陳小亮

摘要：能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了輸油氣管道的建設(shè)和改革，在能源產(chǎn)業(yè)中，輸油氣管道的鋪設(shè)和施工日益重要起來(lái)。本文從輸油氣管道的焊接出發(fā)，簡(jiǎn)要概述輸油氣管道的各種焊接材料，分析輸油氣管道的各種焊接技術(shù)及各種焊接技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)輸油氣管道焊接中的具體注意事項(xiàng)，為焊接技術(shù)在輸油氣管道施工中的優(yōu)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：焊接；油氣管道；施工；應(yīng)用

【分類號(hào)】：TE988.2

隨著能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國(guó)在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尤其是能源產(chǎn)業(yè)的過(guò)程中，對(duì)于管道工程進(jìn)行了大力改革和優(yōu)化。但在相比廣闊的國(guó)土和嚴(yán)重的資源分布不均衡而言，還需要繼續(xù)加強(qiáng)油氣管道建設(shè)。其中需要強(qiáng)調(diào)的則是油氣管道的焊接技術(shù)，焊接技術(shù)的好壞直接影響油氣管道的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)效率，并且間接影響能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，需要加強(qiáng)對(duì)油氣管道焊接技術(shù)的研究，為進(jìn)一步的擴(kuò)大油氣管道建設(shè)范圍和建設(shè)里程作好技術(shù)準(zhǔn)備。本人參建的南疆天然氣利民管道喀什-澤普二標(biāo)段、和田河氣田產(chǎn)品氣外輸管道工程都采用纖維素型焊條手工根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)熱焊、填充焊、蓋面焊，使用焊材均為：E6010高纖維素鈉型藥皮立向下焊條及E71T8-Ni1J自保護(hù)藥芯焊絲。以上兩個(gè)工程一次焊接合格率均達(dá)到了95%以上，和田河氣田產(chǎn)品氣外輸管道工程還獲得了2014年度全國(guó)優(yōu)質(zhì)焊接工程獎(jiǎng)。通過(guò)實(shí)踐的學(xué)習(xí)與理論上的深造，本人針對(duì)焊接技術(shù)在輸油管道中的應(yīng)用作了相關(guān)的探索。

油氣管道的焊接材料

油氣管道的焊接和一般的焊接技術(shù)有所相同，但也存在差異。不僅是因?yàn)橛蜌夤艿赖暮附涌趶礁?，要求更高，也是因?yàn)橛蜌夤艿赖挠猛咎厥?，其?duì)焊接的質(zhì)量要求更高。在焊接材料方面，具體而言主要是包括了焊條、焊絲和保護(hù)氣體等三種。

（一）焊條

在油氣管道中，因油氣管道一般是長(zhǎng)距離輸送，因此焊條多采用全位置下向焊焊條或者是傳統(tǒng)型的低氫型焊條。而全位置下向焊焊條又可以分成兩大類：一是高纖維素型的，其特點(diǎn)是性能好、熔渣量少，并且能有效的防止了熔渣和鐵水的下流。其適用范圍是根焊和熱焊，并且具有單面焊而雙面成型的效果；二是鐵粉低氫型下向焊條，其特點(diǎn)是凝固速度快，鐵水的流動(dòng)性和浸潤(rùn)性都較好，并且焊后韌性好，具有良好的抗裂性。其使用范圍是下向焊接。

（二）焊絲

在油氣管道中，焊接常用焊絲主要是實(shí)心焊絲和藥芯焊絲。而實(shí)心焊絲又可以分為兩類：一是用于埋弧焊的焊絲，一是用于熔化極活性氣體的保護(hù)焊絲。在埋弧焊中所用實(shí)心焊絲又繼續(xù)進(jìn)行區(qū)分，如低錳焊絲、中錳焊絲、高錳焊絲等。這幾種焊絲的使用范圍和搭配的材料都是不一樣的，其最終的效果也是不同的，如低錳焊絲和高錳型熔煉焊劑的搭配就可以實(shí)現(xiàn)低碳鋼的焊接。藥芯焊絲則是具有熔敷速度快，焊接效率高，成型美觀，綜合成本低等特點(diǎn)。其與其他焊絲相比，其電弧更軟、并且飛濺較小。因此，其被廣泛的應(yīng)用在長(zhǎng)輸管道焊接之中。而藥芯焊絲同樣可以分成兩種，一是氣保護(hù)型藥芯焊絲，一是自保護(hù)型藥芯焊絲。兩者的使用范圍不盡相同，在油氣管道建設(shè)中，使用更普遍的是自保護(hù)型藥芯焊絲。

（三）保護(hù)氣體

油氣管道焊接中多是采用二氧化碳?xì)怏w或氧化性混合氣體等氣體來(lái)保護(hù)焊，其中包含了Ar等惰性氣體。惰性氣體的作用在于在焊接過(guò)程中將電弧與熔化金屬周圍的空氣分開(kāi)來(lái)，避免空氣中的有害氣體影響電弧的穩(wěn)定，以及防止液態(tài)金屬的污染。而其中的二氧化碳等非惰性氣體的作用則是通過(guò)高溫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而保護(hù)焊和液態(tài)金屬。當(dāng)然，需要注意的是，惰性氣體在使用過(guò)程中同樣會(huì)對(duì)焊接接口產(chǎn)生危害，如二氧化碳作為保護(hù)氣體時(shí)，在電弧和高溫作用下分解的氧氣和二氧化碳會(huì)使鐵氧化并出現(xiàn)氣孔。但是這一危害也是可以解決的。因此，在焊接中，保護(hù)氣體的成分和量的多少都會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生影響，不同的成分和流量會(huì)有不同的結(jié)果，應(yīng)注意保護(hù)好細(xì)微的數(shù)據(jù)差別，這對(duì)提高焊接質(zhì)量具有十分重要的意義。

油氣管道的焊接技術(shù)

油氣管道的焊接所使用的焊接技術(shù)是比較多的，由于油氣管道鋪設(shè)的環(huán)境和條件各不相同，因此需要針對(duì)已有條件和相關(guān)的地理背景進(jìn)行方法選擇，并能熟知方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及時(shí)做好相應(yīng)的備選方案。在油氣管道建設(shè)中，具體有以下幾種焊接技術(shù)：

（一）手工焊條電弧焊接技術(shù)

油氣管道焊接中的手工焊條電弧焊接技術(shù)具有靈活方便、適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一技術(shù)在熔敷效率和相關(guān)性能上都有著很大的改進(jìn)，能較好的滿足當(dāng)前的油氣管道建設(shè)需求。在實(shí)際焊接中，一般采用纖維素焊條或者是低氫焊條，這兩種焊條的優(yōu)點(diǎn)在于他們良好的結(jié)合性。并且，纖維素焊條所具有的根焊適應(yīng)性，依舊不是其他焊接技術(shù)所能媲美的。

（二）手工鎢極氬弧焊接技術(shù)

油氣管道建設(shè)中的手工鎢極氬弧焊接技術(shù)一般使用于壓縮機(jī)等設(shè)備的焊接，或者是管道較小、管壁較厚的管道的焊接。其優(yōu)點(diǎn)在于焊接質(zhì)量較高，且背部無(wú)焊渣。需要特別說(shuō)明的是這種焊接技術(shù)要求在焊接前對(duì)坡口進(jìn)行嚴(yán)格清理，確保無(wú)異物，并且做好焊接中的防風(fēng)準(zhǔn)備。

（三）自保護(hù)型藥芯焊絲半自動(dòng)焊接技術(shù)

這種焊接技術(shù)興起時(shí)間并不長(zhǎng)，其初次使用在1996年。但其優(yōu)點(diǎn)十分明顯，即操作靈活簡(jiǎn)單，效率較高，且具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和焊接合格率。此外，其高焊接質(zhì)量和高焊接效率使其成為了我國(guó)油氣管道焊接中常用的、重要的焊接方法。

（四）氣體保護(hù)焊接技術(shù)

氣體保護(hù)焊接技術(shù)主要是指二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接技術(shù)，其是隨著焊接電源等技術(shù)的改進(jìn)而逐步興起。在解決了電源問(wèn)題和熔滴和電弧形態(tài)的控制等問(wèn)題后，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)的飛濺問(wèn)題已基本解決。這種焊接技術(shù)主要特點(diǎn)在于操作靈活，易于掌握，并且具有良好的坡口適應(yīng)性，其焊接質(zhì)量和焊接效率也是比較高。需要注意的是其受風(fēng)的影響較大，因此，需要加強(qiáng)防風(fēng)措施。此外，還需要注意對(duì)口間隙的均勻一致，否則在后繼工序中會(huì)出現(xiàn)多種缺陷。

（五）自動(dòng)焊接技術(shù)

自動(dòng)焊接技術(shù)主要是指利用焊機(jī)進(jìn)行工作，其主要的優(yōu)點(diǎn)在于效率較高，減少了人工操作。自動(dòng)焊接主要使用于根焊、填充焊以及蓋面焊等方面。在自動(dòng)焊接技術(shù)中又主要分為兩種，一是自動(dòng)根焊技術(shù)，一是自動(dòng)單面焊雙面成型根焊方法。兩種方法的使用范圍是不一樣的，并且形成的效果也有差異，因此需要在使用前對(duì)這兩種方法進(jìn)行區(qū)分和了解。

油氣管道的焊接工藝和具體事項(xiàng)

焊接技術(shù)在油氣管道施工中的應(yīng)用不僅需要對(duì)焊接材料和焊接方法有一個(gè)清晰的了解，此外還需要結(jié)合理論與實(shí)際，深入探討焊接技術(shù)在油氣管道建設(shè)中的具體應(yīng)用，從而分析其應(yīng)用的技巧和需要注意的事項(xiàng)。

（一）焊接接頭的坡口

在實(shí)際施工中，油氣管道的焊接常采用30°V型的坡口，其優(yōu)點(diǎn)在于適合手工焊接。當(dāng)然，具體的坡口選擇是根據(jù)施工環(huán)境而來(lái)的，當(dāng)出現(xiàn)大口徑的厚壁鋼管而言，其焊接量較大，需要填充的金屬較多，因而不采用手工焊接，也就不適合30°V型的坡口，大可以采用23°V型的坡口。

（二）預(yù)熱與層間溫度

在油氣管道焊接中，預(yù)熱的目的主要是借助溫度緩解鋼材的受力狀況，和降低焊道的冷卻速度來(lái)防止根部出現(xiàn)冷裂紋等缺陷。而預(yù)熱的溫度控制則是需要根據(jù)焊接材料的具體型號(hào)和不同材質(zhì)，管道的大小和厚度，以及材料中的含氧量等因素來(lái)確定。如果是多層焊接還需要考慮鄰近區(qū)域的冷卻速度。多層焊接中的層間溫度應(yīng)與預(yù)熱溫度相同或相近。

（三）焊接線能量和后熱處理

在油氣管道焊接中，焊接線能量的確定是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，其需要考慮的因素較多，如管道的性質(zhì)和相關(guān)屬性，如預(yù)熱和層間溫度的控制，如焊接技術(shù)的具體選擇和可能造成效果，等等。而對(duì)于后熱處理而言，其僅存在于高寒地區(qū)。當(dāng)預(yù)熱和層間溫度作用較小時(shí)，則需要進(jìn)行熱處理和后熱處理。

總結(jié)

綜上所述，焊接技術(shù)在油氣管道施工中應(yīng)用較為普遍，技術(shù)較為成熟，針對(duì)不同的環(huán)境和焊接要求都有著一系列不同的焊接方法和注意事項(xiàng)。但需要注意的是，針對(duì)環(huán)境變化的多樣和地理背景的復(fù)雜，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)相關(guān)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝保強(qiáng)，劉寶東.焊接技術(shù)在輸油氣管道施工中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2013，21（23）：112-114.

[2]曾惠林，王長(zhǎng)江，楊雪梅，王新升，劉然.油氣長(zhǎng)輸管道全位置自保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng)焊接技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2014，01（33）：102-107.

[3]隋永莉，吳宏.我國(guó)長(zhǎng)輸油氣管道自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014，09（16）：913-921.