浅谈长输管道安装焊接工艺选择

王新妍

（中铁十八局集团建筑安装工程有限公司，天津 300308）

浅谈长输管道安装焊接工艺选择

王新妍

（中铁十八局集团建筑安装工程有限公司，天津 300308）

筛选匹配、合适的焊接工艺对于长输管道安装工程具有十分重要的意义，因此，在实际施工过程中应该根据施工标准、环境要求等对具体施工工艺进行调整，将半自动焊接工艺、自动焊接工艺以及人工辅助焊接进行协调性的组合，在保证焊接质量的前提下提升效率，同时对成本控制进行优化，让工程能够有序地进行。

长输管道；石油工程；天然气输送；焊接工艺

随着管道安装技术水平的不断提升，长输管道的覆盖范围越来越大，它已经成为空运、海运、公路运输以及铁路运输等传统运输方式之外的重要补充。在我国大力实施“西气东输”战略的背景下，长输管道也进入了高速发展期。在长输管道的构建过程中，管道安装工程是十分重要的施工基础，而管道焊接则是管道安装工程质量控制的重要承载。因此，在实际施工的过程中必须对施工现场环境进行全面的考察，并对设计数据进行相关的采集，在妥善分析之后筛选并组合适当的工艺技术，让管道安装工程的质量得以保证。

一、长输管道安装焊接工艺概述

长输管道安装焊接工艺有多种类型，但在一般施工中，主要采用手工下向焊结合半自动焊工艺。在下向焊工艺实施的过程中会使用到特制的纤维素焊条，这种焊条相对于其他种类的焊条在焊接速度上具有明显的优势，在焊接过程中也具有很好的稳定性与可塑性，这也使得手工下向焊接所得到的最终建筑产品具有很高的合格率。另外，该方法消耗较小，利于成本控制。为了能够提升下向焊工艺的水平，让得到焊接产物具备更好的质量，首先应该对坡口及其内外侧表面的杂物进行专门的清理，若发现裂痕、夹层等，要及时进行针对性的处理，让坡口表现出金属光泽。在对坡口进行修正的过程中需要对坡口进行打磨，保证坡口实际参数与标准参数相契合。在施工完成后应该做好相关的清渣工作，让接头点处于平整的状态。在某些特定情况下可以结合双联管焊接工艺进行施工，以此来提升焊接效果。当然部分工程中由于施工规模较大，施工环境较为复杂，此时就会考虑采用手工焊接作业的方式来进行焊接工作，这也能够充分发挥手工焊接的灵活性特点。

二、影响长输管道安装焊接质量的几点因素

1.夹渣

在长输管道安装焊接的过程中很容易出现夹渣。夹渣形态各异，具有一定的不规则性。当使用药芯焊接的过程中，在焊缝表面会出现一层熔渣，如果未进行及时处理，熔渣在浮出表面时就已经冷却，从而停留在金属内形成夹渣。若夹渣数量过多将大大地降低焊缝的质量，并导致裂纹的产生。当焊丝角度设定不合理、运条速度不稳定、清渣工作不彻底时均会带来夹渣。当然，电流的稳定性与其也具有密切的关联，若电流出现波动特别是电流过高时，很容易产生夹渣。

2.焊瘤

在实际焊接的过程中，如果速度不均匀特别是速度过快，很有可能会带来焊瘤。若操作手法不适宜，也会造成咬边，同时也会产生焊瘤。

3.裂纹

当焊接头出现裂纹时，将会使焊接质量大幅下降。造成裂纹的主要原因还是焊接操作手法以及焊接材料筛选不合适。当保护电弧不能达到标准时，很容易产生裂纹。另外，保护气体单位流量不足时也容易造成裂纹。在焊接的过程中，电流以及电压的控制也是十分关键的步骤。如果电压过高、电流太大，则会造成焊丝受热不均导致裂纹。当焊丝表面未彻底清洁时，也会影响到焊接的质量，同时母材杂质含量不合标准也会带来裂纹。

4.气孔

一般情况下，气孔出现在焊缝内部，若气孔过多或过密将很容易破坏焊接结构，从而降低整体焊接质量。当一定量的气体从凹坑出现时，在半熔融熔渣存在的情况下会受到抑制，这样就很容易出现熔融金属向下凹深，一旦金属遇冷凝固时，将会出现气沟并导致气孔的出现。

三、结合工程实例对长输管道安装焊接工艺选择进行探析

某管道是西气东输工程中的重要管路之一，从新疆至上海全长共4000公里，管路直径范围为960至1020毫米，厚度主要有三个规格即为17.5毫米、21毫米和26.2毫米，输气压力为10兆帕，每年输气量超过1万立方米。在管道建设的过程，中主要采用的是钢级X70钢管。一级地区采用螺旋缝埋弧焊钢管，管厚为14.7毫米，其他地区采用VOE钢管以及JCOE钢管，厚度为17.5毫米、21毫米和26.2毫米。该管道有很大一部分处于沙漠、戈壁地带，其地势较为开阔。结合管道实际情况与施工环境，在进行焊接的过程中以全自动、半自动焊接方式为主，对于某些特殊局部管道采用手工电弧焊接，以此来保证施工效率，同时保证管道整体质量。结合上述施工概况，对管道安装焊接工艺进行合理的筛选。具体如下：

1.自动焊接工艺

对于部分结构较为稳定且固定性良好的管道可采用自动焊接工艺。在实施自动焊接的过程中，需要让焊接小车进行稳定的围绕管壁运动，并在焊接小车的带动下让焊枪能够进行规律性的运动。当然，自动焊接工艺类型也较为繁多，在采取自动焊接工艺的同时需要根据实际环境对工艺进行调整。自动焊接工艺主要包括以下几种：（1）双焊炬活性气体保护自动焊。运用该方法的自动焊机为P600双焊炬全自动焊机以及PAW3000双焊炬自动焊机，其中P600型在生产效率上以及成本控制上具有优势。首先，它能够进行基本的单、双焊炬调节，其次，它还具有电弧跟踪、智能编程、智能数据整合处理等多方面功能。通过触屏操作来进行具体操控，这样也就大大地提升了人机互动水平。另外，P600型自动焊机采用了对称式设计，并根据人体工程学原理进行了优化，这样也从一定程度上减轻了焊接工的工作负担。通过交互式数据操控，能够大大地提升焊缝的质量，让焊缝达到相关标准要求。（2）单焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊。该方法是运用最为普遍的一种自动焊接工艺。该工艺成型较为美观且焊缝的致密性也较为理想，具备了很高的焊缝强韧性。另外，在使用该工艺进行作业的过程中并不会给相关工作人员带来很大的负担，焊接环境也较为理想。在上述工程中，采用PWT-CWS. 02NRT焊机来实施该工艺。此焊机能够让填充、盖面焊、根焊工作保持高度一致性，这样也就让管径限制缺陷得到了很好的解决。该机器携带了MIG/MAG焊接系统，在人机交互方面具有很大的优势，给人工操作带来了很大的便利。在实际焊接过程中，PWT-CWS.02NRT焊机分别采用了行走电机、送丝电机等来对焊接小车进行有效的控制，通过适配传感器对管道环缝的工艺参数进行调配，并利用工作站配套软件对焊接工艺参数和焊接线能量进行计算，提升了整体性的焊接效率。（3）多焊炬管道环缝自动内焊机根焊。对于部分管径较大的管道（外径超过813毫米）采用多焊炬管道环缝自动内焊机根焊效果较好。该焊机一般配置了六至八把焊枪，半数以上焊枪可以同时进行作业，这就大大地提升了焊接效率。

2.半自动焊接工艺

在以上管道施工过程中，将半自动焊接工艺与其他工艺进行结合，取得了较好的效果。其主要方式包括了以下几种组合：（1）STT半自动根焊结合PAW2000外焊机填充。在实际焊接作业中，管路直径为1016毫米，厚度为17.5毫米，从整体情况来看，一次焊接合格率为93%左右，但是焊接速度不如自动焊接工艺，磨合程度还有待提升。（2）盖面焊以及STT半自动根焊结合APW-Ⅱ自动焊，一次焊接合格率为95%左右。该工艺一般是针对于大、中口径管道外环缝热焊道所使用，另外对填充焊道、盖面焊道的焊接也具有较好的焊接效果。

以上组合工艺均涉及到了气体保护实心焊丝半自动焊。该技术与常规技术如CV、CC相比具有较为明显的差异。其技术基础为宽带控制设备以及电流控制设备，根据实际电弧要求来进行瞬间输出调节。在保护气体方面，一般选用二氧化碳或者二氧化碳配合氩气，从而保证焊接的稳定性与持续性，该方法最适合于下向焊接。另外，自保护药芯焊丝半自动焊也是半自动焊接工艺中较为常见的类型之一。其焊接效率、焊接质量、焊接性能以及适应性均比较理想。即便在低温条件下，该方法也能够保持良好的韧性，通过对药芯成分进行调整，同时提高其中的镍含量，以及铝含量让整体韧性得到有效的提高，这也使管道焊接在恶劣环境下得以实现。

3.人工辅助焊接

在某些特定管道的焊接过程中，由于某些特殊因素影响，需要进行人工辅助焊接。在以上工程中，主要采用了药皮焊条电弧焊方法进行。该方法操作较为简单，且脱渣容易，焊缝韧性也较为理想。焊条一般是用高纤维素材质，此类焊条具有很好的成型效果，具有优秀的熔透能力，熔敷速度较快，对熔渣下淌以及铁水下淌能够进行有效的控制，这也使其在长输管道环焊缝的根热焊与根焊中具有良好的作用。

筛选匹配、合适的焊接工艺对于长输管道安装工程具有十分重要的意义。因此在实际施工过程中，应该根据施工标准、环境要求等对具体施工工艺进行调整，将半自动焊接工艺、自动焊接工艺以及人工辅助焊接进行协调性的组合，在保证焊接质量的前提下提升效率，同时对成本控制进行优化，让工程能够有序地进行。

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TD

A

1673-0046（2014）3-0173-02