浅议长输管道全位置自动焊接施工技术

张呈良

【摘 要】长输管道的大量投入把全位置自动焊接技术应用带入了新时期，本文阐述了长输管道全位置自动焊接技术的技术特点、较传统手工焊的优势及其应用现状，并常识性提出了其发展的新趋势。

【关键词】长输管道；全位置；自动焊接；西气东输；管道口

随着经济发展对能源的需求越来越大，世界各地开展了新一轮的管道建设热潮，为适应长距离、大运量的要求，油气管道也逐渐向大口径和长距离的趋向发展。我国地域辽阔，能源分布不均，对能源大量需求的经济发达地区大多自身能源蕴藏量极低，而且我国地形地貌复杂，使得我国对于油气管道的布置要求特别高。为适应我国油气输送的特点，输送管道不仅要求口径大、距离长， 而且布置复杂，对管壁的厚度和材料强度都要求很高，这使得施工的难度极大。尤其对于长输管道，焊接是其中十分之关键的工序，焊接的质量直接关系到管线以后的使用安全和效率。而对于国内长输管道的高要求，传统的手工焊接方法已经难以适应，亟需寻找一种更优质、高效的焊接工艺来适应时代的发展，于是长输管道全位置自动焊接技术应运而生。

1.长输管道全位置自动焊接技术的概念

全位置自动焊接技术是近些年发展起来的一种比较先进的管道施工工艺，在世界各地都有应用。这种工艺的技术特点就是通过将管道固定不动，让焊接小车带动焊枪沿着管道壁轨道转动，从而实现管道的全位置自动焊接。实现这个过程的基本装置有焊接小车、行走轨道和自动控制系统。保护气体一般用二氧化碳或二氧化碳和氩气的混合气体。为保证焊接质量，可通过修改送丝速度、摆动频率、焊接速度等参数，以使得每台焊机和焊口焊接工艺参数一致来实现。

全位置自动焊接技术的优点主要有以下几方面：

（1）工作效率高。相比于传统的手工焊接技术，全位置自动焊接技术实现了焊丝的连续送进，加快了焊丝的熔敷速度，避免了焊工换条时时间的浪费，而且焊接时层间的杂物清理也更方便，其效率因而大大提高。

（2）焊接质量更好。由于在焊接时有药芯和惰性气体的双重保护，焊道成型更好，各种人为的缺陷也更少，并且，实现自动焊接后，焊接质量就不再受到焊接工人水平的限制，焊接质量更好，尤其对于大口径、大壁厚的管道，比人工焊接的技术优势更为明显。

（3）大大降低了工人的劳动强度。众所周知，焊接是一项劳动强度大、劳动环境恶劣、费神费力的工作，而全自动焊接技术由于实现了焊接的机械化，所以对于工人的劳动强度大大降低，并且，在焊接过程中，全自动焊接技术焊接更为稳定，飞溅现象比较少，烟尘也少，这也改善了工人的劳动环境。

2.施工过程

长输管道全位置自动焊接的施工过程主要包括管口清理、管口休整和组对及焊接管道的安装、焊接参数输入、焊接和检修几个过程。下面一一进行概述：

2.1管口清理

由于长输管道的管径大、壁厚，在应用全位置自动焊接技术时，为适应其流水作业的方式，要先进行管口组对，所以就需要对管口进行清理。一般清理范围为管口附近100mm内，要求将该范围内的尘土、油污、铁锈等污垢全部细心清理至管壁呈现金属光泽为止。

2.2管口修整、组对及安装焊接管道

在清理完管口后，由于管口的坡口角度或者钝边厚的硬度太硬都会造成轨道的损伤，所以在焊接作业前，要对管口的一些集合参数进行测量，包括坡口角度、钝边厚度、管口椭圆度和垂直度等，如果测得的结果不符合要求则应进行休整，以便后续焊接轨道的安装。管口组对并预热后安装焊接轨道时，所用的安装工具要求硬度不高于焊接轨道的硬度，以免对轨道造成损伤。要求安装的焊接轨道与管道表面的距离不大于3mm，与管口端面的距离应小于2mm。

2.3输入焊接参数

焊接轨道安装完毕后，将焊机安装在轨道上，之后要做的就是按照焊接指导书上的要求调整焊枪位置和角度。然后根据现场焊接的要求得出恰当的焊接参数并将其输入到计算机中。

2.4焊接

在上述几个步骤完成之后，接下来就是关键的焊接了。直接启动焊接按钮，焊机就会自动沿着焊接轨道对管道进行焊接施工了。而工人需要做的只是在一旁监视即可，当焊接过程中出现断弧、跑偏等现象时，及时停机并采取纠正措施，直到焊接工序的完成。

2.5检验

焊接工序完成后，拆卸掉焊接装置，然后对焊接的成果进行外观检验，若有不合格的地方，则对其进行手工焊返修或手工焊退修。检修完成后，对现场进行清理，焊接结束。

3.长输管道全位置自动焊接技术应用现状

我国正式将全自动焊接技术应用到长输管道是在2001年5月的西气东输工程上。我国西部地区冬季严寒，夏季酷热，昼夜温差也大，且多为戈壁和荒漠；西北部地区海拔高，气压低；中部地区山势陡峭，地形起伏大；动、南部地区则气温高、多雨潮湿，这些都大大提高了西气东输工程的难度。针对西气东输工程高标准的技术要求，我国石油行业的专业研究所和中国石油管道局共同对大口径、大壁厚、高强度的管道布置技术进行了深入研究，提出采用全位置焊接技术，并对该技术的施工工艺和工艺性能进行了详细的研究和测试，为我国的西气东输工程打下了坚实的技术基础。

近年来，我国长输管道焊接技术通过引进、吸收和创新，已经取得了不少的成就。尤其在西气东输一线、二线、陕京三线等重点工程中的实践研究后，我国已有了自己比较成熟的技术。比如APW-1型管道全位置自动焊机已累计完成了大庆、辽河等油建施工单位合计100多公里的焊接任务，并且焊接一次合格率达到了98%。

4.全位置自动焊接技术目前存在的问题

全位置自动焊接技术并非没有缺陷，在施工过程中，最常见的问题是未焊透和未熔合。这一方面是由于在工艺和设备磨合期内，焊工不能很快的适应坡口和大口径的管道焊接。另一方面是坡口的加工质量和组对质量不怎么适合自动焊机施工。遇到这类情况，建议采用手工施焊。

目前，从整体上看，我国长输管道全位置自动焊接技术跟世界先进水平还有一定的差距，但中国目前一些重大的项目，如西气东输三线、四线、中缅油气管道等，都开工在即，为了更好地完成这些项目的建设，我们需要加紧研究新的焊接材料、新的焊接工艺与方法，以努力赶超世界先进水平。

5.工程实例

2011年，某公司采用10套APW-R-I 型管道全位置自动焊接机设备组成自动焊作业班，然后对20名焊工进行专业培训并考核通过后投入到西气东输施工建设中去。施工中累计完成1252处焊口，包括1016×146管道915道口，1016×175管道337道口，累计长度一千多公里，最终统计所得的焊接一次合格率达到98%，取得了相当好的效果。 [科]

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