下向焊接技术在天然气管道中的应用

摘 要：下向焊接技术作为一种高效焊接工艺，符合长距离大管径金属管道的焊接需要，为长距离输送管道的建设做出了突出贡献，现已发展成为一门比较成熟的工艺。目前天然气管道焊接采用的焊接工艺主要是下向焊接，这一工艺可显著提升焊接质量与焊接速度，保证天然气管道的工程质量，受到了业主和施工监督部门的一致好评，取得了良好的经济和社会效益。文章将具体介绍该工艺的操作技术及特点和缺陷，然后探讨下向焊接工艺在天然气管道中的应用及注意问题，最后综述弥补缺陷的方法。

关键词：下向焊接；天然气管道；应用

下向焊接工艺容易掌握，与上向焊接工艺相比操作难度较小，它适合长输野外管道的大规模应用，未来将会有广阔的发展前景.城市天然气管道特点主要是作业点多、操作线路长、操作点移动频繁、焊接设备性能要求高、焊接质量高，下向焊的优点突出，适合城市的天然气管道建设。它的焊缝缺陷少，焊缝成形美观，而且焊缝宽度小于上向焊接，焊接应力大，质量有保障。下面将综述焊接工艺的相关内容，并具体讨论下向焊接工艺在天然气管道中的应用、注意问题和工艺施工要求，完善下向施工工艺。

1 下向焊接工艺的特点、质量控制要点和缺陷的防治

1.1 下向焊接工艺的优点

与上向焊接工艺和立焊以及管道全位置焊接相比，下向焊接工艺是自上而下焊接的一种焊接工艺，焊接设备采用手工电弧焊，焊接的主要优点：

1.1.1 工艺参数采用小缝隙、大钝边，焊接缝隙比上向焊接工艺小，焊接质量高，焊接应力大，焊接速度高，生产效率高，可以获取相对更高的经济效益和社会效益。

1.1.2 该工艺采用向下焊接专用焊条，它由独特药皮配方制成，优点是电弧吹力大，燃烧稳定，焊接时飞溅小，焊条融化速度快，熔敷效率高，能够保护电弧和熔池。

1.1.3 焊接填充时，用相同长度的焊条焊接时，上向焊接的焊缝熔敷率地，焊接长度短于下向焊接，而且下向焊接的焊接速度高于上向焊接。

1.1.4 下向焊接的操作难度较小，焊道厚度一般为2毫米，焊缝缺陷小，能够保证施工质量。

1.1.5 下向焊的焊条一般选择纤维素焊条，纤维素焊条焊接后产生的渣少，连续焊可制成良好的单面焊双面成形焊缝。

1.1.6 下向焊的抗风能力强，更适合野外长输管道施工。

1.1.7 下向焊焊接电流小于上向焊，焊接焊接速度快，焊接质量好。

1.2 下向焊接工艺的类型

下向焊经过长期的发展，主要形成了复合型下向焊、混合型手工下向焊两种典型工艺类型，下面将展开介绍这两种下向焊接以及各自的控制要点。

1.2.1 复合型下向焊

复合型下向焊是指对根层、热焊层、填充曾和盖面层分别采用不同焊接方式的焊接工艺，对于根层和热焊层，主要采用下向焊，对于填充曾和盖面层，主要是采用上向焊，该类型主要应用于壁度较厚的管道，前面已经讲过，下向焊接技术主要运用于壁厚较大管道，如果焊接层数太多，下向焊的焊接速度快，所以综合两者采用复合型焊接方式来互相取长补短，以最大限度发挥它们各自的优势。

1.2.2 混合型下向焊接

焊接焊条主要选用纤维素焊条，低氢型焊条与纤维素焊条相比，前者所形成的焊条的含氢与含氧量均低，相同条件下，它的焊接韧性好，但是速度慢。混合型下向焊接综合了两者的优点，又弥补了两者的不足，应用前景广阔。

2 下向焊接工艺在天然气管道应用中的注意问题

下向焊接工艺适用于低合金高强度钢类管道，该工艺在长输野外管道建设中已占据突出地位，在城市的天然气管道中的应用比例相当大，在此，详细分析该工艺在天然气管道建设中应该注意的问题，在以后的发展过程中要尽力避免，促使该工艺更加完善，使得城市天然气管道建设更加安全可靠，以期获得良好评价和可观效益。

2.1 选择合理焊条和焊机

纤维素型工艺焊条在多次工艺性实验中性能显著，纤维素型焊条中含有大量的有机物造气剂，在焊接是过程中会分解出大量的一氧化碳和二氧化碳，有效保护了电弧和熔池，少量熔渣会残留覆盖在熔池表面，保护焊缝金属。而且电弧吹力大，熔渣少，有简答熔透能力，被广泛应用于环境较差的野外作业。焊机一般选用IGBT逆变式ZX7系列直流逆变下向焊接专用焊机，它有一系列的独特功能：热起弧、焊条防沾、电弧推力调节等，能够有效协助完成环境较差的野外施工作业。

2.2 依据合理的焊接顺序操作

管道下向焊接宜采用流水作业，焊接小直径与大直径的工作人员的数量与格子分工是有差别的。焊接小直径时，一般安排两名焊接工，自上而下开焊；较大直径时，一名焊工自顶部开焊，另一名在指定位置处开焊，当直径大于700时，安排三名焊工同时开焊，节省根部焊接时间，保持焊接层间温度。

2.3 严格参照焊接操作顺序和工艺参数

在焊接前应先进行焊接工艺评定，通过测试和试验确定焊接工艺参数，这是非常重要的一步。得出纤维素型焊条和低氢型焊条的焊接参数，并严格执行。根焊、填充焊、盖面焊各自的层内焊道数、焊条直径、焊接电流、焊层厚度、焊接速度等要经过试验和测试准确得出来，只有落实好了这些详细细节才能保证焊接质量。

2.4 焊前预热

对焊接区域进行预热是保证整个施工过程安全的非常重要的一步，焊接区域经过预热后，打底焊不会粘条，焊接电流稳定，焊接坡口融合较好。根据所选材料和评定工艺来确定是否需要预热，并在预热过程中对温度进行测量控制。

3 结束语

下向焊接工艺适合长输野外管道施工，有广阔发展前景。该工艺容易掌握，适宜在天然气长输管道中应用，并且我国推行了许多鼓励使用天然气的政策，有利于推动提升下向焊接技术在天然气应用领域的运用水平，从而获得最可观的经济效益和社会效益。同时，要坚持改进下向焊接工艺在天然气应用中的缺陷，做好野外恶劣环境的防风措施，对工作人员做好上岗前的技术培训，以保障焊接的主观力量到位。避免缺陷，抓住质量控制的要点，保证施工工程的质量。

参考文献

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[3]马占超，刘先琼.管道下向焊接技术在城市天然气管网中的运用[C].湖北省暨武汉焊接学会成立二十五周年2005焊接学术年会文集，2005.

作者简介：侯俊（1978，10-），男，辽宁铁岭人，助理工程师，毕业于河北石油职业技术学院，本科，主要从事天然气管道维抢修。