浅谈长输管道的焊接技术及发展

曲宝坤

摘 要：在管道施工过程中，长输管道焊接有着十分重要地位，对于管道施工质量具有重要影响。为了保证长输管道焊接质量，必须了解各种长输管道焊接技术特点，掌握相关焊接技术，还能对其未来发展作适当展望。对于长输管道的焊接技术和发展，本文将作重点阐述。

关键词：长输管道；焊接；技术；发展

近年来，伴随着经济社会的快速发展，各行各业对于能源的需求量一直处于不断提升状态。为了使这种能源危机得以缓解，人们开始广泛运用长输管道进行油气资源的运输。因此就需要我们不断加强管道焊接质量把关，确保管道施工质量。

一、长输管道的焊接技术的特点

1、施工时的流动性

长输管道的建设随着施工进度施工点会不断的发生变化，因此施工的流动性对焊接质量也有很大的影响，由于在长输管道的建设时不是流水线似的生产，在施工的质量管理方面，难度要大的多，对现场作业的管理好坏也决定着管道质量的高低。

2、地形地貌對焊接技术的选择

长输管道在建设的过程中，要穿越较大的区域，因此在建设的时候对地形地貌不能做一成不变的要求。只能随地形地貌的变换来选择合适的焊接方法。比如在穿越山区时自动焊技术就不能发挥其优势，这时选择手工下向焊技术或半自动焊向下焊技术也许会获得更高的生产效率，管道的焊接质量也可以得到保证；如果在地势平坦的地区，则需要使用全自动焊技术，这样可以大大的提高工作效率和工程进度。不同地形地貌对焊接技术的要求不同，所以要用不同的焊接技术配合施工来保证工程的质量和进度。

3、自然环境、人文、社会环境对焊接质量的影响

自然界中的温度、适度、以及日照、风雨都能影响焊接的质量，因此，在施工的过程中，对这些影响因素也要全面考虑。除了上述因素外，施工点的人文、社会环境也是影响工程质量的一部分，长输管道在建设过程中经常由于当地居民的影响而中断施工，造成现场留头较多，连头的数量自然就增加，不仅影响了管道的质量，还会额外的抬高施工的成本。

二、油田长输管道焊接特点的分析

长输管道焊接质量想要得到一定的保证，首先就需要确保使用的钢材相对高级，而在焊接的过程中需要运用相关的技术、资料以及丰富的经验进行判定，并根据管道质量对焊接工艺进行选择。举例来说，根焊焊接的速度对整个工程施工的速度有着直接的影响，而在实地操作的过程中有着相对较高的难度和相对较大的工作量。另外，不同地区的环境特点与地质结构也有着一定的差异，为了对当地的环境地貌与气孔特征进行适应，管道焊接的施工工艺就需要多样化。举例来说，在低温环境下实施焊接技术的时候，需要对焊缝冷却速度作充分的重视。这主要是因为在低温环境进行焊接的时候，会引起焊缝冷却速度与硬度的增加，而这在一定程度上也会加大冷裂纹的敏感性，因而需要进行低温下作业避免以上可能出现的情况。

三、长输管道的焊接技术

1、焊条电弧焊下向焊工艺

焊条电弧向下工艺也经历了三个阶段（全纤维素型、混合型、复合型）。全纤维型因为其焊水浓度较低使其焊接速度较快，生产效率高，且大大减少了焊接材料的消耗。全纤维素焊接主要运用于区域性的长输管道建设工程及一些水网地带，如我国苏丹管道工程，卡塔尔管道修建，全纤维素焊接技术功不可没。混合型下向焊接技术在1996年陕京输气管道中首次使用，陕京输气管道修建过程中，沿途条件恶劣，地理条件复杂，一般的全纤维素下向焊接技术难以达到工程质量要求，施工方大胆采用混合型下向焊接技术，以纤维素型下向焊打底焊，以填充焊、盖面焊作为补充。混合型下向焊接技术是对焊接工艺的创新发展，这在很大程度上大大提高了生产效率，缩短了焊接时间，保障了长输管道的稳定性与安全性。

2、半自动下向焊工艺

半自动下向焊技术改变了断续焊接的模式，将焊接转变为可连续的生产方式，这在很大程度上，不仅节约了人力物力的投入，且连续作业能够在很大程度上保障工程的质量。与纤维素型焊接技术相比，半自动焊接输入热量更高，可降低焊接缝的冷却速度，方便焊接成型，防止冷裂纹。正是由于焊接技术的不断发展，管道输送压力得到不断提高，输油输气管道的深度和速度不断增加。

3、自动焊

随着油气管道建设用管道等级的提高和管径、壁厚的不断增大，自动焊在长输油气管道焊接施工中不断被推广应用。自动焊接是焊接操作工借助设备进行焊接，设备负责全过程焊接。该焊接方法可实现全位置多机头同时工作，可从管道内部和外部实现根焊。该焊接工艺操作简单、焊接质量高、焊接速度快、焊缝成型美观，多用于大口径、大壁厚管道焊接，但自动焊对接头坡口加工的精度、管口组对及焊接环境要求较高。其适用于地形平坦地段的管道焊接施工，尤其是在自然环境条件比较恶劣的地区，如戈壁、沙漠、无人区等，自动焊技术具有不可替代的应用空间和优势。自动焊技术主要包括实芯焊丝气体保护焊（CO2或CO2+Ar等）和药芯焊丝自动焊两种。

（1）实芯焊丝气体保护自动焊

实芯焊丝气体保护自动焊是熔化极气体保护焊（GMAW）的一种，其原理是利用可熔实芯焊丝与被焊金属间形成的电弧熔化焊丝与母材形成焊缝。此种焊接工艺对焊工的要求较低，广泛应用于大口径、大壁厚的管道焊接领域，但是在野外作业时，应该配备相应的防风设施，并且全位置焊接对焊接装备及控制系统要求较高。

（2）自保护药芯焊丝自动焊（FCAW-G）

自保护药芯焊丝自动焊具有自动化程度高、焊材利用率高、焊接熔敷量大、焊接质量好、焊渣薄、脱渣容易等优点，减少了层间清渣时间，其熔化速度比纤维素手工下向焊提高15%～20%，一般用于大管径、厚壁管的填充和盖面。

四、长输管道建设应用焊接技术的未来发展趋势

1、高效焊接

目前，自保护药芯焊丝半自动焊工艺在管道焊接方面得到了广泛应用，占据国内长输管道主体焊接方法及工艺；实芯焊丝或金属粉芯焊丝气体保护全自动焊焊接工艺在提高工效和焊接质量方面有着独特的优越性，在西气东输等大型管道工程的平原段发挥了示范作用；多焊矩内焊+双丝外焊管道全自动焊工艺更是锦上添花。应该根据管道的具体情况（钢级、规格、地形、输送介质等），择优推广管道自动焊技术。据悉，管道单熔池双丝焊接设备及技术、大口径管道激光-电弧复合焊焊接设备及技术，国外已经在实验室试验成功。国内的管道科学技术研究院近年来也一直进行相应设备及技术的研究并完成了焊接工艺评定，处在和国外同步研发的水平。在长输管道焊接全自动焊应用程度上，国外已经达到85%以上，而国内目前还不足5%，将有很大的发展空间。

2、数字化焊接

数字化焊接技术涉及到焊接设备、焊接工艺知识、传感与检测、信息处理、过程建模、过程控制器、机器人机构，以及采用智能化途径进行复杂系统集成的实施等诸多方面。由于焊接过程的多变性和复杂性，利用数字化技术，使焊接设备从简单的机电产品变成一种精密加工仪器，研制数字化焊机将是焊接设备发展方向。当然，与“硬件”配套的“软件”，如管道焊接数据库、管道焊接专家系统及管理系统，应得到同步研发。

综上所述，目前长翰管道焊接方法相当广阔，国内除了西气东输的大工程，像中俄输油管道、西部成品油管道、西南成品油管道都在运行和发展，这些大工程对于管道焊接技术要求提出更高的要求，我们有理由对于长输管道的焊接方法的美好前景进行自豪的展望，也相信新的更好的焊接技术会应运而生，给管道施工提供强有力的技术支持，更好的加快长输管道焊接生产朝着高效率、高质量、高速度、低成本的方向发展。

参考文献

[1]马俊，孙瞳.压力管道焊接缺陷在线检测[J].化工管理.2015（19）

[2]董旺.输油气管道破断抢修技术[J].化工管理.2015（19）

（作者单位：沈阳航新非标设备制造有限公司）