油田管線的焊接工藝方法探討

鄭博

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提升，運(yùn)輸業(yè)也得到了有效的發(fā)展。而管道運(yùn)輸作為運(yùn)輸方式中的一種，一直在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有者重要的地位。不管是“南水北調(diào)”工程，還是“西氣東輸”工程，這些都需要大量的管路以實(shí)現(xiàn)整個(gè)工程目標(biāo)。然而，在各個(gè)管路的銜接處管線的焊接質(zhì)量對(duì)于管路的運(yùn)輸水平有著重要的影響。本文將以油田管線為主要探討焦點(diǎn)，從焊接工藝出發(fā)，主要探討如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的焊接效果。

關(guān)鍵詞：油田管線 焊接工藝 方法探究

受多方面因素影響的原因，在選擇焊接材料以及焊接工藝時(shí)應(yīng)該從多個(gè)角度出發(fā)，從中選擇最適合的材料與工藝方法。從目前使用的焊接材料種類(lèi)來(lái)看，纖維素型焊條不僅具有良好的根焊熔透能力，而且還具有優(yōu)良的單面焊雙面成型的性質(zhì)；堿性藥皮焊條因?yàn)樗娜鄯蠼饘俸瑲淞康?、韌性好，從而引弧和焊接速度較快。從上分析可以看出，這兩種材料在特性上各具特點(diǎn)，因而可以通過(guò)混合技術(shù)將這兩種材料的特性進(jìn)行極大地發(fā)揮。其實(shí)焊接技術(shù)的好壞不僅與焊接材料的選擇有關(guān)，還與焊接環(huán)境以及焊接現(xiàn)場(chǎng)等多種因素有關(guān)，下面將詳細(xì)介紹如何使得現(xiàn)場(chǎng)焊接工藝得到充分的發(fā)揮。

一、材料指標(biāo)

由于現(xiàn)在的油田管線所處的環(huán)境較為惡劣，因而在對(duì)管線工程中的鋼管管材的選擇時(shí)十分注重鋼材的焊接性能以及抗裂性能?，F(xiàn)在在常規(guī)的施工現(xiàn)場(chǎng)中常見(jiàn)的鋼管管材為A333、A106以及X60鋼等，這些鋼的焊接性能以及抗裂性能都十分出色。它們的化學(xué)成分以及力學(xué)性能指標(biāo)可見(jiàn)表1和表2。

表1鋼材的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

表2鋼材的力學(xué)性能指標(biāo)

以上是管線的管路材料的選擇，而焊接材料則常采用Bohler焊條，根焊采用的是AWSA5.1-04E6010（FOXCEL），而填充、蓋面焊則采用的是AWSA5.5-96：E8018-G（FOXBVD85）。這兩種焊接材料的化學(xué)成分以及相關(guān)熔敷金屬力學(xué)性能指標(biāo)見(jiàn)表3和表4。

表3 焊接材料的焊縫金屬的標(biāo)準(zhǔn)分析結(jié)果

表4 焊接材料的熔敷金屬倫理學(xué)性能指標(biāo)

二、焊接工藝

上面一小節(jié)主要是對(duì)焊接材料以及管線材料進(jìn)行了詳細(xì)的分析。不同的材料對(duì)于焊接質(zhì)量是有著不同的影響的，因而根據(jù)油田管線所處環(huán)境的不同選擇不同的材料。而以上幾種材料是油田管線中常見(jiàn)的材料，在面對(duì)較為惡劣的環(huán)境時(shí)能夠保證油田運(yùn)輸?shù)陌踩阅堋Ｔ谧龊没A(chǔ)工作以后，下面主要是對(duì)管線接口處的焊接進(jìn)行相關(guān)介紹。

1.坡口形式及裝配尺寸

在兩個(gè)鋼管銜接處，其破口形狀一般為V型坡口，而破口的角度也是有嚴(yán)格的控制的，一般為60°±5°。而在坡口的鈍邊處為1.5～2.5mm，對(duì)口間隙為1.5～2.5mm，其具體的坡口形式以及裝配尺寸如下圖所示。

圖1坡口形式及裝配尺寸示意圖

2.焊接工藝參數(shù)

針對(duì)不同的焊接方式，將會(huì)有不同的焊機(jī)工藝參數(shù)。而這些焊接工藝參數(shù)主要包含焊接直徑、焊接電流、電弧電壓以及焊接速度，這四個(gè)參數(shù)從四個(gè)方面控制著焊接效果。一般而言，這些參數(shù)的有效值是在一定范圍內(nèi)的，而具體選擇則需要根據(jù)當(dāng)時(shí)的施工環(huán)境而確定，這是根據(jù)一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而掌握的。根焊、熱焊、填充焊以及蓋面焊等四種焊接方式的焊接工藝參數(shù)如表5所示。

3.焊接技術(shù)

在前期準(zhǔn)備工作做好之后就需要根據(jù)各種不同的焊接方式選擇不同的焊接技術(shù)，從而有效控制焊接工藝，保證焊接處的焊接質(zhì)量。下面將以根部焊道、熱焊道、填充和蓋面焊道為主要談?wù)摻裹c(diǎn)，針對(duì)不同的焊接特點(diǎn)探討如何通過(guò)技術(shù)來(lái)提升整個(gè)焊接工藝的質(zhì)量。

3.1根部焊道

根部焊道的操作比較靈活，可以根據(jù)鋼管直徑和坡口的間隙來(lái)決定是采取向上焊接還是向下焊接。同時(shí)，對(duì)電流極性進(jìn)行選擇時(shí)主要是根據(jù)焊接方向以及現(xiàn)場(chǎng)焊接狀況而決定的。在具體進(jìn)行根部焊接時(shí)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：第一，如果鋼管的直徑較大，一般采用向下焊接方式，而此時(shí)要求采用短弧操作，其引弧是從偏離中心線5～10mm處開(kāi)始的；第二，焊條的角度選擇是根據(jù)焊接位置的不同而進(jìn)行相關(guān)調(diào)整的，而一般在70°～90°之間；第三，為了防止根焊道由于溫度過(guò)高而引起燒穿現(xiàn)象，應(yīng)該對(duì)焊接的速度引起關(guān)注，保持速度的一致性，若在焊接的過(guò)程中遇到錯(cuò)邊時(shí)應(yīng)該將電弧偏向管壁較高的一側(cè)；第四，在焊接的過(guò)程中為了保證整個(gè)焊接處的平滑過(guò)渡，應(yīng)該對(duì)焊接的速度以及焊接的電流等各種因素進(jìn)行控制，確定這些因素的穩(wěn)定性；第五，在焊接完成以后，還需要對(duì)焊接口表面進(jìn)行處理，以清除熔渣和缺陷，使破口形成光滑的U型。

3.2熱焊接

熱汗道與根焊道相似，在焊接方式的選擇上較為靈活，可以根據(jù)鋼管直徑的不同采用不同的焊接方向。但是在實(shí)際操作的過(guò)程中，一般較多的采用向下焊接的焊接方向，這是因?yàn)椴捎孟蛳潞附悠浜附铀俣容^快。根據(jù)熱焊接的額特點(diǎn)，在運(yùn)條的過(guò)程中角度一般取得較大，為80°～90°。但是如果熱焊接是在3～5點(diǎn)和7～9點(diǎn)之間進(jìn)行的，則由于溫度的原因而采用30°～50°的運(yùn)條角度。

熱焊的焊條在前行的過(guò)程中一般采用直線的焊道，但是在少數(shù)特殊情況下也可以采用略微迂回或步進(jìn)的方式前移。如若采用直行焊道時(shí)，為了防止焊接處側(cè)面會(huì)產(chǎn)生夾渣缺陷造成焊接處的不嚴(yán)密，應(yīng)該對(duì)焊接表面進(jìn)行處理，即采用旋轉(zhuǎn)鋼絲輪對(duì)表面進(jìn)行打磨。同時(shí)為了能夠使得根部焊道具有較強(qiáng)的韌性，一般可根據(jù)不同的焊接位置選擇不同的焊接電流，例如在對(duì)垂直位置進(jìn)行焊接時(shí)可以選擇較大的電流，這樣可以使得剩余的熔渣夾雜物浮到熔池表面，便于后續(xù)的清理工作的進(jìn)行。

3.3填充和蓋面焊道

在進(jìn)行填充和蓋面焊接時(shí)對(duì)電弧的要求較高：首先是電弧應(yīng)該保持短弧，其次電弧的弧長(zhǎng)應(yīng)該在2mm以內(nèi)。而運(yùn)條角度一般在60°～90°之間變換，同時(shí)運(yùn)條方式主要有直拉式和鋸齒形兩種方式，具體采用何種方式以管徑和壁厚的不同而決定的。對(duì)于焊條的擺動(dòng)幅度也有嚴(yán)格的控制，其最大的擺動(dòng)寬度不宜超過(guò)焊條直徑的兩倍，在擺動(dòng)的過(guò)程中也要注意對(duì)速度的把握。

對(duì)管底的蓋面焊接時(shí)可以采用劃圈運(yùn)條的方式，但是在采用這種方式的時(shí)候一定要保證劃圈的均勻性，同時(shí)還要注意電弧不要抬得較高，否則會(huì)影響到劃圈的質(zhì)量。而在管底蓋面焊接收尾接頭處時(shí)需要將運(yùn)條速度以及焊接速度進(jìn)行一定的提高，并且焊條最后還需要往前多焊5～10mm，這樣才能夠保證焊接的嚴(yán)密性。在終止操作時(shí)要注意兩點(diǎn)：其一，應(yīng)該沿管壁的切線方向快速拉出電弧，并將其熄滅；其二，停止電弧時(shí)不可直接將焊條拉出，而應(yīng)該現(xiàn)將其向下移動(dòng)焊條，然后再將其拉出。

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