长输管道焊接技术浅析

长输管道焊接技术浅析

李雅琼

中石化中原油建工程有限公司  河南濮阳 457001

摘要：在我国天然气消费快速增长的前提下，油气管道里程增速下滑，管道运输能力瓶颈一定程度限制了油气行业发展，我国油气管网建设空间较大，管道需求增速或维持较高水平。本文从管道的焊接意义入手，探讨了常规管道焊接技术、全自动管道焊接技术、当前焊接技术中存在的问题及发展趋势，希望为从事管道焊接技术的工作者提供部分参考。

关键词：长输管道；自动焊接；发展趋势；焊接

1.管道焊接的意义

我国作为全球最大的发展中国家，对油气资源的消费加大，随着工业化、城镇化的发展，工业企业与居民对原油、天然气，油气管道运输费需求不断增长。随着国家推进管网独立，实现销售与管输分开，未来中国油气管道行业将迎来独立的加速建设时代。管道焊接是管道工程中最主要应用、最为广泛的连接方式。石油化工管道多为高温高压、易燃易爆、有毒有害等介质的管道，管道焊接量大、接口多。如果焊接质量控制不好，很容易产生质量问题，容易引起气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等等质量问题。这些问题会严重降低管道强度和严密性，对管道设备系统的运行安全和人民的生命财产安全造成严重威胁。因此，对管道焊接技术、工艺进行严格控制，减少焊接缺陷的产生，是提高石油化工管道焊接工程质量的重要保证。

2.常规管道焊接技术

2.1焊条电弧向上焊技术

在上世纪70、80年代时期，我国就已经开始对长输管道的焊接技术进行了研究和探索，当时使用的技术就是被称为低氢型焊条电弧向上焊的焊接技术。主要用于中小管径和焊缝的返修焊接。其主要特点有焊接设备简单，只需要一台手工弧焊电源，使用起来比较灵敏且具有可控性强的特点，同时焊缝力学性能较好，特别是具有较高的塑韧性和抗裂性，也成为了主要的焊接方法。但因为其操作难度较大，焊接效率低，而且比较容易受到工人的技术能力以及环境的影响，因此也会对焊接的质量造成影响。焊缝无损检测合格率较低

2.2焊条电弧向下焊技术

焊条电弧向下焊技术主要用于中等管径的焊接、也用于较大管径、山区等地形较复杂、自动焊和半自动焊设备无法进入的地段或连头焊口的焊接。焊条电弧焊下向焊突出优点是大电流、高焊速，焊接效率高，设备简单，只需性能优良的手工弧焊直流电源。操作性能良好，具有中等操作水平的焊工就可焊出合格的焊缝，焊缝无损检测合格率比手工上向焊高，焊缝力学性能较好，具有较高的塑韧性和抗裂。焊条电弧向下焊技术先后经过了全纤维素型、混合型以及复合型这几个阶段的快速发展后才最终形成。该技术能够应用在各个不同的长输管道工程的施工中，特别是焊接位置较为困难的地段和焊接设备难以进入的地段，应用较为广泛。

2.3自保护药芯半自动焊

自保护药芯焊丝半自动下向焊，目前采用了3种根焊焊接方法，分别是纤维素焊条下向焊、低氢焊条上向焊、STT半自动焊。工作原理为一定的药粉在施工的过程中出现了分解作用，其所出现的保护气体能够将空气排除在外，这样就能够实现对焊缝的保护作用，降低了缺陷问题的发生率。此项技术有着比较强的抗风能力，且由于其焊接质量较高、成本较低、便于操作等特点，也被广泛的应用在长输管道的施工中。

3 全自动管道焊接技术

    该技术出现的背景是信息时代的到来以及科学技术快速发展的影响，其操作方式首先需要对管道进行有效的固定，使焊接小车上存在的焊枪能够按照轨道运行的轨迹进行有效的运动，达到自动焊接的目的。由于此技术具有较强的效率性且焊接质量较高，同时能够将工人从恶劣的焊接环境中解放出来，也受到了极大的欢迎。但是因为其对管道的材料有更高的要求，就不能够进行一次性的施工，必须进行前期的焊接打底工作才行，一定程度上说，也增加了施工的繁琐性。优点是焊接的效率非常高，操作起来简单易学而且工作效率稳定。在根焊的同时不必考虑风力和环境的因素，焊接完成钢管即可随意移动，效率高出手工焊接和半自动焊接数倍。但是，这种技术也有缺点。它需要大量的维护成本，需要实时保养。对于工人的专业技术和水平要求比较高，机器易损坏。而且需要专用的焊接零部件。有的全自动焊接还需要100KW的照明设备作为施工保障。

全自动的焊接技术适用于大型的长输管道建设是最合适的。而且，不论质量还是速度都远远优于其他的焊接技术。比如相同的一段管道建设。使用纤维素焊条焊接需要4台手工电焊机和16台半自动电焊机需要工人20人一次性的焊接合格率是90%。而使用全自动焊接技术，只需要使用1台内焊机和10台外焊机，需要工人12人，一次性的焊接合格率是99%。可见，全自动焊接技术具有广泛的技术适用性和成本节约性。

4当前焊接技术中存在的问题

  4.1焊接材料质量参差不齐。

焊接材料是焊接技术质量的重要保障。目前，我国的焊接材料大多不合格。这也给我国的焊接技术持续发展带来了技术阻碍。根据焊接熔池的凝固性，焊接材料一般可以分为以下几种：快速凝固型、快速填充型、凝固和填充型。在一些先进的焊接技术中，都对焊接材料提出了较高的要求。比如，MAG焊接技术就对焊接材料提出了快速凝固和优良脱渣性的要求。但是，我国目前的焊接材料很难满足这样的要求。我国的焊接材料出现的主要问题：一是熔池的凝固性和快速填充性较差。焊接时容易出现偏误，而且工人的可操作性也比较低。二是焊接材料的脱渣性比较差，焊接时容易出现夹渣或者焊接缝隙。

4.2焊接设备与国外产品仍有差距。

随着一些高新科技的焊接技术运用，焊接行业对焊接的设备也提出了较高的要求。但在我国目前的焊接设备中，成熟产品与国外先进水平仍有差距，亟需我国的焊接从业人员和研发人员共同努力，推动科技研发水平。

5管道焊接技术的发展趋势

在未来一段时期内，我国油气管网建设将迎来一个的重要历史机遇期，工程建设任务非常繁重。随着科学技术的不断发展、人们环保意识的不断提高。相对手工焊和半自动焊接，采用自动焊技术在长输管道上的应用比例将逐年提高，全自动焊接技术的操作要求必然会降低，但焊接质量却会得到很大的提高，工作效率会大幅提高，施工总用时会有效缩短。随着互联网技术和电力智能化的普及，管道自动焊成为长输管道主要的焊接方法已成为必然。

参考文献

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[4]赵赏鑫. 油气长输管道工程自动焊施工的技术准备要点[J]. 油气储运, 2021, 40(12):7.

作者介绍：李雅琼，女，工程师，毕业于电子科技大学，主要从事工程项目建设、施工、技术及质量管理等工作。