袁常軒

（國家管網集團北京管道公司維搶修分公司，北京 102100）

石油天然氣的發(fā)展讓我國的長輸管道朝著大口徑、高壓力和高級別的方向發(fā)展，且不同級別鋼的研制和應用也對管道焊接提出了新的要求。對此，我們需要明確石油天然氣管道焊接的具體標準，明確管型選擇、需求等，然后從技術角度確定焊接過程中如何改進質量，如何保障材料性能。

1 天然氣長輸管道焊接質量影響因素

1.1 工藝技術

管道焊接本身要遵循相應的技術標準與焊接工藝規(guī)程，這些都直接關系到管道焊接的質量。例如，按照GB50236-2011的有關規(guī)定，焊接工藝評定需要在正式操作之前就完成。如果評定結果符合焊接工藝的具體要求，那么就能在給出報告前提下按照相關規(guī)程展開施工。可以看到這部分內容是管道焊接操作時的主要依據，其中也規(guī)定了管道焊接方面的技術參數和人員操作要求，例如，焊接電流需要滿足一定的要求才能避免燒穿或咬邊缺陷，此時，焊接人員的操作技術也應該達到相應的水平，防止出現質量缺陷和其他有關問題。世界范圍內的天然氣運輸應用最多的方法就是通過管道輸送所實現，所以相關的工藝技術直接關系到未來天然氣領域內的高質量發(fā)展。

1.2 焊機

管道焊接的過程中，焊機的型號與工藝的匹配程度會直接關系到長輸管道焊接質量，特別是電流和電壓的穩(wěn)定性與焊接電流整體效果之間密切相關。焊機設備作為專業(yè)性非常突出的工作儀器，使用的各類儀器設備與焊機運行情況都要進行合理控制，確保焊機處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)下。

1.3 材料與環(huán)境

焊接材料本身包含著諸多化學成分在管道焊接區(qū)域，如果材料不符合相應標準或是局部應用過于集中，此類質量隱患就會直接關系到管道的運行質量，所以材料環(huán)境應該成為施工之前的首要工作。從環(huán)境角度來看，現場施工受到氣候條件的影響非常明顯，長輸管道在露天環(huán)境下出現質量問題的可能性比較高。例如，長期處于低溫環(huán)境中，會讓管道焊接部位有裂紋產生地風險；長期處于濕度較大的環(huán)境下，會讓空氣中的水分明顯增加，讓焊接部位出現氣孔等質量問題。需要注意的是，當前管道面臨的挑戰(zhàn)是在高寒或地質災害惡劣環(huán)境下建設長距離和大流量的輸氣管道，保障材料強度將成為今后，工作的主要趨勢。我國西氣東輸工程開展時間較早，時至今日已經能滿足國外的技術水準，因而需要研究更高層次的技術儲備工作。

2 焊接性能控制方法

2.1 工藝控制

在工藝控制方面，管道焊接工作開展之前，企業(yè)內部需要組織焊接人員參與技術培訓和上崗前考核，經過考核評定合格者才能展開管道焊接工作。相應的技術人員應該展開經常性檢驗，如果發(fā)現焊接有違規(guī)行為或其他技術缺陷，那么需要建立相應的管控機制。例如，在焊接之前，技術人員應該對管道工程的施工狀況進行全方位了解，并且根據測定的數據對焊接作業(yè)方案，建立更加科學有效的預警措施。例如，對焊接工藝科學性的評估工作可以根據評定得出的結果做好規(guī)劃，在施工階段也應按照規(guī)定展開每一步操作。具體來看，管道焊接之前應該使用坡口機先加工出規(guī)程所要求的坡口形式（如U形、V形等），坡口兩側使用角磨機除銹后，利用電加熱帶或者火焰加熱先進行預熱，達到規(guī)程要求的溫度。整個焊接過程中，要事先檢測是否含有（鐵銹、油污等）雜質，且預熱應達到規(guī)范要求溫度避免裂紋情況，焊接結束后要及時進行熱焊，同時避免刮風等其他因素影響焊縫質量。熱焊填充選擇半自動焊接方法，焊縫厚度維持在3mm左右。蓋面焊接過程中，顏色要保持與管道顏色相近，焊縫過渡區(qū)域應維持自然。蓋面表面產生的殘留物只需及時清理做好保溫防腐工作，特別是在冬季或夏季施工結束后，要采取溫度控制措施，預防出現裂紋或其他質量問題，外觀有缺損要及時修補。焊接技術人員除了按照焊接工藝指導要求，做好監(jiān)督外，電焊的電壓電流、預熱、熱處理和其他參數都應該做好原始記錄以便于展開后續(xù)研究。焊接單位內部可以采用循環(huán)控制方法，對焊接的技術因素進行嚴格控制，以便及時發(fā)現問題并采取處理方案。在選擇焊接技術和焊接工藝時，一定要根據焊接評定報告的結果選擇技術措施，每一層焊接面完成后應先展開嚴格檢查再采取后續(xù)的控制方案。

對于全自動焊接工藝，為了保證焊接質量要求，根據施工的具體情況制定焊接質量保障措施。以常見的CRC管道來說，全自動焊接工藝會采取氣體保護，抗風能力比較差，在現場焊接過程中，要在每個管斷端部加裝盲板保護，避免因其他因素導致焊接缺陷。另外，要根據坡口精度與間隙要求進行組對，坡口不均勻、組對間隙不合理都會引起未焊透等類似的焊接缺陷問題。此類焊接工藝焊接厚度較薄，蓋面焊時仰焊部位可能產生咬邊問題，這時可以調節(jié)焊絲伸出長度、焊接速度等工藝參數，從多個角度做好技術措施和施工管理，為后續(xù)的缺陷定位查找、消除提供有效保障，可以根據現場的施工狀態(tài)安排人員做好調節(jié)。

2.2 設備選擇

焊接設備在運行之前需要向監(jiān)理方進行申請，經過驗收合格后的設備才能在管道焊接中投入使用，與此同時，各類設備都應該安排人員進行操作檢查，定期對設備的維護和保養(yǎng)工作展開處理。例如，焊機使用要做好臺賬，目的在于確保焊機設備可以在管道焊接中正常穩(wěn)定運行，一方面避免設備帶病工作，另一方面減少對工程質量產生的威脅。每次焊接工作開始前，需要查看電流表和電壓表的相應的數據是否正確，確保各項設備在工作時全部完好。如果設備存在問題應采取快速解決方案，原因在于使天然氣管道運輸的多為有毒物質，如果不采取有效措施，必然會引發(fā)安全風險，給設備和人員帶來嚴重的威脅。

2.3 環(huán)境控制

在環(huán)境控制方面，施工單位要做好施工環(huán)境的協調規(guī)劃，在不同環(huán)境條件下選擇不同的管控措施。雨天施工需提前做好雨水防護，或是使用液化氣將受到雨水影響的焊口烘干。如環(huán)境濕度已經超標，可以先在防雨棚的底部鋪好防護隔濕毯，作業(yè)區(qū)也覆蓋好隔濕毯避免地面過于潮濕而影響管道焊接過程。如有擋風棚，內部干燥度也應做好保證，焊接前就需將焊口附近水全部擦干凈，進行預熱。企業(yè)在這一方面可以委托專業(yè)的機構對管道焊接環(huán)境進行提前勘察控制，或是選擇自動化調節(jié)方法，嚴格落實無損檢測與質量評定機制，確保環(huán)境要求穩(wěn)定，焊接合格率保持在較高水準。

2.4 自動焊接系統設計

自動焊接系統由內焊機、對口器組成，可以自動在管內對口然后固定管線端頭，使用多個焊接機頭進行打底焊，焊接工藝全部以遠程自動控制進行，可以直接選擇驅動系統來保障整個長距離管線的工作穩(wěn)定性。系統內部的速度提高后，配備內焊機的焊接系統可以直接展開雙面焊，不僅效率有所提升，且管道服務更加完善。例如，使用內焊機先進行打底焊后，可以利用微處理器控制焊接小車，以調整焊接速度、電弧電壓、送絲速度等，同時還能夠計算熱輸入等參數。總而言之，系統在使用之前都需要進行焊接工藝評定，工作已確定不同的焊接參數，專業(yè)的焊接評定機構會根據力學性能試驗的結果來做好檢測，且焊接過程需要對多個參數進行多次測量，借助計算機控制系統完成參數設定。這樣一來，才能讓參數變化，始終保持在焊接工藝評定允許的范圍內，提升系統操作的便捷程度，也能確定合格的焊接工藝參數。

3 結語

未來的天然氣長輸管道焊接質量控制工作，需要嚴格按照管道運行的技術要求做好規(guī)劃，目的在于滿足標準模式下的工作性能。針對常見的長輸管道類型，未來的工作實踐環(huán)節(jié)需要對焊材、焊接工藝和環(huán)境因素進行更加深入研究，尋求更加合理的焊接技術和焊接工藝參數，以便于生產出機械性能滿足標準和設計要求的焊機設備，確定施工流程，服務于油氣管道建設工作。