输油(气)管道施工与维护中的焊接工艺研究

吴宗放 西南管道贵阳输油气分公司

在输油(气)管道施工与维护中，焊接工艺质量无论对于管道整体寿命，还是长期安全运行都有至关重要的影响，输油(气)管道施工的过程中，应该根据实际的情况，选择合理科学的焊接方法，使焊接工艺能够实现既高质量和快速度，又具有良好经济性的要求。

一、分析影响输油(气)管道焊接工艺的主要因素

（一）输油(气)管道管材的因素

输油(气)管道，主要应用低合金钢和碳钢管材，焊接碳钢时，可以选择许多焊接方法，输入焊接热能对低合金钢焊接有一定的影响，一定程度上，限制了焊接方法[1]。大于X70的管线纲，通常采用自动焊接工艺和手工焊接技术；等于和小于X70的管线钢，可以采用全自动焊接和半自动动焊接以及手工焊接等相关的焊接技术；输送卤离子和高含硫的石油天然气，选用INCONY合金和双相不锈钢焊接进行时，热输入量对于焊接质量非常重要，必须精确地控制。

（二）现场施工条件的因素

其一，地貌和地形对输油(气)管道焊接质量的影响。输油(气)管道通常在野外施工，施工的地貌和地形都是多种多样的，施工条件不同，会影响到焊管焊缝的位置，接口组很难控制焊缝间隙和条件比较差，以及强制组具有很大的约束应力产生等，都直接影响焊接质量，所以，输油(气)管道施工的过程中，必须根据实际的条件，选择科学合适的焊接方法[2]。

其二，施工现场的场地过于狭小，限制了施工作业，使焊接质量受到影响。

二、焊接工艺在输油(气)管道施工与维护中的应用

（一）手工焊接方法

手工焊接方法，对焊接设备没有太高的要求，操作也比较简单，对于自然条件比较差的野外环境很适合，输油(气)管道施工中，运用焊接工艺的过程中，通常使用手工焊条下向焊和手工氩弧焊的手工焊接方法。

其一，手工焊条下向焊。从当前来看，焊条电弧焊下向焊接技术相对比较成熟，主要包括三种类型的焊接方法：a.全纤维素型下向焊和复合型下向焊以及混合型下向焊。比较普遍的就是使用全纤维素型下向焊技术，不但焊接的效果好，速度也快。b.复合型下向焊，主要热焊层和根焊层运用下向焊的方法；盖面焊和填充主要采用向上焊的方法，该焊接方法比较适合焊接比较厚的管壁，由于焊道薄和热输入低，焊接的速度比较慢，不适合单纯作为下向焊进行使用，一般打底焊应用该方法，效果比较好[3]。其二，手工钨极氩弧焊。利用钨合金棒和金属钨为电极，焊接的过程中，融化焊丝和母材，燃烧电弧的过程中，不融化电极，电弧的长度也不改变，燃烧比较稳定，保护气就是惰性气体氩气，具有很好的保护效果，手工钨极氩弧焊无论是黑色金属和不锈钢，还是合金等，都可以焊接。在较薄管壁和小口径管的焊接中，手工钨极氩弧焊的优势也比较大。但是，对于输油(气)管道施工的环境，手工钨极氩弧焊也有很高的要求，导致该手工弧焊的应用成本比较高，在野外的施工也不方便。输油(气)管道施工中，应该根据实际的情况，全部采用手工氩钨极氩焊，或者打底使用手工氩钨极氩焊，再与其它的焊接方法有机结合起来进行焊接。

（二）全自动焊接方法

随着焊接工艺技术的发展，管材质量也提升了，针对于管壁厚和管径比较大的输油(气)管道，通常采用全自化焊接技术，从当前来看，常用全自动焊接技术主要有三种：药芯焊丝自动焊接技术和实芯焊丝气体保护自动焊接技术以及电阻闪光对焊技术[4]。a.实芯焊丝气体保护自动焊接，焊接原理与极气体融化焊接技术基本相同，操作比较简单，具有很高的自动化程度，防风措施必须具备。此焊接方法对设备具有很高的要求，焊接设备的价格相对比较昂贵，维护和使用难度都比较大；b.药芯焊丝自动焊接技术的原理，类似于实芯焊丝气体保护焊接技术。主要包括两种方法：药芯焊丝自动保护焊接和药芯焊丝气体保护焊接，药芯焊丝自动保护焊接不但对管材没有太高的要求，而且焊接既质量好和速度快，又具有良好的经济性。

（三）半自动焊接方法

半自动焊接技术属于比较普遍的焊接应用技术，主要包括活性气体保护自动下向焊技术和药芯焊丝保护半自动下向焊，半自动焊接技术不但操作方便和焊接质量好，而且焊接速度快和成本低以及对环境也没有太高的要求。

其一，二氧化碳活性气体保护半自动向下焊。在国内通常用的半自动下向焊技术，就是二氧化碳活性气体保护半自动向下焊。利用STT型二氧化碳半自动焊机，通过液体表面的张力完成熔滴过渡，可以控制电流电压波形，通常在单面焊全位置双面成形的打底焊中应用，该焊接方法不但焊接的效率高，焊接成本也比较低[5]。其二，药芯焊丝自保护半自动下向焊。该半自动下向焊的原理，就是药芯高温分解后所放出的气体，就是保护气焊接的方法，熔渣也能够保护熔池，在野外有风环境的作业比较适合。药芯焊丝自保护半自动下向焊可以连续进行作业，从而减少焊接接头的数量，提高焊接的效果，并且电弧也比较稳定，具有良好的成形效果。

总结：综上所述，在输油(气)管道施工与维护中，应用不同的焊接工艺，对管道质量具有很大的影响。从当前来看，我国输油(气)管道施工与维护的过程中，主要应用全自动气体保护焊技术和半自动气体保护焊技术以及手工下向焊接技术等，对输油(气)管道施工与维护中的管道焊接工艺选择和应用进行系统地分析，具有至关重要的现实意义。