浅析油气管道焊接技术在特殊环境下的应用

［摘要】本文基础特殊环境下的焊接技术，论述了如何将油气管道焊接技术应用到特殊环境下的焊接工作中，以期可以为油气管道的焊接工作提供参考，提高焊接的质量。

【关键词】油气管道；焊接技术；特殊环境

中图分类号： TE973 文献标识码： A

一、前言

对于油气管道的焊接工作来说，焊接技术的好坏直接影响焊接的质量，因此，必须要选用有效合理的焊接技术，这样才能够提高焊接的效果，确保焊接工作的有效性。

二、管道焊接的特点

管道作为五大运抽方式之一，在担负着把油气资源运送到加工厂或用户的过程中，具有线路长、跨区域范围大的特点，所经山区、平原、丘陵、沙淇和水域等多种地形、地貌，自然条件变化大、施工作业条件差。在野外现场组装焊接中，由于钢管不动，需要全位置焊接。这就要求现场焊接所采用的焊接设备和材料必须满足两个最基本的条件:能够进行全位置焊接；适应环境性强，具有良好的焊接性能。

三、油气管道焊接技术

1、下向焊接技术

（一）操作要点

按照焊接顺序，通常将管道焊接各层焊道称为根焊、热焊填充焊、盖帽焊。根焊与热焊道均为单道焊，而填充焊则可能是多层多道焊，这与管道的壁厚有关。焊接时，根焊采用直拉式运条，不摆动，只有当间隙过大或熔孔过长时，可作往返运条，以防止热输入过大而烧穿。热焊的目的在于加强根焊，并通过继续输入热量使焊道保持较高温度而防止根焊产生裂纹、开裂等缺陷，一般均要求两焊道间隔时间少于5min。采用直线往复运条，焊接速度要快，并保证坡口边缘熔合良好，热焊之前必须进行彻底清根。

（二）优点

手工下向焊通常使用纤维素焊条和低氢型焊条两种专用下向焊条，它通过独特的药皮配方获得上向焊无法比拟的优良性能。与上向焊相比，下向焊电弧挺度好、吹力大，焊接熔深大，根焊可以单面焊双面成型，而且熔渣少，易脱渣，不易产生气孔、夹渣等缺陷，焊缝一次合格率高。由于采用薄层快速焊接技术，后层焊道对前层焊道有热处理作用，尤其热焊道与根焊道的间隔时间短，输入的热量使根焊道保持较高温度，能使根焊道中的扩散氢充分逸出，降低焊道中扩散氢含量，并能防止根焊裂纹产生，使焊接接头性能得到提高。上向焊根焊不能连续焊接，只能采用灭弧法施焊，速度太慢，而且缺陷多，因此采用下向焊进行根焊和热焊，以获得好的根焊质量和速度，而用上向焊进行填充盖帽，利用其焊层厚的特点，减少焊接遍数，提高整体焊接速度，即采取优势互补的办法使用复合焊接工艺。

2、半自动焊接技术

管道半自动焊是采用电焊工手持半自动焊枪施焊，由送丝机构连续送丝的一种焊接方式。该焊接方法可节省更换焊条等辅助作业的时间，具有熔敷速度快、焊接接头少、焊接收弧及引弧产生的焊接缺陷少等优点，焊接合格率明显高于手工电弧焊。国内采用半自动焊接技术始于1995～1997年建成的库鄯输油管道，实践证明，该焊接法的应用效果较好。目前，国内在管道主体焊接中应用比较成熟的半自动焊工艺为纤维素焊条打底，自保护药芯焊丝或CO2气体保护焊丝进行填充、盖面。药芯焊丝半自动焊抗风能力强，而CO2气体保护焊丝的抗风能力较差。半自动焊焊接设备较手工电弧焊设备复杂，适宜在地形较好的平原、低矮丘陵和坡度较缓的山区地段机械化流水线作业上应用。

3、全自动焊接技术

全自动焊是借助于机械和电气的方法使整个焊接过程实现自动化。目前国外用于管道焊接比较成熟的自动焊技术主要有实芯焊丝气体保护焊和药芯焊丝自保护焊技术。

（一）实芯焊丝气体保护自动焊接技术自动焊接技术减少了人为因素对焊接质量的影响，减轻了工人劳动强度，容易保证焊接质量，同时具有焊接速度快、焊接材料成本较低对焊工的技术水平要求较低等优点，在国外已广泛应用于大口径、大壁厚的管道焊接领域。但由于管道环缝为全位置焊接，对焊接装备及控制系统要求较高，且全自动气体保护焊设备目前还存在造价高、维修难度大等缺陷。

（二）药芯焊丝自动焊接技术该焊接技术包括药芯焊丝自保焊和药芯焊丝气保两种方法，其焊接基本原理与实芯焊丝气体保护焊相似。药芯材料主要有矿物材料、钛合金透气剂、稳弧剂、造渣剂及还原剂等，与实芯焊丝相比，药芯焊丝的优点有熔敷速度快，焊接质量好，冲击韧性好，对各种管材的适应性好，设备投资成本比全自动气体保护焊少等。

四、油气管道环缝焊接工艺方法比较

根据试验和实际应用情况, 将纤维素下向焊、低氢下向焊、低氢上向焊、药芯焊丝半自动焊、全自动气保焊、药芯焊丝自动焊等五种管道环缝焊接工艺方法进行了比较, 结果见表1。

表1 管道环缝焊接工艺方案比较结果

五、油气管道在特殊环境下的焊接质量控制

焊接的质量应该从焊接人员、设备和检验仪器、材料、焊接环境、焊前和焊接检验检测、焊缝返修等多个方面进行控制。

1、施工人员的控制

任何的施工工程，人都是施工的主体。对施工进行质量的控制，首先要做好对施工人员的控制，焊接的质量控制也不例外。当前的长输管道的焊接工艺主要还是以手工为主，所以焊接人员的焊接水平和焊接技术就成为影响焊接质量的最重要的因素之一。所以必须对焊接人员进行岗前培训，掌握专业知识和专业技能，通过基本知识和操作技能考核并取得质量技术监督部门的焊工合格证之后，才能在有效期内持证上岗作业。焊接的检验是焊接质量控制的最后一关，也是非常重要的一关，因此对检验人员也要做好严格的岗前培训工作和技能培训，这样才能在质量检验中对焊接质量严格把关，保证施工质量。

2、设备和检验仪器的控制

要保证焊接管道用的各种工具的质量，如手弧焊机、氩弧焊机、自动焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等，设备的性能指数和参数达到标准，这样才能保证设备的焊接能力和焊接质量。

温度湿度仪、电流表、电压表、风速仪、焊口检验尺等检验工具也要检定合格并保证其检验的能力，保证在焊接质量出现问题时能及时、准确的检验出来。

3、焊接环境的控制

焊接工作时周围的气候环境是影响焊接质量的一个重要因素。下面的几种自然环境下是不宜进行焊接的：有风天气（气体保护焊：风速大于2m/s；低氢型焊条电弧焊：风速大于5m/s；酸性焊条电弧焊，风速大于8m/s；药芯自保护焊丝半自动焊，风速大于8m/s）情况下不能焊接；雨雪天气；大气湿度达到90%以上；环境温度过低（低于焊接工艺规定的最低焊接温度）。

4、材料的控制

长输管道元件，如钢管、焊材、管件等材料，应该于有长输管道元件生产许可证的生产商处采购，管道元件的质量说明书等内容应该清晰、齐全，管道元件的质量要符合施工标准，这是保证焊接质量的重要环节。要坚决禁止不合格、伪劣的产品投入使用。

5、焊前和焊接检验检测

要确保管口表面质量、坡口的表面和角度、对口间隙、组对间隙、错边量、坡口尺寸的误差在合理的范围内，并确定是否符合工艺文件的规定。每次焊接完成后，焊工应先自行检测飞溅、熔渣等缺陷病并将之清除，然后交给检验员检验。检验员应该根据相关的检测标准进行检测，监督并检查焊接工艺的施工情况，一旦发现问题应该及时处理，或者向上进行反馈。

六、结束语

总而言之，油气管道焊接技术一定要遵循焊接的工艺流程，从油气管道焊接质量考虑，确保焊接的有效性，提高焊接技术的质量，保证油气管道焊接技术得到充分应用。

【参考文献】

[1]李俊超.关于长输管道焊接工艺研究分析[J].中国新技术新产品，2012（12）

[2]薛振奎，隋永莉等.长输管道焊接施工工艺[J].焊接，2012（8）

[3]黄德志.油气长输管道焊接技术的发展[J].焊接技术，2012（3）

[4]顾天杰.管道焊接质量的分析和控制[J].河南化工,2011

[5]包海平.石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制[J].广东科技,2011