長(zhǎng)輸管道焊接工藝適應(yīng)性分析與應(yīng)用比較

張金波

摘 要 長(zhǎng)距離、大管徑、高強(qiáng)度、耐腐蝕以及高壓力輸送正逐步成為陸上長(zhǎng)輸油氣管道的發(fā)展方向，長(zhǎng)輸管線(xiàn)鋼逐漸從 X42 發(fā)展至 X80，而焊接是長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)工程的關(guān)鍵工序之一，其制約著管道建設(shè)的質(zhì)量、效率和安全。實(shí)踐表明：焊接方法的合理選擇，對(duì)于提高管道建設(shè)效率和質(zhì)量具有極其重要的意義。

關(guān)鍵詞 長(zhǎng)輸油氣管道 建設(shè)工程 焊接工藝 應(yīng)用比較 質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TE973.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

長(zhǎng)輸管道工程建設(shè)對(duì)焊接質(zhì)量、焊接效率和焊接技術(shù)水平的要求越來(lái)越高，合理選擇焊接方法至關(guān)重要。本文系統(tǒng)梳理了長(zhǎng)輸油氣管道建設(shè)常用的焊接方法，包括焊條電弧焊（SMAW）、鎢極氬弧焊（GTAW）、半自動(dòng)焊、自動(dòng)焊，總結(jié)了其性能特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)不足和適用條件，參考國(guó)內(nèi)重要管道工程應(yīng)用案例，考慮管材等級(jí)、直徑、壁厚、輸送介質(zhì)、施工環(huán)境等因素，提出長(zhǎng)輸油氣管道焊接方法選擇的一般性原則，為長(zhǎng)輸油氣管道的建設(shè)施工提供了有價(jià)值的參考。

1焊條電弧焊（SMAW）

焊條電弧焊是利用電弧放電產(chǎn)生的熱量將焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫的過(guò)程。該方法適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作靈活、移動(dòng)方便，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的要求較低，是長(zhǎng)輸管道焊接中最常見(jiàn)的焊接工藝。依焊接方向和焊條不同，可分為纖維素焊條下向焊、低氫焊條下向焊、低氫焊條上向焊、組合焊接 4 種方法。

2鎢極氬弧焊（GTAW）

鎢極氬弧焊是利用焊接熔池和鎢極之間產(chǎn)生的電弧熔化母材和填充焊絲的焊接工藝。該焊接工藝優(yōu)點(diǎn)在于：獲得的焊縫潔凈度高、質(zhì)量好，且背部無(wú)焊渣，根焊滲透能夠得到有效的控制，能夠提高焊縫根部耐腐蝕和抗開(kāi)裂性能;其缺點(diǎn)在于：對(duì)焊前坡口的清理要求較高，焊接速率低于焊條電弧焊，且抗風(fēng)性能較差（風(fēng)速需低于 2 m/s），對(duì)野外施工環(huán)境要求較高。該焊接工藝主要用于場(chǎng)站、閥室等管徑較小、壁厚較小的碳鋼、低合金鋼或不銹鋼工藝管道的焊接，以及連頭口、碰死口的根焊。

3半自動(dòng)焊

半自動(dòng)焊是指送絲機(jī)構(gòu)控制焊接電弧電壓和送絲速度，焊機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接電流，焊工手動(dòng)控制焊接速度和焊絲伸出長(zhǎng)度的一種半自動(dòng)焊接方法，其具有勞動(dòng)強(qiáng)度低、焊接質(zhì)量好、效率高、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于管道的填充和蓋面焊。半自動(dòng)焊接主要包括：活性氣體保護(hù)半自動(dòng)焊和自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊（FCAW-S）。

4自動(dòng)焊

該焊接工藝操作簡(jiǎn)單、焊接質(zhì)量高、焊接速度快、焊縫成型美觀，多用于大口徑、大壁厚管道焊接，但自動(dòng)焊對(duì)接頭坡口加工的精度、管口組對(duì)及焊接環(huán)境要求較高。其適用于地形平坦地段的管道焊接施工，尤其是在自然環(huán)境條件比較惡劣的地區(qū)，如戈壁、沙漠、無(wú)人區(qū)等，自動(dòng)焊技術(shù)具有不可替代的應(yīng)用空間和優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)焊技術(shù)主要包括實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊（CO2或 CO2+Ar 等）和藥芯焊絲自動(dòng)焊兩種。

5長(zhǎng)輸管道焊接方法比較與選用原則

對(duì)于材質(zhì)為 X70 以下的管線(xiàn)鋼，多采用纖維素焊條下向焊、混合型手工下向焊，也可采用半自動(dòng)焊和全自動(dòng)焊。而對(duì)于 X70 以上的管線(xiàn)鋼，一般選用混合型手工下向焊、半自動(dòng)下向焊或全自動(dòng)焊。自動(dòng)焊因焊接線(xiàn)能量可以精確控制而使其成為高強(qiáng)度長(zhǎng)輸油氣管道焊接的首要選擇。管道直徑和壁厚因素：對(duì)于直徑小于 323 mm的管道，一般多采用手工焊條電弧焊;對(duì)于直徑大于23 mm 的管道，且多層焊接時(shí)，從工程進(jìn)度考慮，一般采用纖維素焊條下向焊（根焊）+藥芯焊絲自保護(hù)半自動(dòng)焊（填蓋）的焊接方法。

6實(shí)例應(yīng)用

某輸氣管道工程全長(zhǎng)約1045公里，材質(zhì)為X65，直徑711mm，壁厚14.2mm。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查分析，針對(duì)X65長(zhǎng)輸管道焊口返修長(zhǎng)度長(zhǎng)、需要打磨穿的焊口的狀況，做好焊接設(shè)備和輔助工具的焊前準(zhǔn)備，選用設(shè)計(jì)坡口長(zhǎng)度和角度、確定焊接工藝參數(shù)、焊條選擇等關(guān)鍵技術(shù)，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)施工，確保返修質(zhì)量。（1）焊縫的打磨與焊接。由于返修的焊口比較長(zhǎng)，采取分段打磨、焊接的方式，分段長(zhǎng)度控制在100mm范圍內(nèi);焊縫如果過(guò)長(zhǎng)，一次性打磨穿容易造成冷裂紋，補(bǔ)焊時(shí)受熱不均勻?qū)е聭?yīng)力集中，特別是管線(xiàn)彈敷段返修對(duì)根部未溶或內(nèi)咬邊、返修長(zhǎng)度大于100mm的焊接缺陷必須分段打磨穿，實(shí)施分段焊接。（2）坡口的尺寸設(shè)計(jì)。正確的選用坡口形式是保證返修X65長(zhǎng)輸管材管道焊口的關(guān)鍵技術(shù)之一。坡口宜呈V型，角度為60？65埃V??？.2mm的打底焊條能深入根部合理運(yùn)條，間隙為2.5-3mm，不留鈍邊，采用此種坡口形式能有效的防止由于焊條電弧不到位形成返修未焊透和單邊未熔合等缺陷，是提高返修質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵。（3）焊縫的打磨與焊接。采取分段打磨，分段焊接。每段長(zhǎng)度應(yīng)控制在100mm范圍內(nèi)為宜，對(duì)于缺陷性質(zhì)為根部未溶或內(nèi)咬邊且返修長(zhǎng)度大于100mm時(shí)必須分段打磨穿后分段焊接。采取多層多道、打磨一段補(bǔ)焊一段方式確保焊縫結(jié)構(gòu)均勻、細(xì)化，否則容易產(chǎn)生根部斷裂。在100-200mm內(nèi)適合采取兩段打磨焊接;返修長(zhǎng)度>200mm時(shí)，可分三段進(jìn)行打磨修補(bǔ)，即先打磨修補(bǔ)中段，再分別打磨修補(bǔ)兩端，期間為確保焊接質(zhì)量，打磨坡口兩側(cè)50mm的范圍內(nèi)必須清理干凈，有金屬光澤露出，同時(shí)磨穿后用自制工具把內(nèi)部卷邊清理干凈。焊接前將坡口兩側(cè)100mm范圍內(nèi)用液化氣烤槍預(yù)熱至100-150℃，坡口兩側(cè)應(yīng)溫度均勻，層間溫度宜≥80℃，并用測(cè)溫儀跟蹤測(cè)檢。在B段打底之后，由于焊道厚度和強(qiáng)度不夠，需用E5515在B段填充2-3遍之后，再對(duì)A段或C段實(shí)施打磨焊接。A段或C段打磨焊接時(shí)，采用與B段相同的工藝方法。最后三段留相同蓋面層的厚度，整體統(tǒng)一焊蓋面層，焊完后用保溫帶保溫緩冷。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳楊，楊興.長(zhǎng)輸天然氣管道焊接方法綜述[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2017（06）：37-39.