孔劍

【摘要】我國管道建設(shè)從無到有，從小到大，已經(jīng)形成了一個橫貫東西的大格局，并且有進一步擴大的趨勢。特別是西氣東輸三線的開工，為油田建設(shè)企業(yè)提供了廣闊的市場空間。本文主要就油氣管道建設(shè)有關(guān)問題，進行了綜合性的技術(shù)分析。

【關(guān)鍵詞】管道建設(shè) 焊接處理 工藝技術(shù)

一、焊接工藝的確定

（一）打底焊工藝

使用纖維素焊條手工焊纖維素下向焊焊條的藥皮中含有質(zhì)量分數(shù)ω為30%～50%的有機物、纖維素，具有極強的造氣功能，焊接時在電弧熱的作用下可以分解出大量的CO和CO₂氣體，在保護電弧和熔池金屬的同時，顯著增加了電弧吹力，保證了熔滴在全位置焊接時向熔池的穩(wěn)定過渡，還可阻止鐵水和液態(tài)熔渣的下淌，同時還有較大的熔透能力和優(yōu)異的填充間隙性能，對管子的對口間隙要求不很嚴格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫，因此特別適合打底焊。

（二）填充、蓋面焊工藝

使用鐵粉低氫型焊條手工焊使用鐵粉低氫型向下焊條進行填充、蓋面焊無論在國內(nèi)和國外都有許多成功的范例，其靈活簡便、適應(yīng)性強的優(yōu)點在我國勞動力資源相對豐富的條件下，更得到了充分的發(fā)揮。特別是近年來焊條工藝性能的改進，其熔敷效率、力學(xué)性能指標(biāo)等均能滿足當(dāng)今管道建設(shè)的需要，在焊接自動化率要求不高的場合是十分適用的。

二、管道建設(shè)特點對焊接設(shè)備應(yīng)用的影響

管道建設(shè)的特點主要表現(xiàn)在施工現(xiàn)場不在固定的區(qū)域，施工環(huán)境復(fù)雜且多變，全位置焊接操作，施工固定條件不穩(wěn)定，和應(yīng)用的焊接工藝種類多等幾個方面這些特點影響著焊接施工用焊接設(shè)備的選型。管道建設(shè)屬于典型的野外施工作業(yè)，其作業(yè)點沿著管道的走向不斷遷移，焊接工作的難度可想而知，而采用流水作業(yè)或單兵作業(yè)的方式，更為這種模式的推進帶來了困難。因此，焊接設(shè)備也需要隨著作業(yè)地點的改變而來斷移動，這就對焊接設(shè)備的質(zhì)量、體積、抗震等方面有所要求。

（1）在不同地形地貌、不同氣候條件，不同管徑、不同壁厚和不同旗工技術(shù)能力等條件下，對管道施工要采取的焊接工藝選擇是不一樣的。目前管道建設(shè)過程中采用的焊接工藝主要有纖維素型焊條下向電弧焊（SMAW），低氫焊條一向電弧焊（SMAW），自保護藥芯焊絲半自動電弧焊，高性能焊機的CO₂氣體保護半自動焊或自動焊?，F(xiàn)場應(yīng)用的焊接設(shè)備應(yīng)能夠適應(yīng)上述一種或多種焊接工藝。

（2）所要焊接的鋼管是水平固定的，管道焊接施工都是全位置的焊接操作。這對焊接設(shè)備、焊接材料和焊工操作水平都提出了較高的要求，需要焊接人員以更高的水平和更精細的焊接耐心。

（3）為提高管道建設(shè)速度，需要盡量縮短管口組對和根部焊接的時間，即在前一道焊口完成根部焊接進行熱焊的同時，進行下一道焊口的管口組對，這樣做可以提高效率，但是管子不能穩(wěn)定地固定，會產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力。因此，選擇根焊焊接設(shè)備和焊接工藝的原則就是盡量快速地實現(xiàn)單面焊雙面成型，從而保證根焊層的厚度。

三、油氣管道焊接設(shè)備的選擇特點

（一）工藝適應(yīng)性好

針對長輸管道建設(shè)常用的幾種焊接工藝，焊接設(shè)備應(yīng)具有良好的工藝適應(yīng)性。對于纖維素型焊條焊接，還應(yīng)保證小電流全位置焊接操作時飛濺小、引弧容易，有足夠大的電弧推力利于單面焊雙面成型。對于自保護藥芯焊絲半自動焊，應(yīng)保證送絲平穩(wěn)，飛濺小。對于CO₂或富氬氣保護自動焊，焊接電源應(yīng)具有熱起弧和電流衰減功能，應(yīng)能保證每臺焊接電源的外特性曲線一致，整套設(shè)備操作方便，焊接規(guī)范易于修改。

（二）環(huán)境適應(yīng)能力強，可靠性高

我國管道施工的大部分地區(qū)多為戈壁和荒漠，冬季嚴寒，夏季炎熱，風(fēng)沙大，晝夜溫差大；西北部地區(qū)多為高原和丘陵，氣溫、氣壓總體偏低、空氣密度?。恢胁康貐^(qū)主要為山脈、黃土和山間平原，山勢陡峭，河谷彎曲，地形起伏大；東、南部地區(qū)則是高溫、多雨、湖濕的氣候條件。因此，焊接設(shè)備應(yīng)具備良好的在不同惡劣環(huán)境條件下的適應(yīng)性，抗嚴寒，耐高溫，抗顛簸，防湖、耐風(fēng)沙，耐高原缺氧等。野外施工時，每天的焊接時間長達10-12小時，焊接設(shè)備一旦發(fā)生故障，將極大地影響施工進度和施工成本，特別是流水作業(yè)方式的施工，會發(fā)生大面積的窩工現(xiàn)象。因此，管道現(xiàn)場焊接施工更愿意選擇功能簡單，可靠性高的專機類設(shè)備組合成為一套的施工設(shè)備的機具。

四、管道焊接的技術(shù)應(yīng)用

管道焊接施工中使用的焊接設(shè)備主要為適合于纖維素焊條、低氫焊條和自保護藥芯焊絲的逆變式直流電源和適合于CO₂焊的脈沖直流電源。

（一）纖維素焊條用焊接設(shè)備

纖維素焊條的焊接電流值較小，但是它的電壓值較大（30-35V）。使用一般的直流焊機進行焊接，在小電流時易出現(xiàn)斷弧、粘條、電弧不穩(wěn)等問題。目前，針對纖維素焊條焊接而研制開發(fā)的焊接電源種類很多，但在管道中得到成功應(yīng)用的并不多。管道焊接施工中常用的焊接電源有美國林肯公司的DC—400，濟南奧太集團的ZX7-400ST，另外美國MILLER公司的XMT-340，北京時代集團公司的ZX7-400B（PE21-400）等焊接電源也有應(yīng)用。

（二）低氫型焊條用焊接設(shè)備

低氫型焊條對弧焊設(shè)備的要求較低，一般的直流弧焊設(shè)備即可滿足要求。在長輸管道建設(shè)中，一般采用與纖維素焊條焊接相同的焊接電源。

（三）CO₂氣體保護焊用焊接設(shè)備

自動焊的情況下，則還要求焊接電源的外特性曲線能夠與控制系統(tǒng)的控制特性相協(xié)調(diào)。成焊口根部的單面焊雙面成型，自動焊則用來完成從根部焊到蓋面的全部焊接過程。在半自動焊的情況下，具有脈沖功能的焊接電源匹配送絲平穩(wěn)的送絲機構(gòu)，更容易保證全位置的焊接操作和焊縫的焊接處迅速成型。

五、管道合攏工藝當(dāng)一個作業(yè)機組

將若干鋼管焊接成一段管道后，就要和另一個作業(yè)機組焊成的另一段管道進行連接，俗稱合攏。由于此時進行的是所謂的封閉連接，因此不能使用管端坡口整形機來加工坡口。又由于此時需要連接的長度并非是一根鋼管的標(biāo)準長度，因此還要對鋼管進行切斷并在切斷鋼管的同時加工出坡口。這道工序通常使用鋼管火焰自動切割機。

總之，管道焊接施工既有平原大機組流水作業(yè)，也有山區(qū)小機組流水作業(yè)，還有溝下或水網(wǎng)地帶單兵作業(yè)。在這些不同的作業(yè)方式中，施工作業(yè)面寬，焊接點分散，技術(shù)人員不可能對每一臺焊接設(shè)備進行調(diào)節(jié)，為此，焊接設(shè)備的控制面板應(yīng)操作簡單、易于讓人理解，方便調(diào)節(jié)，從而在保障生產(chǎn)順利進行中發(fā)揮積極作用。endprint