海洋石油设备及管道自动焊技术现状及发展前景

熊月潮（中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳518000）

海洋石油设备及管道自动焊技术现状及发展前景

熊月潮（中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东深圳518000）

自动焊技术以其高效、优质的特点,在海洋工程建设中越来越受到重视。随着海洋石油设备及管道厚度、管径的进一步增大以及高强度材料的应用,为获得施工过程的高效率和高质量,数字化、自动化、智能化的自动焊技术将是海洋石油设备及管道焊接的发展方向。文中系统介绍了国内外海洋石油设备及管道自动焊技术的发展现状,本文对目前国内外正在研发的先进海洋石油设备及管道自动焊技术逐一进行了介绍,展望了海洋石油设备及管道自动焊技术的发展方向,为我国今后海洋石油设备及管道自动焊技术的发展提供了参考。

海洋石油设备及管道；自动焊；现状；发展

随着我国海洋油气资源开发逐步向深水发展,自动焊技术以其高效、优质的特点在海洋工程中的应用得到了工程建设者的高度重视，高效率的结构、容器焊接技术、高效海底管道铺设焊接新技术、水下焊接修复焊接新技术和海洋油气管道焊接自动化的应用提高了海洋工程的建设效率，缩短建设周期，降低开发成本，海洋工程的焊接质量得到了较大的提高，从而降低了海洋工程设施在海上施工及运行期间的风险。

1 海洋石油工程自动焊技术的现状

海洋工程焊接施工经历了手工焊、半自动手工焊和自动焊三个阶段，目前高效的自动焊接技术在海洋工程压力容器、管道的焊接以及水下焊接技术已经得到了全面发展和广泛应用，使得海洋工程的焊接效率和质量得到了大幅提高，自动焊接技术的应用水平和国外海洋工程项目比较相差不大，不足之处是高效节能的自动焊接设备及特殊专用的海底管道、水下焊接成套设备需要进口，水下焊接的应用起步较晚。

1.1 压力容器自动焊接技术

从20世纪50年代起，我国开始自动焊接技术的研制和发展；20世纪80年代国内的大型压力容器制造企业从国外引进了一大批先进的焊接设备如窄间隙焊机、多功能氩弧焊机、小口径管内壁堆焊机等等，先进的自动化、机械化焊接工艺在压力容器行业得到了广泛的推广应用，在消化国外先进技术的同时，国内开发、研制的成套焊接设备基本满足了国内压力容器生产的需要，2000年以后，国内压力容器厂家以大型厚壁容器为目标开发新的焊接工艺设备、焊接材料技术（如厚壁壳体窄间隙埋弧焊技术、壳体内壁带极堆焊技术、小直径管内壁氩弧堆焊技术、管子-管板全位置焊接技术、接管马鞍型管座自动焊接技术），特别是一些新材料（双相不锈钢、超级双相不锈钢、镍基耐蚀合金、高强度耐热抗氢钢等）的焊接技术以及焊前焊后的热处理技术的进一步研发，国内压力容器制造行业的焊接技术得到了高速发展，大直径、大壁厚、大吨位的压力容器已基本实现国产化，如第一重型机械集团公司制造的锻焊式热壁加氢反应器最大壁厚达到281 mm,单台容器重量达到1000 t。

1.2 海底管道铺设自动焊

海底管道铺设自动焊接已经基本普及，通过Tandem双丝焊技术能够显著提升焊接的效率，Tandem双丝焊不但能够用在海底管道的S型铺设，而且能够用在深水海底管道J型铺设。Tandem双丝焊的2根焊丝互替处在峰值电流情况，以此在任意时间均仅具备1根焊丝加热熔池，熔池规格被控制，并且2根焊丝均为PGMAW，热输入控制具有良好的效果，十分符合焊接熔池控制艰难的J型铺设焊接。相较于传统的单丝焊，Tandem双丝焊用在J型铺设，进行相同尺寸环焊缝需求的焊接时间减少到49%。

2 海洋石油工程自动焊技术的展望

2.1 海洋石油平台结构件TYK节点自动焊

海洋石油平台结构件TYK节点自动焊目前因为坡口加工、组对等前期工序质量难以保障而尚未应用，随着智能制造的推进,通过使用5轴联动数控切割机保障相贯线轨迹精确度与坡口加工的精确度，以及使用智能型较高具备较强的焊缝跟踪能力的中厚板弧焊机器人，是完全可能实现机器人焊接的。桩管焊接已经采用自动焊替换手工焊,并且开发了多种焊接工艺,大幅度降低了劳动强度、提高了生产效率。

2.2 水下结构物维修焊接

到目前为止，已研究和应用的水下焊接方法达20多种，以电弧熔焊方法为主，一般将水下焊接方法分为三大类，即湿法、干法及局部干法。

对于水下结构物维修而言,水下干式高压焊是比较成熟的高质量焊接工艺,其焊接质量可达到陆地焊接的水平，装备复杂，施工时间长，辅助人员多，施工成本高。未来重要的发展方向是采用无潜水员的全自动作业系统进行深水作业，透过水下机器人的合作进行水下结构物在维修中需求的所有工作工序。

3 结语

总而言之，对于海洋石油工程建设而言，需要大量的焊接作业，应当紧密融合实际所需，有目的地使用焊接技术方案，提高数字化、自动化、智能化的自动焊技术应用的比例，在保障焊接质量的同时提高施工的效率，从而加快海洋油气工程的建设。

[1]王振科.焊接技术在我国石油工程建设中的应用探析[J].工业.2014.（11）：123.

[2]雷万庆.压力容器制造行业焊接、热处理技术的发展.大型铸锻件.2004.（2）：

[3]王彬.我国焊接自动化技术的现状与发展趋势.焊接技术.2000.（12）：