浅析焊接技术在油气管道施工中有效应用

论文导读：口径方向发展，高强度等级的管材既能满足管道质量要求，又具有经济性，所以其已经成为管道建设选材的大体趋势。20世纪中期，螺旋管材是油气输送管道的主要选材，而由于自身制造工艺的缺陷无法克服，螺旋管材已经无法满足人们对钢管越来越高的可靠性要求。目前，螺旋管材已经基本从油、气输送管道用材领域消失。目前，UOE钢管被认为是
摘要: 油、气输送管道施工关系到油、气资源的开发和运输。目前油、气输送管道材质是高强度等级的管材，而且随着我国能源工业的发展和能源结构的调整，油、气输送管道越来越趋向于中长距离、高工作压力、大且厚的方向发展，这就要求有高质量的焊接材料和高效率的焊接技术，笔者在本文中分析了向焊条电弧焊、药芯焊丝自保护半自动焊以及全位置自动焊的应用，并给出选择合理焊接方法的建议，最后介绍了我国油、气输送管道建筑中焊接技术的发展。
关键词：UOE钢管；焊接技术；油气管道

一、钢质油气输送管道的发展

目前，油气输送管道正向高压强、大口径方向发展，高强度等级的管材既能满足管道质量要求，又具有经济性，所以其已经成为管道建设选材的大体趋势。20世纪中期，螺旋管材是油气输送管道的主要选材，而由于自身制造工艺的缺陷无法克服，螺旋管材已经无法满足人们对钢管越来越高的可靠性要求。目前，螺旋管材已经基本从油、气输送管道用材领域消失。目前，UOE钢管被认为是可靠性最高、质量最好的管道管材。各国管道设计师坚持UOE钢管应用于一切难于抢修的地段，如海底管道、河流穿越段、在大落差地段、经过地震区和活动断层的地段、经过沼泽的地段等。UOE钢管虽然略高，但由于其质量好、可靠性高，仍然不会被取代。UOE钢管生产率很高，在世界范围内仍处于生产能力过剩的状况。除此之外，还有ERW钢管、RBE钢管及JCOE钢管，均各有优缺点，应用途径也各不相同。
目前，我国油、气输送管道建设技术已经进入一个新阶段，油、气输送管道建设技术取得了长足进步，主要表现在高等级钢材的应用、制管工艺的提高，施工方法的改进，运行后检测、维护水平的提高。
我国能源工业的发展和能源结构的调整，客观上促进了油气管道建设的发展，使其越来越趋向于中长距离、高工作压力、大且厚的方向发展，这就需要高质量的焊接材料和高效率的焊接技术与之匹配，保证环焊接头的强韧性，保障油气输送的安全性和高效率。

二、焊接技术的有效应

1）下向焊条电弧焊的有效应用
中国石油天然气管道三公司在20世纪80年代成功试验了下向焊技术，并随后将下向焊技术应用于西南成品油管线、内蒙达哈线、突尼斯工程前半期、甬沪宁管线、西气东输管线、陕京线、鄯乌线以及中沧输气管线等工程中。将管道水平安置并固定后，利用该技术可以从管道顶部中心开始焊接，然后沿两侧管壁垂直向下焊接，直至管道底部中心，如图1所示。相比于上向焊条，下向焊条的药皮配方比较独特，使其具有较大的电弧吹力和焊接熔深，交快的焊条融化速度，较高的熔敷效率，并且在进行打底焊时，单面焊能够实现双面成型；但还是有着以下几方面的缺点：根焊很难看见熔池，频繁起弧与熄弧，且在起弧点和熄弧点很容易出现未熔合和未焊透等缺点;并在焊接过程中需要频繁的更换焊条，浪费了大量的时间和精力。但与自动焊相比较，弥补了自动焊在野外环境较差的情况下使用复杂的设备和操作不方便的缺点。因而具有焊接质量好且速度快的特点，已经被广泛的使用在焊接工程之中，特别是大直径、管壁薄且管道长的焊接工程应用尤为广泛。图2显示了下向焊流水作业平面布置图。
图1 下向焊技术的焊接顺序
图2下向焊流水作业平面布置图
2）药芯焊丝自保护半自动焊的有效应用
上世纪九十年代初期，由中国石油天然气管道局从美国引进的自保护半自动焊设备和技术，并经过培训后在1995年的突尼斯工程中得到了首次应用，并在随后的库鄯线、兰成渝、涩宁兰、西气东输以及苏丹输油管道等管线工程得到了广泛的应用，以及川气东送和西气东输二线榆济输气管道工程中大量应用了下向焊条电弧焊和药芯焊丝自保护半自动焊等焊接方法。我国当前焊接技术主要是通过纤维素焊条下向焊或者STT进行根焊。此技术主要适用于一些管径粗的油气管道，且管径越粗越能体现半自动焊的应用优点。半自动焊通常借助设备焊接，而设备只起到了供给填充金属的作用，焊接的速度则需要有焊接人员把握。由此可见，半自动焊具有工作效率高、劳动强度低，焊接质量高、综合成本低、熔敷效率高、环境适应性强以及全位置焊接成型好等优点，是我国油气管道工程中焊接应用的主要技术。
3）全位置自动焊的有效应用
全自动焊技术主要适用于口径大、管壁厚的管道工程中，早在上世纪六十年代，西方国家在管道工程中就应用了自动焊技术。而在我国，只是在西气东输管道工程中才有大规模的应用。该技术主要是在自动焊机头上应用实芯焊丝作为焊接材料，借助二氧化碳气体或者二氧化碳与氩气的混合气体作为保护气体的焊接技术。该技术具有的特点是：能进行大机组的流水作业，焊接质量好且易操作、焊缝成型美观，降低了劳动强度，且焊接施工效率高于半自动焊。但也具有很多不足之处，对管道的坡口和组对质量要求较高，对坡口的型式有着严格的要求，且容易受外界因素的干扰，通常要求风速不大于2m/s，是气体保护焊过程中普遍存在的问题，且边远地区的气源运输及其困难。此外，设备结构较为复杂，自动化程度高、搬移困难、辅助设备多，且在工程施工中的设备故障频发，需要配备各种备用的零部件和技术实力强的维修人员,在设备故障时进行维修。基于以上特点，曾经在西气东输二线工程得到了极为广泛的应用。

三、选择恰当的焊接方法，提高油气管道焊接质量

1）坚持综合考虑，统筹兼顾的原则，选用最佳的焊接方法。在选择焊接方法时，首先应考虑的是焊接质量。只有满足质量要求的焊接方法，才是基本符合要求的。因此，应将质量放在选择焊接方法的首要考虑条件。其次，从经济费用方面进行考虑。尽量选择所需造价相对较低的焊接方法。再次从生产效率方面考虑，应选择一种生产效率相对较高的焊接方法。总之，就是应该全面综合的考虑焊接方法是否可行，施工进度是否符合要求。
2）考虑油气管道的多种因素。如管子直径的大小、管壁的厚度、管子的级别与长度以及施工环境条件等。从管道口径来看，当其超出某一范围时，应该选用半自动焊或自动焊。对于管道口径较大、管壁较厚的管道而言，应源于：毕业小结www.7ctime.com
该优先选择自动焊的方法。
3）如果管道用于输送酸性介论文导读：接工艺。四、焊接技术的发展随着西气东输、川气东送、西气东输二线等大型管道工程的建设，传统的焊接工艺已不能适应长距离输运管道施工的需要，已被半、全自动焊焊接工艺所代替。目前，由于药芯焊丝半自动焊技术具有较高的焊接合格率和生产效率等优势，因此其被广泛应用于我国大、中型直径、长距离管道工程建设中。由于
质或者对焊缝质量有较高的韧性要求，需要对焊接方法进行认真考虑，采取得到允许的焊接工艺。

四、焊接技术的发展

随着西气东输、川气东送、西气东输二线等大型管道工程的建设，传统的焊接工艺已不能适应长距离输运管道施工的需要，已被半、全自动焊焊接工艺所代替。目前，由于药芯焊丝半自动焊技术具有较高的焊接合格率和生产效率等优势，因此其被广泛应用于我国大、中型直径、长距离管道工程建设中。由于市场对长距离、大口径、重壁厚管线的施工需求的增加，必然驱动自动焊接系统的发展。随着自动焊接系统的广泛应用和熟练劳动力队伍不断扩大，将会减少启动费和工时，提高劳动效率和焊接质量，简化焊接流程，进而增加人们使用各种自动焊的兴趣，进一步扩大自动焊接系统的普及率。随着电力供应的改善以及电脑系统不断适应现场焊接，自动焊接将成为管线施工的主要焊接方式。
结束语
总而言之，油气管道施工中焊接技术的有效应用是摆在我们面前的重要课题，我们应该不断探究，不断创新焊接技术，提高焊接技术在油气管道施工中的应用水平，以便更好的为我国油气管道的建设服务。
参考文献
庞红印. 我国油气管道焊接技术发展综述[J]. 现代焊接, 2009(02).
李莉, 胡伟. 基于质量保证的长输管道站内施工研究[J]. 中国城市经济, 2011 (20).
荣增庆. 浅谈油气管道的焊接技术[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2011(06).