油气管道焊接工艺及质量控制

摘要：在油气管道焊接过程中，应用较多的主要是手工下向焊、全自动向下焊、组合焊以及低氢焊条下向焊等焊接工艺。油气管道焊接大部分采取半自动焊、焊条电弧焊等方法，不同的焊接方法在具体的管道焊接操作中有各自的特点。为确保焊接质量，要做好焊接前的准备工作，遵守焊接标准及制度性规定，规范焊接操作过程。

关键词：油气管道；焊接工艺；焊缝；质量控制

中图分类号：O213文献标识码： A

1 焊接工艺技术

1.1 手工下向焊

依据焊接顺序，管道焊接先后涉及根焊、热焊、填充焊以及盖面焊等四大工序。在实施根焊操作时，一般选择直拉式运条，如果熔孔较长或间隙较大，为避免温度过高导致烧穿现象，推荐往返运条；热焊利用热量输入来维持焊道温度，以避免出现开裂等问题；填充焊支持单道及多道等不同方式，在焊接过程中需要把握焊层厚度，运条横向摆动，完成焊接之后要确保焊道低于坡口0.6mm左右；盖面焊的优势主要是焊道更加坚固、美观，通常选择摆动焊接手法。

1.2 全自动向下焊

全自动向下焊管道焊接工艺技术一般选择电弧为热源将焊丝及钢管熔化，在焊接过程中为有效隔离有毒气体，会不断向焊接区输送保护气体。此种焊接工艺技术的优势在于容易实现焊接区保护，可以随时对焊接区进行观察，生产效率较高，操作难度低，有利于实现控制。

1.3 组合焊

在采用组合焊时，为确保焊接效果，环缝焊接往往会选择多种焊接方法实现。在管道焊接操作过程中，一般根焊及热焊选择纤维素焊条下向焊；盖面及填充选择上向焊，同时要注意将壁厚控制在合理范围内；对于管道口位置，一般推荐使用下向焊工艺。如果焊接处的管壁厚度较大，焊接层数就越多，焊接用时越多，从而降低施工进度。所以，如果管道壁的厚度在17mm以上，推荐将上向焊与下向焊两种方法配合使用。

1.4 低氢焊条下向焊

低氢焊条下向焊选择的焊条是低氢型，选择低氢焊条下向焊工艺进行焊接操作，焊缝熔合金属的含氢量会控制在每百克4.9mL以下。低氢焊条下向焊的优势主要是不易发生断裂问题，并且具有较强的低温韧性，一般在容易受到H2S腐蚀或者温度极低的场合推荐选择此种焊接工艺。采取根焊的焊接方式时，焊口组对及坡口尺寸精度决定了应选择低氢焊条，如果选择纤维素焊条，就容易发生未焊透、内咬边或者未融合等问题。所以，一般在油气管道焊接操作实践中，不会单独选择低氢焊条下向焊工艺。

2 焊接质量控制

为确保焊接质量，要做好焊接前的准备工作，遵守焊接标准及制度性规定，规范焊接操作过程。

2.1 焊接前准备工作

（1）仔细检查焊接口，并对其进行彻底清理。检查焊件坡口大小及型号是否与图纸相一致，是否达到焊接工艺标准，管口形状的椭圆度是否符合相关规定；应确保被焊位置外表光滑且均匀，没有起鳞问题。除此之外，渣垢、磨损、锈迹以及油污等也会对焊接质量造成极大影响，必须进行仔细检查，避免出现上述现象。确保焊接坡口外侧至少5cm之内的清洁度。

（2）焊接前预热。预热是进行管线焊接的一道重要工序，实施预热的目的是避免在焊接过程中由于温度过高或过低而出现裂纹或者应变脆化。在焊接操作中，应严格依照焊接工艺具体要求来控制预热温度。预热之后，焊接接头冷却速度会降低，冷却时间相应延长，这样有利于氢的排放及扩散，避免出现氢裂纹。

2.2 焊接操作过程

必须严格依据具体的操作规定及要求开展油气管道焊接操作工作。焊接电流的大小对管道焊接质量具有直接关系，如果焊接电流过低，就会造成母材金属加热不够充分，进而导致夹渣或者未焊透等缺陷；但这并不意味着焊接电流越大越好，如果焊接电流超出正常范围，就会造成母材金属坡口两边位置出现咬边或者烧穿等缺陷。因此，必须将焊接电流控制在适当范围内，焊接电流控制也是油气管道焊接操作过程中的重点和难点，必须对其给予足够重视。

完成焊接工作之后需要及时对焊缝外观进行检查。检查的内容主要是焊缝外形大小，焊缝不能过大、过高；同时还应关注焊缝高低之间的差值，应将焊缝高低差值控制在一定范围之内。如果焊缝宽度过大或者高度过高，都会对抗疲劳性能造成不利影响，造成焊缝线能量高或者焊接位置受热超标等问题，从而在很大程度上影响焊件的机械性能。在进行焊接操作时，工作人员必须严格遵守焊接工艺

基本规范，务必将焊缝外观尺寸控制在合理范围之内，通常情况下，焊缝增宽单边缝及缝余高等不能超出1.5mm。

对于油气管道焊接工作人员来说，在进行管道焊接操作时，必须牢记焊接操作规范，同时还应重点关注以下几点小细节：①在接头设计、焊接层数、焊接工艺参数以及焊接完成后的缓冷等方面都必须依照相应的操作规范及制度进行；②施工的过程中，要采取有效措施以避免管道内出现穿堂风；③收弧交接位置的焊接一般需要两名焊接工作人员相互配合才能完成，在焊接过程中应注意，最先到达交接位置的焊接操作人员要尽可能多焊一点，这对于另一方焊接工作人员收弧工作的完成具有极大的帮助。

3焊接质量控制措施

3.1 控制焊接裂纹

在管道施工中，裂纹的产生基本都是由于工艺规程执行不到位，外部应力太大等情况造成的。所以，在施工中要选用抗裂性好的钢材制作钢管，合理选择焊接材料及烘干，严格按照焊接工艺评定的要求施工，以确保焊缝的组织结构塑性和韧性；根据工艺要求进行预热，冬季施工时应采取保温措施，必要时进行热处理或焊后加热；严格控制组对应力，尽量不使用外对口器进行强制组对，尤其是在管道进行连死头时，切不可采用千斤顶、吊管机上提挖掘机下压等来调节对口间隙的强力组对方式施工。

3.2 管道未融合预防措施

管道施工中，坡口加工要严格按规范执行，角度不能太小，要保证间隙宽度，钝边不能太厚，层间清理不要过度，以免造成坡口被打宽，形成沟槽等操作手法要稳，要控制好电流，避免线能量输入太小，预防管道施工中未融合现象。

3.3 咬边预防措施

施工过程中，要调整好焊接参数，避免电流太大、电弧过长、电弧力不集中而导致熔池熔敷不到位。同时，还要调整焊条或焊丝的倾斜角度，以防偏吹等情况的发生。操作手法要稳，运条的摆动要到位，严格控制咬边。

3.4 焊接应力措施

采用预热法、同步收缩法等措施控制焊接应力。管道焊接中，焊接温差越大，残余应力越大，同时从组织转变来说，冷却越快组织应力也越大。预热可减小温和减慢冷却速度，从而减小焊接应力。同时，焊缝的收缩受到旁边冷金属的牵制而形成拉应力，有效区段旁边的较冷的金属不允许它收缩而形成较大的应力，采取适当的工艺措施，使能允许它或者部分允许它收缩，就可以免除或者部分地免除残余应力。同步收缩法就是基于这个原理所采取的工艺措施。施工中，采用合理的焊接次序，尽量使焊缝能比较自由的收缩，特别是那些收缩比较大，残余应力比较大的焊缝，也可以实现控制焊接应力的目的。

4 总结

管道建设对于确保我国能源生命线安全，为社会经济建设提供坚强的保障有重要

意义。当前，我国油气管道焊接施工方面仍有许多不足，我们只有在实践中不断探索新的措施，加强管道焊接技术创新，才能确保能源生命线的安全，为我国的现代化建设提供能源保障。

参考文献

[1]天然气管道焊接施工质量控制措施何文杰;王杰 中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司建安处 [J]河南建材 2010-12-20

[2]张春梅.浅谈不锈钢管道焊接施工的质量控制.秦皇岛市安装工程有限公司[J].价值工程