浅析焊接技术在油气管道施工中的有效应用

1、浅析焊接技术在油气管道施工中的有效应用摘要：油、气输送管道施工关系到油、气资源的开发和运输。目前油、气输送管道材质是高强度等级的管材，而且随着我国能源 工业的发展和能源结构的调整，油、气输送管道越来越趋向于中长 距离、高工作压力、大且厚的方向发展，这就要求有高质量的焊接 材料和高效率的焊接技术，笔者在本文中分析了向焊条电弧焊、药 芯焊丝自保护半自动焊以及全位置自动焊的应用，并给出选择合理 焊接方法的建议，最后介绍了我国油、气输送管道建筑中焊接技术 的发展。关键词：uoe钢管；焊接技术；油气管道中图分类号：P755.1文献标识码：a文章编号：一、钢质油气输送管道的发展目前，油气输送管道正向高压强

2、、大口径方向发展，高强度等 级的管材既能满足管道质量要求，又具有经济性，所以其已经成为 管道建设选材的大体趋势。20世纪中期，螺旋管材是油气输送管道 的主要选材，而由于自身制造工艺的缺陷无法克服，螺旋管材已经 无法满足人们对钢管越来越高的可靠性要求。目前，螺旋管材已经 基本从油、气输送管道用材领域消失。目前，uoe钢管被认为是可 靠性最高、质量最好的管道管材。各国管道设计师坚持uoe钢管应 用于一切难于抢修的地段，如海底管道、河流穿越段、在大落差地 段、经过地震区和活动断层的地段、经过沼泽的地段等。uoe钢管 虽然价格略高，但由于其质量好、可靠性高，仍然不会被取代。uoe 钢管生产率很高，在世

3、界范围内仍处于生产能力过剩的状况。除此 之外，还有erw钢管、rbe钢管及jcoe钢管，均各有优缺点，应用 途径也各不相同。目前，我国油、气输送管道建设技术已经进入一个新阶段，油、 气输送管道建设技术取得了长足进步，主要表现在高等级钢材的应 用、制管工艺的提高，施工方法的改进，运行后检测、维护水平的 提高。我国能源工业的发展和能源结构的调整，客观上促进了油气管 道建设的发展，使其越来越趋向于中长距离、高工作压力、大且厚 的方向发展，这就需要高质量的焊接材料和高效率的焊接技术与之 匹配，保证环焊接头的强韧性，保障油气输送的安全性和高效率。二、焊接技术的有效应1）下向焊条电弧焊的有效应用中国石油天

4、然气管道三公司在20世纪80年代成功试验了下向 焊技术，并随后将下向焊技术应用于西南成品油管线、内蒙达哈线、 突尼斯工程前半期、甬沪宁管线、西气东输管线、陕京线、都乌线 以及中沧输气管线等工程中。将管道水平安置并固定后，利用该技 术可以从管道顶部中心开始焊接，然后沿两侧管壁垂直向下焊接， 直至管道底部中心，如图1所示。相比于上向焊条，下向焊条的药 皮配方比较独特，使其具有较大的电弧吹力和焊接熔深，交快的焊 条融化速度，较高的熔敷效率，并且在进行打底焊时，单面焊能够 实现双面成型；但还是有着以下几方面的缺点：根焊很难看见熔池， 频繁起弧与熄弧，且在起弧点和熄弧点很容易出现未熔合和未焊透 等缺点;

5、并在焊接过程中需要频繁的更换焊条，浪费了大量的时间 和精力。但与自动焊相比较，弥补了自动焊在野外环境较差的情况 下使用复杂的设备和操作不方便的缺点。因而具有焊接质量好且速 度快的特点，已经被广泛的使用在焊接工程之中，特别是大直径、 管壁薄且管道长的焊接工程应用尤为广泛。图2显示了下向焊流水 作业平面布置图。图1下向焊技术的焊接顺序图2下向焊流水作业平面布置图2）药芯焊丝自保护半自动焊的有效应用上世纪九十年代初期，由中国石油天然气管道局从美国引进的 自保护半自动焊设备和技术，并经过培训后在1995年的突尼斯工 程中得到了首次应用，并在随后的库都线、兰成渝、涩宁兰、西气 东输以及苏丹输油管道等管线

6、工程得到了广泛的应用，以及川气东 送和西气东输二线榆济输气管道工程中大量应用了下向焊条电弧 焊和药芯焊丝自保护半自动焊等焊接方法。我国当前焊接技术主要 是通过纤维素焊条下向焊或者stt进行根焊。此技术主要适用于一 些管径粗的油气管道，且管径越粗越能体现半自动焊的应用优点。 半自动焊通常借助设备焊接，而设备只起到了供给填充金属的作 用，焊接的速度则需要有焊接人员把握。由此可见，半自动焊具有 工作效率高、劳动强度低，焊接质量高、综合成本低、熔敷效率高、 环境适应性强以及全位置焊接成型好等优点，是我国油气管道工程 中焊接应用的主要技术。3）全位置自动焊的有效应用全自动焊技术主要适用于口径大、管壁厚的

7、管道工程中，早在 上世纪六十年代，西方国家在管道工程中就应用了自动焊技术。而 在我国，只是在西气东输管道工程中才有大规模的应用。该技术主 要是在自动焊机头上应用实芯焊丝作为焊接材料，借助二氧化碳气 体或者二氧化碳与氩气的混合气体作为保护气体的焊接技术。该技 术具有的特点是：能进行大机组的流水作业，焊接质量好且易操作、 焊缝成型美观，降低了劳动强度，且焊接施工效率高于半自动焊。 但也具有很多不足之处，对管道的坡口和组对质量要求较高，对坡 口的型式有着严格的要求，且容易受外界因素的干扰，通常要求风 速不大于2m/s，是气体保护焊过程中普遍存在的问题，且边远地区 的气源运输及其困难。此外，设备结构较

8、为复杂，自动化程度高、 搬移困难、辅助设备多，且在工程施工中的设备故障频发，需要配 备各种备用的零部件和技术实力强的维修人员，在设备故障时进行 维修。基于以上特点，曾经在西气东输二线工程得到了极为广泛的 应用。三、选择恰当的焊接方法，提高油气管道焊接质量1）坚持综合考虑，统筹兼顾的原则，选用最佳的焊接方法。在 选择焊接方法时，首先应考虑的是焊接质量。只有满足质量要求的 焊接方法，才是基本符合要求的。因此，应将质量放在选择焊接方 法的首要考虑条件。其次，从经济费用方面进行考虑。尽量选择所 需造价相对较低的焊接方法。再次从生产效率方面考虑，应选择一 种生产效率相对较高的焊接方法。总之，就是应该全面

9、综合的考虑 焊接方法是否可行，施工进度是否符合要求。2）考虑油气管道的多种因素。如管子直径的大小、管壁的厚度、 管子的级别与长度以及施工环境条件等。从管道口径来看，当其超 出某一范围时，应该选用半自动焊或自动焊。对于管道口径较大、 管壁较厚的管道而言，应该优先选择自动焊的方法。3）如果管道用于输送酸性介质或者对焊缝质量有较高的韧性要 求，需要对焊接方法进行认真考虑，采取得到允许的焊接工艺。四、焊接技术的发展随着西气东输、川气东送、西气东输二线等大型管道工程的建 设，传统的焊接工艺已不能适应长距离输运管道施工的需要，已被 半、全自动焊焊接工艺所代替。目前，由于药芯焊丝半自动焊技术 具有较高的焊接合格率和生产效率等优势，因此其被广泛应用于我 国大、中型直径、长距离管道工程建设中。由于市场对长距离、大 口径、重壁厚管线的施工需求的增加，必然驱动自动焊接系统的发 展。随着自动焊接系统的广泛应用和熟练劳动力队伍不断扩大，将 会减少启动费和工时，提高劳动效率和焊接质量，简化焊接流程， 进而增加人们使用各种自动焊的兴趣，进一步扩大自动焊接系统的 普及率。随着电力供应的改善以及电脑系统不断适应现场焊接，自 动焊接将成为管线施工的主要焊接方式。结束语总而言之，油气管道施工中焊接技术的有效应用是摆在我们面 前的重要课题，我们应该不断探究，不断创新焊接技术，提高焊接 技