氩弧焊在石油天然气场站上的应用

蔡小通，费春元

（中国石油青海油田分公司建筑安装公司，青海 海西 816400）

氩弧焊在石油天然气场站上的应用

蔡小通，费春元

（中国石油青海油田分公司建筑安装公司，青海 海西 816400）

本文介绍了石油天然气场站中焊接技术的应用情况，重点介绍了氩弧焊的特点和应用，希望可以对以氩弧焊技术为主的各类焊接技术在石油天然气场站建设中的应用能够起到一定的作用。

氩弧焊；石油天然气；场站

0 前言

随着我国在石油天然气方面的开发建设，储运设施的建设必须跟上开采步伐。因此，在石油天然气场站建设过程中，也要求焊接技术达到更高更新更实用更可靠的要求，为我国的石油天然气的贮存提供良好的条件。在众多的焊接技术中，氩弧焊是一项在此领域有着重大发展前景和应用价值的焊接技术。

1 焊接技术分类与氩弧焊简介

金属焊接方法有40多种，主要可以分为熔焊、压焊和钎焊三大类。

（1）熔焊是指将工件接口加热至熔化但并不加压力完成焊接的方法。在熔焊过程中，大气与高温熔池直接接触，使得空气中的氧气将金属和各种合金元素氧化，另外，空气中的氮气、水蒸汽等也会进入熔池，在冷却过程中形成气孔、裂纹和夹渣等焊接缺陷，使得焊接质量下降，难以达到优良的焊接效果，对工艺水平造成影响。

（2）压焊是在加压的条件下，使得需焊接的两个工件在固态形式下实现原子间的结合，所以又称固态焊接。有电阻对焊、高频焊、散焊压和冷压焊等。压焊的优点是不引入填充材料，不引起金属材料的熔化，所以避免了有害元素的进入，有益元素的氧化，简化了焊接过程，使得焊接安全和卫生条件有很大程度上的改观。另外，压焊的热区影响区也远小于熔焊。

（3）钎焊是用比待焊接工件的金属材料熔点低的金属材料作为钎料，将钎料和工件加热到二者熔点之间的温度，利用已经液态化的钎料来润湿工件，进而填充接口间隙，并且实现与工件原子间的互相扩散，达成焊接目的的方法。

对于熔焊的缺点，人们开始使用保护方法。气体保护电弧焊就是其中一种方法。常用的保护气体有惰性气体氩气，还有二氧化碳等，来隔绝空气。此外，在焊皮中加入与氧气反应活跃的钛粉，在焊接过程中实现脱氧，避免锰、硅氧化，这类技术常用于钢材焊接。

氩弧焊打底焊接的质量是比较好的，而且焊接后背部无焊渣，适用于场站、储罐工艺管道的安装，或者是管径小管壁厚度比较小的工艺管道。但是在风速大于1m/s的情况下，氩气的保护作用减弱，容易产生气孔，这是氩弧焊的缺点所在。所以，在风速较大的情况下，即使采用防风措施，也不能很好的保证焊接的质量。

2 石油天然气场站上焊接技术的应用现状

目前，从焊接设备的角度来看，国内的油气田使用的设备以一机多用的直流弧焊电泳为主，这类设备具有多种用途，如焊条电弧上向焊、焊条电弧下向焊、二氧化碳气体保护焊、药芯半自动焊等功能，部分设备还可以进行氩弧焊。国内品牌有川焊、时代、运达和熊谷等，而国外则有林肯和米勒等焊机。

在材料方面，选择的金属材料要达到石油气场站设备需要的强度、塑性、硬度、韧性等各项技术指标的要求。手工焊条电弧上向焊条以国产为主，碳钢焊条、不锈钢焊条、低合金钢焊条、堆焊焊条、钼和铬钼耐热钢焊条、低温钢焊条等十一大类。工焊条电弧上向焊条则以国外生产的油气管道专用焊条为主，主要是纤维素型和低氢型两种。关于焊丝，国产和非国产都有使用，有二氧化碳气体及氩弧焊填充焊丝、自保护药芯焊丝、埋弧焊丝等等。焊接使用到的气体包括氩气、二氧化碳、二氧化碳和氩气的混合气体、氧气和乙炔等。

在技术方面，考虑施工实际情况，要确保工程中工件的焊接质量，有效的组合焊接技术是必由之路。例如将焊条电弧下向焊和二氧化碳气体保护焊结合起来，同样，氩气保护焊接也可以与之进行组合。

在焊接工艺方面，组合焊接工艺对坡口的要求与非组合焊接类似，一般采用单边V型坡口即可。当管壁较薄时，可以采用30°±0.5°的单边V型坡口。当焊接材料的厚度大于14mm时，可以选择22°±1°的单边V型坡口。

3 氩弧焊的特点及技术要求

当氩气的纯度达到99.999%时，完全可以满足焊接的使用要求。当气瓶内的压强0.5MPa时，应该停止使用，因为水含量有所增加。氩气流量是影响保护效果的另一个重要的影响因素。流量的大小直接影响焊缝的质量。当氩气的流量过大的时候，不仅造成对氩气的浪费，另外，过大的氩气流还会产生紊流，将空气卷入，适得其反。当氩气流量过小时，又难以排除周围的空气，空气入侵熔池，造成气孔等。所以，确定合适的氩气流是氩弧焊的关键所在。另外，还应该考虑实际操作情况和环境，例如风速的因素。

另外，确保气路通畅、选择合适的喷嘴直径都是不可忽视的影响因素。

氩弧焊另一个重要组成部分就是电弧，关于电弧，要考虑即钨极的伸出长度和电弧长短。钨极伸出过长，保护效果降低，伸出过短，影响焊工操作视线。电弧的长度过长，增加喷嘴和焊件的距离，使得保护效果降低，电弧过短，焊丝和钨极易接触发生短路。这些可以通过经验公式的计算确定，并且应该结合实际操作进行调整。

4 结语

目前而言，我国国内尚不能生产一些石油天然气场站建设中必须的特种焊材，这限制了我国石油天然气储运的发展步伐。另外，对于焊接人才而言，一个焊工掌握一种焊接技术相对容易，但是要熟练掌握多种焊接技术则比较困难。而且当下焊接向着组合化方向发展，对焊工的技术掌握种类、熟练程度要求进一步提高。社会发展脚步加快，要求工程进度也要不断提速，对于焊工的焊接速度、焊接精度也在提高。国家政策要求建成资源节约型社会，对焊接过程中的资源利用率也提出了高的要求。所以，要将氩弧焊成功的应用到我国的石油天然气场站的建设中，仍需我们付出大量的努力。加大技术创新和人才培养的力度，才能将氩弧焊游刃有余的应用到石油天然气场站建设中。

［1]薛志惠.氩弧焊在液化石油气储罐站工艺管道上的应用，天津燃气，2001年第2期，第13-14页.

［2]刘明辉，张广华，艾云.混合焊接工艺在热力管道的应用，石油化工设备，2009年8月第38卷增刊，第24-25页.

［3]穆学礼.组合焊接技术在油气田地面工程建设中的应用探讨，科技视界，2013年04期，第59、46页.

［4]薛振奎，隋永莉.焊接新技术在我国管道建设中的应用，焊管，2010年4月第33卷第4期，第58-61页.

蔡小通，男，研究方向：石油天然气站内工艺管道的焊接。