隋永莉

我國(guó)長(zhǎng)輸管道建設(shè)對(duì)焊接技術(shù)發(fā)展的需求

隋永莉

【摘要】文章主要論述了我國(guó)長(zhǎng)輸管道建設(shè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)以及未來發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)探討了長(zhǎng)輸管道建設(shè)對(duì)焊接與切割裝備的需求。

1. 我國(guó)長(zhǎng)輸管道建設(shè)中應(yīng)用的主要焊接技術(shù)

我國(guó)鋼質(zhì)管道環(huán)焊縫焊接技術(shù)經(jīng)歷了幾次大的變革。20世紀(jì)70年代采用的低氫型焊條電弧焊上向焊工藝，該方法可適應(yīng)的管口組對(duì)間隙大，采用斷弧操作法完成，焊層厚度大，焊接效率低，目前主要用于站場(chǎng)的小口徑工藝管道及一些返修焊縫的焊接。

80年代推廣焊條電弧焊下向焊工藝，采用纖維素型焊條和低氫型焊條下向焊。該方法可適應(yīng)的管口組對(duì)間隙小，采用大電流、多層、快速焊的操作方法來完成，焊層厚度薄，焊接效率高。該方法靈活簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)，同時(shí)由于焊條工藝性能的不斷改進(jìn)，熔敷效率、力學(xué)性能仍能滿足當(dāng)今管道建設(shè)的需要。

90年代應(yīng)用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)下向焊工藝，該方法抗風(fēng)能力極強(qiáng)，焊接時(shí)不需要保護(hù)氣

體，由送絲機(jī)構(gòu)連續(xù)送絲，焊工采用手持半自動(dòng)焊槍施焊。采用的焊接電流和焊接速度較焊條電弧焊均有較大增加，在提高熔敷效率的同時(shí)，減少了接頭數(shù)量，焊接合格率大大提高。這種焊接方法的設(shè)備投資不大，利用率高，投資回收期短，且在焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率、降低焊材消耗、節(jié)約能源等方面具有明顯經(jīng)濟(jì)效益，非常符合我國(guó)的低成本焊接自動(dòng)化理念，在我國(guó)管道工程建設(shè)中的應(yīng)用發(fā)展最為迅速。

從2001年開始，隨著管道建設(shè)用鋼管強(qiáng)度等級(jí)的提高，管徑和壁厚的增大，在管道焊接施工過程中逐漸開始應(yīng)用熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)焊工藝。該方法的焊接接頭綜合性能優(yōu)良，對(duì)施工組織管理要求高，焊接過程受人為因素影響小，焊接效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，對(duì)于大口徑、厚壁鋼管以及惡劣氣候條件下的管道建設(shè)具有很大的潛力。隨著自動(dòng)焊應(yīng)用平臺(tái)的逐步成熟，管道自動(dòng)焊的焊接質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益都將得到不斷提高，并逐漸成為管道建設(shè)的主要現(xiàn)場(chǎng)焊接方式。

2. 長(zhǎng)輸管道建設(shè)應(yīng)用焊接技術(shù)的未來發(fā)展趨勢(shì)

（1）管道自動(dòng)焊技術(shù)將逐漸成為未來管道建設(shè)的主要焊接方式 隨著自動(dòng)控制技術(shù)和電弧跟蹤技術(shù)的不斷完善，自動(dòng)焊設(shè)備設(shè)計(jì)模塊化和配件標(biāo)準(zhǔn)化，以及自動(dòng)焊應(yīng)用平臺(tái)的成熟，自動(dòng)焊操作將變得更容易，設(shè)備生產(chǎn)和維護(hù)保養(yǎng)將更加迅速和便捷，熟練的自動(dòng)焊操作工隊(duì)伍將不斷擴(kuò)大。這使得管道自動(dòng)焊技術(shù)越來越適應(yīng)石油天然氣長(zhǎng)輸管道的現(xiàn)場(chǎng)焊接需求，其焊接質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益都將得到不斷提高，并逐漸成為大口徑、高鋼級(jí)管道建設(shè)的主要現(xiàn)場(chǎng)焊接方式。

（2）半自動(dòng)焊和手工焊仍將是管道建設(shè)的可選擇方法 在口徑較小、強(qiáng)度等級(jí)較低的管線鋼管現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊和低氫焊條電弧焊的工藝仍將是主要的焊接方法。另外，受地理位置、地形條件、氣候環(huán)境等外界因素的限制，不利于進(jìn)行管道自動(dòng)焊施工的管道，也將使用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊和低氫焊條電弧焊的工藝。但在應(yīng)用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝的管道段，需要對(duì)管線鋼管的冶金成分進(jìn)行必要限定，以確保環(huán)焊接頭的力學(xué)性能滿足工程要求。

3. 我國(guó)長(zhǎng)輸管道建設(shè)對(duì)焊接裝備的需求

（1）管道焊接技術(shù)的進(jìn)步將繼續(xù)推動(dòng)焊接設(shè)備的創(chuàng)新 為了能夠滿足手工、半自動(dòng)焊等焊接工藝的管道焊接施工要求，焊接設(shè)備應(yīng)具備不同使用環(huán)境條件下可靠性高、工藝適應(yīng)性好、控制面板簡(jiǎn)單易懂及調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)。

為滿足管道自動(dòng)焊的焊接施工要求，焊接電源應(yīng)具有與焊接材料、焊絲直徑、焊接參數(shù)等相適應(yīng)的動(dòng)特性和靜特性，減小飛濺，保證焊接過程穩(wěn)定，減少焊接缺陷率。

（2）管道建設(shè)的發(fā)展需求將推動(dòng)高強(qiáng)韌性能焊接材料的研發(fā) 隨著高強(qiáng)度等級(jí)鋼管X70、 X80等應(yīng)用比例的增多，對(duì)于環(huán)焊接頭高強(qiáng)度、高韌性的需要越來越迫切。如何確保自保護(hù)藥芯焊絲的焊接接頭韌性穩(wěn)定，是焊材研發(fā)人員面臨的課題，這甚至?xí)绊懙酱祟惡覆脑陂L(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

此外，為保證管道環(huán)焊縫的質(zhì)量穩(wěn)定性和使用安全性，未來的管道建設(shè)將增加自動(dòng)焊技術(shù)的應(yīng)用比例。全位置工藝性能良好、高強(qiáng)度、高韌性的氣保護(hù)藥芯焊絲、金屬粉芯焊絲、實(shí)芯焊絲等焊材將會(huì)在管道建設(shè)領(lǐng)域逐漸得到更多的應(yīng)用。

隨著國(guó)產(chǎn)化需求的增加，管道建設(shè)領(lǐng)域?qū)Ω咂焚|(zhì)的焊接材料需求迫切，目前這類產(chǎn)品主要依賴國(guó)際市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)有質(zhì)量保證、品牌影響的產(chǎn)品相對(duì)較少，加強(qiáng)高強(qiáng)度、高韌性焊材的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)。

（3）管道建設(shè)發(fā)展提出了大口徑機(jī)械化管道切割機(jī)的需求隨著f1 016mm、f1 219mm及f1 422mm等大口徑、高鋼級(jí)管道建設(shè)比例的增多，對(duì)于較高切割精度、熱影響區(qū)域小的機(jī)械式管道切割設(shè)備具有一定的需求。

目前，我國(guó)已建設(shè)管道超過10萬km，這些管道的日常維護(hù)、在役搶修等工作中，需要大口徑、高精度、防夾刀的機(jī)械式管道冷切割設(shè)備。

20150213

作者簡(jiǎn)介：隋永莉，中國(guó)石油天然氣管道科學(xué)研究院。