姜興安 王志忠（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

1 技術(shù)原理

油田地面管線施工的管網(wǎng)采用的管材一般為10、20 低碳鋼，可焊性好。在管道施工中采用的焊接方法為手工電弧焊，這種焊接方法對(duì)室外的環(huán)境溫度要求較高。一旦焊口周圍溫差過大，造成焊口的冷卻速度過快，就會(huì)使焊口產(chǎn)生焊接裂紋，影響焊口強(qiáng)度并導(dǎo)致焊道的斷裂[1]。而在北方，冬季的氣溫通常會(huì)在-20 ℃左右，所以在冬季施工時(shí)必須對(duì)焊口兩側(cè)的管道進(jìn)行預(yù)熱，使焊口的溫度逐步冷卻。對(duì)于傳統(tǒng)的預(yù)熱方法，使用氧氣乙炔割炬對(duì)管道進(jìn)行烘烤預(yù)熱。這樣做雖可以達(dá)到對(duì)焊道預(yù)熱的目的，但由于溫度是驟然提升，所以對(duì)已經(jīng)溫度過低的管道會(huì)產(chǎn)生淬硬的現(xiàn)象，對(duì)管道本體也有一定的傷害。若要在冬季確保工業(yè)管道焊縫的焊接質(zhì)量，提高焊縫的X 射線探傷依次合格率，關(guān)鍵在于如何確保管口的預(yù)熱有一個(gè)逐步上升溫度[2]；因此，必須從保證焊口及管道本體的質(zhì)量上采取必需的預(yù)熱方式。

為了提高冬季油井地下管網(wǎng)的施工質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)采用試驗(yàn)一種新的管口預(yù)熱工藝——電磁預(yù)熱技術(shù)。該技術(shù)是利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)化成熱能，通過電磁預(yù)熱裝置將膠輪焊車的直流電直接轉(zhuǎn)換成頻率為20～40 kHz 的高頻高壓電，高速變化的高頻高壓電流流過線圈會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，金屬內(nèi)部也將產(chǎn)生交變的電流（渦流）[3]。渦流使金屬原子做高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，它們之間互相碰撞、相互摩擦從而產(chǎn)生熱能，起到加熱的效果。此工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：無明火，不存在動(dòng)火安全隱患，無煙熏火燎之害；非接觸，將加熱毯包裹在保溫層外即可使立管升溫，但保溫層不受絲毫破損；操作簡單，單人即可完成，用電動(dòng)車、汽車、拖拉機(jī)供電，供電方便，設(shè)備體積小、質(zhì)量輕，省時(shí)省力；配備成本低，單機(jī)制作費(fèi)用低廉值得推廣。

2 電磁預(yù)熱現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

1）預(yù)熱前準(zhǔn)備。先將預(yù)熱帶均勻地纏繞在被焊接管道的管口處，再將預(yù)熱帶與預(yù)熱裝置進(jìn)行連接，將預(yù)熱裝置與發(fā)電機(jī)連接。

2）電磁預(yù)熱工藝參數(shù)見表1，電磁預(yù)熱管線現(xiàn)場(chǎng)照見圖1。

表1 電磁預(yù)熱工藝參數(shù)

圖1 電磁預(yù)熱管線現(xiàn)場(chǎng)照

預(yù)熱操作需注意的事項(xiàng)：在纏繞預(yù)熱帶時(shí)要均勻且貼緊管壁，并使用毛毯將預(yù)熱帶包裹以防止熱量的散失；根據(jù)管徑的不同選擇合適功率的預(yù)熱帶；預(yù)熱時(shí)操作人員要佩戴好相應(yīng)的絕緣防護(hù)措施，避免發(fā)生觸電危險(xiǎn)；時(shí)時(shí)觀察發(fā)電機(jī)電流和電壓的變化，避免電流過大燒壞電動(dòng)機(jī)線圈；監(jiān)測(cè)預(yù)熱帶的溫度，達(dá)到焊接參數(shù)要求的溫度即可，避免長時(shí)間加熱引起火災(zāi)[4]。

3 經(jīng)濟(jì)效益

在南中東一區(qū)區(qū)塊的地下管網(wǎng)系統(tǒng)工程施工中全部采用了電磁預(yù)熱技術(shù)。在2 個(gè)月的施工中，共完成12 km 232 道DN700 管道焊口的焊接安裝工作，按比例進(jìn)行X 射線抽拍焊縫232 道，總片數(shù)587 張，X 射線探傷Ⅲ級(jí)片以上一次合格率達(dá)99.9%，Ⅱ級(jí)片以上一次合格率達(dá)95.1%，保證了管道接口的焊接質(zhì)量。由于施工效率的提高，共計(jì)節(jié)約施工工時(shí)896 h 以上，節(jié)約成本5.6 萬元。

電磁預(yù)熱工藝不僅用于管道預(yù)熱中，也用于管道解凍中。針對(duì)冬季摻水管線易堵，使用傳統(tǒng)方法每次解堵都得2 h 以上的問題，采用電磁解堵技術(shù)僅需5 min，1 300 次解堵共節(jié)省約1 192 h。每口井每小時(shí)產(chǎn)油約為0.34 t，按93%的含水率計(jì)算，影響出油28.37 t。按1 t 油2 200 元計(jì)算，節(jié)省費(fèi)用約6.24 萬元。對(duì)于每口井保溫層按300 元計(jì)算，共節(jié)省費(fèi)用39 萬元。產(chǎn)出總效益共計(jì)45.24 萬元。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

實(shí)踐證明，管道施工中采用電磁預(yù)熱技術(shù)，較氧氣乙炔加熱顯示出極大的優(yōu)越性：焊口兩側(cè)管道受熱均勻，焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠，焊接速度快，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，可有效提高一次焊接合格率。