淺議天然氣管線對(duì)接接頭的焊接技術(shù)

王維鼎

（大慶油田水務(wù)工程技術(shù)有限公司，黑龍江 大慶163451）

截止2006年，世界油氣管道的總長度已超過2.7×106km，并在以每年大約3%的速度增加。與此同時(shí)，我國隨著國家重點(diǎn)工程“西氣東輸”項(xiàng)目的實(shí)施，天然氣管道的建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入蓬勃發(fā)展時(shí)期。隨著天然氣管道施工技術(shù)的不斷提升，天然氣管線的建設(shè)和運(yùn)行對(duì)焊接質(zhì)量、焊接效率和焊接技術(shù)水平都提出了更高的要求。由于天然氣管線輸送的介質(zhì)屬于易燃、易爆以及有毒且有腐蝕性，如果管線有質(zhì)量問題，將會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)爆炸等事故，給國家和人民帶來巨大的生命和財(cái)產(chǎn)的損失。所以為了保證工程質(zhì)量、工程安全和經(jīng)濟(jì)效益我們必須確保天然氣管線材質(zhì)以及焊接技術(shù)的可靠性。天然氣管線對(duì)接接頭的焊接作為天然氣工程中重要的步驟，其技術(shù)必須有最為嚴(yán)格的要求。必須掌握以下技術(shù)。

1 焊接工藝的技術(shù)

1.1 定位／組對(duì)技術(shù)

天然氣管線接頭的組對(duì)定位焊作為焊接質(zhì)量的重要保證、促使管接頭背面成形良好的關(guān)鍵步驟。為了不造成內(nèi)凹、焊瘤、未焊透等缺陷，必須保證坡口形式、組對(duì)間隙、鈍邊大小合適，組對(duì)間隙須均勻，定位時(shí)應(yīng)保證接管的同心度，錯(cuò)邊量應(yīng)<1．5mm。若焊接定位板，應(yīng)在焊管板角焊縫的同一方向。

1.2 施焊工藝技術(shù)

打底焊層的焊接采用單面焊雙面成形的操作方法來完成。施焊時(shí)，應(yīng)遵守“中間起弧、右側(cè)息弧”的原則，即：焊條在坡口間隙中心起弧后，迅速橫擺至坡口左側(cè)，再擺回坡口的右側(cè)，向上息弧。每完成這一操作過程，間隔的時(shí)間大約為1．5S。焊接過程中，以轉(zhuǎn)動(dòng)管件方式將焊接位置調(diào)整到最佳焊接操作狀態(tài)。施焊時(shí)，應(yīng)使坡口兩側(cè)邊緣得到充分的熔合。定位焊時(shí)的定位方法以及定位板的取下與轉(zhuǎn)動(dòng)管相同。整個(gè)焊接過程為斷弧擊穿，單面焊雙面成形。打底層、填充層、蓋面層的焊條角度基本相同，只是電弧長度以及運(yùn)條方式有所不同，熔池的形狀主要由電弧的長短及運(yùn)條形式來控制。管道的焊接可以分成兩個(gè)半周來完成，起弧、收弧處均應(yīng)選在管子的半軸中心的前面。

1.3 打底層技術(shù)

打底焊是管件焊接接頭質(zhì)量的關(guān)鍵，其操作難度也不簡單。必須注意運(yùn)條的角度、運(yùn)條方法和運(yùn)條速度的均勻性，應(yīng)注意熔接時(shí)接頭的方法，才能避免焊接缺陷的產(chǎn)生。焊接時(shí)根據(jù)坡口角度的大小適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電流的大小。坡口角度大時(shí)散熱的面積較小，電流就需要適當(dāng)調(diào)小一些，否則容易造成塌陷和反面咬邊等焊接缺陷。施焊時(shí)，先以長弧將起焊點(diǎn)進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)坡口內(nèi)出現(xiàn)類似汗珠狀的鐵水時(shí)，迅速壓低電弧，先從右側(cè)橫擺到左側(cè)，再從左側(cè)迅速擺到右側(cè)，向下滅弧，形成第一個(gè)熔池座。再起弧時(shí)，為避免在管壁背面產(chǎn)生凹陷，要使電弧對(duì)準(zhǔn)坡口內(nèi)角，將焊條盡量往上頂，使電弧完全作用于管壁內(nèi)。施焊操作應(yīng)為左右交替斷弧焊，先在左側(cè)起弧，當(dāng)左側(cè)坡口熔合后，立即在左側(cè)向上滅弧，然后，再在右側(cè)起弧，當(dāng)右側(cè)坡口熔合后，應(yīng)保持熔孔的大小基本一致(坡口兩邊各熔化2mm左右)，焊條的傾角與立焊時(shí)相似(向下傾斜80度-85度)。換焊條接頭時(shí)，速度要快，先把電弧拉長，迅速壓低電弧進(jìn)行焊接。當(dāng)焊條擺到坡口中心時(shí)，再將電弧有意識(shí)的往里壓，并停留2s左右，然后恢復(fù)正常的斷弧焊接，這樣做可以有效的避免管接頭內(nèi)焊縫出現(xiàn)凹坑或接頭不良等缺陷。封口接頭時(shí)特別要注意：要將環(huán)縫的起焊處磨成斜坡狀，要避免在距封口接頭處再出現(xiàn)另外一個(gè)接頭。由于焊縫的接頭處容易產(chǎn)生氣孔和夾渣，一般在熔池收弧的后面10mm處引弧，然后拉長電弧預(yù)熱片刻，運(yùn)條至接頭處，適當(dāng)增大焊條的角度并壓短電弧形成熔池進(jìn)行正常的焊接。收弧前應(yīng)增大焊接速度和減小焊條的角度。

1.4 填充焊技術(shù)

填充焊時(shí)即要保證打底焊不被燒穿，又要保證有一定的熔深，一般弧長控制在2mm～3mm，焊速須保持均勻，以便良好的熔合坡口的兩側(cè)。焊條角度與打底焊時(shí)相同，熱填充焊時(shí)應(yīng)適當(dāng)減小焊條的角度并做直線往復(fù)運(yùn)條，防止燒穿，層與層間隔時(shí)間一般不超過3min，最后一次填充焊時(shí)，立焊段應(yīng)與母材齊平。施焊前，先將打底層焊渣清理干凈，施焊時(shí)以兩側(cè)稍慢，中間稍快的原則進(jìn)行運(yùn)條擺動(dòng)，這種方法能使填充層的焊道平坦，坡口兩側(cè)不出現(xiàn)深溝(夾角)，防止層間夾渣等缺陷。施焊電弧要短，焊條擺動(dòng)要均勻，以提高熔池的溫度，并使前一層焊道上的殘?jiān)?、氣孔有重新熔化的機(jī)會(huì)，以避免夾渣、氣孔等缺陷的產(chǎn)生。為有利于表層的焊接，須使填充層焊道的上表面低于管子表面0．5 mm～1．5 mm，并保留坡口輪廓。

1.5 蓋面焊的操作方法

為了填充和美觀焊縫外形，必須在其表面施焊，因此蓋面焊的作為也尤為重要。一般選用直線或直線往復(fù)方式的運(yùn)條方法，為了減小焊條的角度，須適當(dāng)提高電弧電壓，使熔滴呈噴射狀過渡。蓋面焊時(shí)焊縫接頭容易產(chǎn)生氣孔，應(yīng)在收弧熔池前方10mm左右處重新引弧，然后拉長電弧到接頭處預(yù)熱1s～2s，壓低電弧做輕微擺動(dòng)形成熔池進(jìn)行焊接。施焊操作與填充層的操作基本相同。焊條的擺動(dòng)要均勻、焊縫成形才能更加美觀，蓋面焊道兩側(cè)應(yīng)超過坡口邊緣2mm，焊縫余高為2mm左右。

1.6 封底層的焊接技術(shù)

為了能使管內(nèi)焊縫寬窄高低一致、成形美觀、圓滑過渡，因此須將管內(nèi)焊道重新熔化，進(jìn)行封底焊，這樣還可以清除管內(nèi)焊道上的凹痕、焊瘤、縮孔等缺陷。

2 施焊注意事項(xiàng)

為了保證管子內(nèi)部成形質(zhì)量，打底焊時(shí)熔孔的大小必須得到控制，過大易造成焊瘤；過小易形成未焊透等缺陷，熔孔的直徑大小也就是組對(duì)間隙+3mm為宜。打底焊時(shí)，息弧時(shí)的焊條位置絕不允許選在坡口中心的間隙處，應(yīng)選擇在坡口的任意一側(cè)，這樣才能避免根部出現(xiàn)縮孔。為使表面圓滑過渡、成形美觀，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)暮附铀俣?填充層高的地方，焊接速度稍快，填充層低的地方，焊接速度應(yīng)稍慢一些)。管線焊接完后，按規(guī)定進(jìn)行X光探傷檢驗(yàn)、壓力試驗(yàn)、焊口防腐處理等系列檢驗(yàn)。

3 焊接質(zhì)量控制

3.1 審核

為了保證工程的質(zhì)量與安全，施工前應(yīng)進(jìn)行一些列的審核，施工單位應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙以及有關(guān)的施工規(guī)范及現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，制訂出最為安全、最為有效的天然氣管線施工操作方案。

3.2 焊接檢驗(yàn)

通過焊前檢查，過程檢查，焊后檢驗(yàn)，焊接記錄檢查，施工單位應(yīng)提供合格的焊接工藝評(píng)定，以滿足實(shí)際現(xiàn)場的安裝需要。

4 總結(jié)

為了迎合國家“西氣東輸”重點(diǎn)工程的建設(shè)，天然氣管道施工技術(shù)必須加強(qiáng)，隨之而來的應(yīng)加強(qiáng)焊接技術(shù)。天然氣管線對(duì)接接頭的焊接作為其中最為重要的環(huán)節(jié)必須做到技術(shù)過硬，須掌握定位／組隊(duì)、施焊工藝、打底層、填充焊、蓋面焊、封底層這一些列的技術(shù)與方法；以做到保證工程質(zhì)量、工程安全，最終給國家財(cái)產(chǎn)和人民的生命和財(cái)產(chǎn)做出重大保障。

[1]陸文清，張揚(yáng)軍，蔣云峰.簡談天然氣管道安裝焊接技術(shù)的應(yīng)用[J].民營科技，2008(4)

[2]徐英浩.焊接技術(shù)在管道施工中的應(yīng)用[J].民營科技，2008(4)

[3]王普生.天然氣管線對(duì)接接頭的焊接[J].大型鑄鍛件，2009（6）