維修。基于以上特點，曾經在西氣東輸二線工程得到了極為廣泛的 應用。三、選擇恰當的焊接方法，提高油氣管道焊接質量1）堅持綜合考慮，統(tǒng)籌兼顧的原則，選用最佳的焊接方法。在 選擇焊接方法時，首先應考慮的是焊接質量。只有滿足質量要求的 焊接方法，才是基本符合要求的。因此，應將質量放在選擇焊接方 法的首要考慮條件。其次，從經濟費用方面進行考慮。盡量選擇所 需造價相對較低的焊接方法。再次從生產效率方面考慮，應選擇一 種生產效率相對較高的焊接方法?？傊?，就是應該全面

9、綜合的考慮 焊接方法是否可行，施工進度是否符合要求。2）考慮油氣管道的多種因素。如管子直徑的大小、管壁的厚度、 管子的級別與長度以及施工環(huán)境條件等。從管道口徑來看，當其超 出某一范圍時，應該選用半自動焊或自動焊。對于管道口徑較大、 管壁較厚的管道而言，應該優(yōu)先選擇自動焊的方法。3）如果管道用于輸送酸性介質或者對焊縫質量有較高的韌性要 求，需要對焊接方法進行認真考慮，采取得到允許的焊接工藝。四、焊接技術的發(fā)展隨著西氣東輸、川氣東送、西氣東輸二線等大型管道工程的建 設，傳統(tǒng)的焊接工藝已不能適應長距離輸運管道施工的需要，已被 半、全自動焊焊接工藝所代替。目前，由于藥芯焊絲半自動焊技術 具有較高的焊接合格率和生產效率等優(yōu)勢，因此其被廣泛應用于我 國大、中型直徑、長距離管道工程建設中。由于市場對長距離、大 口徑、重壁厚管線的施工需求的增加，必然驅動自動焊接系統(tǒng)的發(fā) 展。隨著自動焊接系統(tǒng)的廣泛應用和熟練勞動力隊伍不斷擴大，將 會減少啟動費和工時，提高勞動效率和焊接質量，簡化焊接流程， 進而增加人們使用各種自動焊的興趣，進一步擴大自動焊接系統(tǒng)的 普及率。隨著電力供應的改善以及電腦系統(tǒng)不斷適應現場焊接，自 動焊接將成為管線施工的主要焊接方式。結束語總而言之，油氣管道施工中焊接技術的有效應用是擺在我們面 前的重要課題，我們應該不斷探究，不斷創(chuàng)新焊接技術，提高焊接 技