天然氣管道的焊接技術(shù)分析

廣東拓奇電力技術(shù)發(fā)展有限公司 510110

摘要：隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提升與進(jìn)步，與此同時(shí)對(duì)于能源的需求量也在不斷的增加，傳統(tǒng)的能源資源已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需求，針對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)必不可少。天然氣作為一種能源，其中的優(yōu)勢(shì)逐漸顯露出來(lái)。天然氣管道的焊接是天然氣能源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，必不可少的一道環(huán)節(jié)。焊接技術(shù)的成功與否關(guān)系到整個(gè)工程的工程質(zhì)量、工程安全、施工成本、施工效率等等。本文從天然氣管道焊接方法及特點(diǎn)出發(fā)，再對(duì)天然氣管道焊接中的注意事項(xiàng)及難點(diǎn)進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；焊接技術(shù)；分析

前言：近年來(lái)，石油天然氣發(fā)展速度非常之快，大口徑、高壓力輸送的天然氣管道已經(jīng)逐漸發(fā)展趨勢(shì)，但與此同時(shí)也給天然氣管道的焊接帶來(lái)了新挑戰(zhàn)。另外，對(duì)于工程進(jìn)度的要求越來(lái)越高，隨之施工地點(diǎn)的搬遷也非常頻繁，這與工廠生產(chǎn)產(chǎn)品相比，在管理、施工、質(zhì)量方面增加了極大的難度。但是隨著長(zhǎng)期焊接實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐，天然氣管道焊接技術(shù)逐漸成型，有自動(dòng)焊、手動(dòng)韓、半自動(dòng)焊等形式，另外在焊接過(guò)程中的工藝要點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)都有一定掌控。

一、天然氣管道焊接技術(shù)手段以及特點(diǎn)

天然氣管道焊接的原則是，保障焊接工程質(zhì)量、提高焊接效率以及節(jié)約施工成本的投資。天然氣管道焊接技術(shù)方法是多樣的，因此在確定施工方案、選擇焊接方法時(shí)，一定要從施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境出發(fā)，另外還要考慮管道的直徑、壁厚、材質(zhì)等等因素。下面對(duì)現(xiàn)今階段天然氣管道焊接技術(shù)中，比較常見(jiàn)的幾種焊接方法進(jìn)行介紹。

（一）手工焊技術(shù)

我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)70年達(dá)開(kāi)始推廣傳統(tǒng)焊接方法，手工電弧焊上向焊技術(shù)，后來(lái)逐漸發(fā)展到至今，更多的是使用手工電弧焊下向焊技術(shù)，手工下向焊的特點(diǎn)是，其引弧位置是管道中心，然后從上到下直到管道底部的中心，實(shí)施全位置的焊接。相對(duì)于傳統(tǒng)的手工上向焊，手工下向焊可以節(jié)約更多焊接材料、勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較低、焊接效率高、焊縫相對(duì)更美觀、焊接質(zhì)量更好等等優(yōu)點(diǎn)。手工下向焊主要包括全纖維素手工下向焊、混合型手工下向焊、復(fù)合型下向焊技術(shù)三種，下面對(duì)此三種進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 全纖維素手下向焊

在天然氣管道焊接中，全纖維素手工下向焊應(yīng)用非常廣泛。其應(yīng)用主要針對(duì)的是天然氣管道材質(zhì)等級(jí)相對(duì)較低的管道，例如X70（L485）。所謂的全纖維素手下向焊，是指在天然氣管道現(xiàn)場(chǎng)阻焊時(shí)，其填充焊、熱焊、蓋面焊、根焊等等，都使用的是纖維素焊條。

2 低氫手工下向焊

所謂的混合型手工下向焊是指，在天然氣管道現(xiàn)場(chǎng)組焊時(shí)，填充焊以及蓋面焊采用的是低氫型焊條，其熱焊以及打底焊都采用的是纖維型焊條。此種焊接技術(shù)對(duì)環(huán)境溫度有一定的要求，溫度不能過(guò)高，因?yàn)槠漭斔徒橘|(zhì)硫含量相對(duì)比較高，另外焊接接頭必須要有一定的韌性。其更多的應(yīng)用在鋼管材質(zhì)的焊接當(dāng)中。

3 復(fù)合型下向焊技術(shù)

熔深相對(duì)較淺、熱輸比較低、焊道相對(duì)比較薄，這是復(fù)合型下向焊技術(shù)的特點(diǎn)。在天然氣管道中，對(duì)于管道壁相較厚的焊接，主要采用的就是復(fù)合型下向焊技術(shù)。

（二）半自動(dòng)焊技術(shù)

半自動(dòng)焊接技術(shù)起初是我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)90年代初期，從美國(guó)引進(jìn)的技術(shù)。經(jīng)過(guò)不斷的更新與發(fā)展，一直使用到當(dāng)今。半自動(dòng)焊技術(shù)是當(dāng)今天然氣管道焊接當(dāng)中最重要的焊接方法之一。相對(duì)于手動(dòng)下向焊技術(shù)，半自動(dòng)焊具有經(jīng)濟(jì)性好、焊接效率高、工藝容易掌握、焊接質(zhì)量佳、勞動(dòng)強(qiáng)度低的特點(diǎn)。但是半自動(dòng)焊的缺點(diǎn)在于，在進(jìn)行根焊時(shí)，其質(zhì)量沒(méi)有足夠的保障。因此，半自動(dòng)焊主要應(yīng)用在蓋面焊道以及填充焊道中?，F(xiàn)今階段，常用的半自動(dòng)焊接技術(shù)主要有自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊、CO2活性氣體保護(hù)焊兩種。

1 自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊

工藝性能良好、成本低、焊接質(zhì)量好、全位置成型良好以及良好的環(huán)境適應(yīng)能力，這是自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊的主要特點(diǎn)。其主要運(yùn)用在蓋面焊接以及充填焊接之中。

2 CO2活性氣體保護(hù)焊

高校、廉價(jià)、優(yōu)質(zhì)是CO2活性氣體保護(hù)焊的主要特點(diǎn)。之前傳統(tǒng)的短路過(guò)渡CO2焊最大的問(wèn)題在于焊接時(shí)飛濺太大，解決不了成形與控制熔深的矛盾。而現(xiàn)在所運(yùn)用的CO2活性氣體保護(hù)焊屬于STT半自動(dòng)焊，當(dāng)前這種焊接方式解決了之前飛濺大以及成形與控制熔深的矛盾，因?yàn)樗ㄟ^(guò)電壓控制以及精準(zhǔn)的基值和峰值電流，使得焊接過(guò)程更加穩(wěn)定。

（三）自動(dòng)焊技術(shù)

焊接質(zhì)量高、勞動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較低、焊接效率相對(duì)較低這是自動(dòng)焊接技術(shù)的主要特點(diǎn)。利用自動(dòng)焊接技術(shù)進(jìn)行管道焊接時(shí)，人為因素對(duì)其的影響非常小。另外，自動(dòng)焊接技術(shù)，針對(duì)管道壁較厚以及大口徑天然氣管道的焊接利用比較多。下面對(duì)當(dāng)前比較成熟的自動(dòng)焊技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 電阻閃光對(duì)焊

電阻閃光對(duì)焊是自動(dòng)焊技術(shù)當(dāng)中最主要的形式之一。適應(yīng)氣候的能力強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、質(zhì)量強(qiáng)，這是電阻閃光對(duì)接焊的特點(diǎn)。電阻閃光對(duì)焊是屬于壓力焊中的一種。其是通過(guò)強(qiáng)電流與低電壓交流電的作用下，其中低壓一般在12V左右，強(qiáng)電流一般在600～1200A。促使兩個(gè)管段瞬間達(dá)到高溫，使得其中金屬蒸發(fā)以保護(hù)焊接區(qū)，在通過(guò)外加壓力，最終實(shí)現(xiàn)焊接。此種自動(dòng)焊接技術(shù)的缺點(diǎn)在于設(shè)備相對(duì)比較大，并且投資相對(duì)較高。

2 實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊接

對(duì)焊工的要求不是很高，這是實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動(dòng)焊最大的特點(diǎn)，但是其缺點(diǎn)在于對(duì)環(huán)境有特別多的要求，例如天然氣管道焊接施工場(chǎng)地在野外作業(yè)時(shí)，必須要有防風(fēng)棚才可以進(jìn)行。

3 藥芯焊絲自動(dòng)焊接

此種自動(dòng)焊接手段又分成兩種類(lèi)型，一種叫做藥芯焊絲自保和藥芯焊絲氣體保護(hù)焊。此種自動(dòng)焊接手段的主要特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性好、焊接韌性強(qiáng)、熔敷速度相對(duì)較快。其藥芯材料主要有礦物材料、鈦合金、還原劑、穩(wěn)弧劑、造渣劑、透氣劑、礦物材料等等。

二、天然氣管道焊接中的注意事項(xiàng)及難點(diǎn)

（一）焊接人員

焊接人員是管道焊接施工過(guò)程中的主體，所以一定要針焊接人員建立焊接質(zhì)量管理體系。根據(jù)管道焊接工藝要求，對(duì)員工進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)、考試取證，使員工的技術(shù)水平符合施工規(guī)定。另外，焊接人員還必須要擁有，相關(guān)部門(mén)頒發(fā)的“焊工合格證”，以保障工程質(zhì)量。

（二）焊前預(yù)熱

焊前預(yù)熱是焊接過(guò)程中不可缺少的一道工序。其主要是防止根部冷裂紋的出現(xiàn)，通過(guò)焊前預(yù)熱使得母材應(yīng)力狀態(tài)減緩以及使根焊道的冷卻速度降低。預(yù)熱的方式一般采用，環(huán)形加熱器，如圖所示：

其預(yù)熱的寬度不得小于50MM，預(yù)熱的溫度要根據(jù)焊接工藝流程的規(guī)定進(jìn)行。測(cè)量預(yù)熱溫度大小，可以在管口外側(cè)50MM處放一個(gè)紅外線測(cè)溫儀。

（三）焊道起弧與收弧

焊道到的起弧與收弧之間必須要錯(cuò)開(kāi)30MM以上。必須在坡口內(nèi)進(jìn)行焊接起弧。每一個(gè)引弧點(diǎn)和接頭必須要進(jìn)行修磨在焊接之前。

（四）根焊完成后的修磨

根焊完成其表面一定會(huì)出現(xiàn)熔渣、缺陷、飛濺物以及焊縫凸高的地方，因此根焊后進(jìn)行修磨是必須的，修磨工具一般是角向磨光機(jī)。另外要注意修磨是千萬(wàn)不可損壞管外的坡口形狀，根焊與填充時(shí)間不得超過(guò)10分鐘。

（五）防腐層的處理

在焊接進(jìn)行中，一定要對(duì)防腐層進(jìn)行保護(hù)，采取的措施一般為纏繞一