油气管道焊接工艺及质量控制

油气管道焊接工艺及质量控制

杨文忠

包头职业技术学院

在油气管道焊接过程中，应用较多的主要是手工下向焊、全自动向下焊、组合焊以及低氢焊条下向焊等焊接工艺。油气管道焊接大部分采取半自动焊、焊条电弧焊等方法，不同的焊接方法在具体的管道焊接操作中有各自的特点。为确保焊接质量，要做好焊接前的准备工作，遵守焊接标准及制度性规定，规范焊接操作过程。

油气管道；焊接工艺；焊缝；质量控制

油气管道相互间主要是通过焊接工艺实现连接，并且其已经从之前的手工焊过渡到了自动焊。当前油气管道焊接施工过程中，气体保护半自动焊接技术的应用越来越广泛，油气管道建设今后发展趋势主要是工作压力大、厚管壁以及大口径管道的建设，先进的管道焊接工艺及高质量的焊接技术可为油气管道正常运行提供有力保障。

1 焊接工艺技术

1.1 手工下向焊

依据焊接顺序，管道焊接先后涉及根焊、热焊、填充焊以及盖面焊等四大工序。在实施根焊操作时，一般选择直拉式运条，如果熔孔较长或间隙较大，为避免温度过高导致烧穿现象，推荐往返运条；热焊利用热量输入来维持焊道温度，以避免出现开裂等问题；填充焊支持单道及多道等不同方式，在焊接过程中需要把握焊层厚度，运条横向摆动，完成焊接之后要确保焊道低于坡口0.6 mm左右；盖面焊的优势主要是焊道更加坚固、美观，通常选择摆动焊接手法。

1.2 全自动向下焊

全自动向下焊管道焊接工艺技术一般选择电弧为热源将焊丝及钢管熔化，在焊接过程中为有效隔离有毒气体，会不断向焊接区输送保护气体。此种焊接工艺技术的优势在于容易实现焊接区保护，可以随时对焊接区进行观察，生产效率较高，操作难度低，有利于实现控制。

1.3 组合焊

在采用组合焊时，为确保焊接效果，环缝焊接往往会选择多种焊接方法实现。在管道焊接操作过程中，一般根焊及热焊选择纤维素焊条下向焊；盖面及填充选择上向焊，同时要注意将壁厚控制在合理范围内；对于管道口位置，一般推荐使用下向焊工艺。如果焊接处的管壁厚度较大，焊接层数就越多，焊接用时越多，从而降低施工进度。所以，如果管道壁的厚度在17 mm以上，推荐将上向焊与下向焊两种方法配合使用。

1.4 低氢焊条下向焊

低氢焊条下向焊选择的焊条是低氢型，选择低氢焊条下向焊工艺进行焊接操作，焊缝熔合金属的含氢量会控制在每百克4.9 mL以下。低氢焊条下向焊的优势主要是不易发生断裂问题，并且具有较强的低温韧性，一般在容易受到H2S腐蚀或者温度极低的场合推荐选择此种焊接工艺。采取根焊的焊接方式时，焊口组对及坡口尺寸精度决定了应选择低氢焊条，如果选择纤维素焊条，就容易发生未焊透、内咬边或者未融合等问题。所以，一般在油气管道焊接操作实践中，不会单独选择低氢焊条下向焊工艺。

2 焊接质量控制

为确保焊接质量，要做好焊接前的准备工作，遵守焊接标准及制度性规定，规范焊接操作过程。

2.1 焊接前准备工作

（1）仔细检查焊接口，并对其进行彻底清理。检查焊件坡口大小及型号是否与图纸相一致，是否达到焊接工艺标准，管口形状的椭圆度是否符合相关规定；应确保被焊位置外表光滑且均匀，没有起鳞问题。除此之外，渣垢、磨损、锈迹以及油污等也会对焊接质量造成极大影响，必须进行仔细检查，避免出现上述现象。确保焊接坡口外侧至少5 cm之内的清洁度。

（2）焊接前预热。预热是进行管线焊接的一道重要工序，实施预热的目的是避免在焊接过程中由于温度过高或过低而出现裂纹或者应变脆化。在焊接操作中，应严格依照焊接工艺具体要求来控制预热温度。预热之后，焊接接头冷却速度会降低，冷却时间相应延长，这样有利于氢的排放及扩散，避免出现氢裂纹。

2.2 焊接技术标准及制度性规定

首先，在正式施工之前，应对企业制定的管线建设标准及规范进行了解，严格依照该标准开展管线建设图纸设计工作，这样可以确保所设计的管线建设方案顺利实施。

其次，从实际需求及现实情况出发，制定相应的操作规范及制度，并结合具体的实践情况不断进行改进和完善。必须构建起科学完善的质量保障体系及质量控制机制并严格践行，严格把控操作人员资质关，保证工作人员资质达到既定标准；除此之外，还应不断提升施工人员责任意识及规范化操作观念，使其严格依照相关规范及制度操作，切实履行好本职工作。

最后，严格材料检查工作。此处所谈及的材料主要指的是开展油气管道焊接工作过程中所使用到的各种型号的管材及焊材。要明确指定材料检查工作人员，由其专门负责材料检查工作，并对其材料检查工作的具体权限及相应的责任作出明确规定；对于材料检查人员而言，必须严格依照具体的操作规范对相关各种数据进行保存，材料型号及规格等要达到相关规定的标准及要求，并且与设计图纸相一致。

2.3 焊接操作过程

必须严格依据具体的操作规定及要求开展油气管道焊接操作工作。焊接电流的大小对管道焊接质量具有直接关系，如果焊接电流过低，就会造成母材金属加热不够充分，进而导致夹渣或者未焊透等缺陷；但这并不意味着焊接电流越大越好，如果焊接电流超出正常范围，就会造成母材金属坡口两边位置出现咬边或者烧穿等缺陷。因此，必须将焊接电流控制在适当范围内，焊接电流控制也是油气管道焊接操作过程中的重点和难点，必须对其给予足够重视。

完成焊接工作之后需要及时对焊缝外观进行检查。检查的内容主要是焊缝外形大小，焊缝不能过大、过高；同时还应关注焊缝高低之间的差值，应将焊缝高低差值控制在一定范围之内。如果焊缝宽度过大或者高度过高，都会对抗疲劳性能造成不利影响，造成焊缝线能量高或者焊接位置受热超标等问题，从而在很大程度上影响焊件的机械性能。在进行焊接操作时，工作人员必须严格遵守焊接工艺基本规范，务必将焊缝外观尺寸控制在合理范围之内，通常情况下，焊缝增宽单边缝及缝余高等不能超出1.5 mm。

对于油气管道焊接工作人员来说，在进行管道焊接操作时，必须牢记焊接操作规范，同时还应重点关注以下几点小细节：①在接头设计、焊接层数、焊接工艺参数以及焊接完成后的缓冷等方面都必须依照相应的操作规范及制度进行；②施工的过程中，要采取有效措施以避免管道内出现穿堂风；③收弧交接位置的焊接一般需要两名焊接工作人员相互配合才能完成，在焊接过程中应注意，最先到达交接位置的焊接操作人员要尽可能多焊一点，这对于另一方焊接工作人员收弧工作的完成具有极大的帮助。

3 结语

目前油气运输普遍选择安全且经济的管道运输方式，油气管道焊接工艺成为讨论的焦点课题。在油气管道焊接实践中，应用较多的主要是手工下向焊、全自动向下焊、组合焊以及低氢焊条下向焊等焊接工艺。油气管道焊接大部分采取半自动焊、焊条电弧焊等方法，不同的焊接方法在具体的管道焊接操作中有各自的特点。当前在我国所开展的油气管道焊接操作实践当中，使用较为普遍的主要是半自动焊方法，全自动焊刚刚进入工程应用阶段，未来将会在大型油气管道焊接实践中被更多地采用。

（栏目主持 杨 军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.019