我国长输管道建设对焊接技术发展的需求

隋永莉

我国长输管道建设对焊接技术发展的需求

隋永莉

【摘要】文章主要论述了我国长输管道建设中应用的主要焊接技术以及未来发展趋势，同时探讨了长输管道建设对焊接与切割装备的需求。

1. 我国长输管道建设中应用的主要焊接技术

我国钢质管道环焊缝焊接技术经历了几次大的变革。20世纪70年代采用的低氢型焊条电弧焊上向焊工艺，该方法可适应的管口组对间隙大，采用断弧操作法完成，焊层厚度大，焊接效率低，目前主要用于站场的小口径工艺管道及一些返修焊缝的焊接。

80年代推广焊条电弧焊下向焊工艺，采用纤维素型焊条和低氢型焊条下向焊。该方法可适应的管口组对间隙小，采用大电流、多层、快速焊的操作方法来完成，焊层厚度薄，焊接效率高。该方法灵活简便、适应性强，同时由于焊条工艺性能的不断改进，熔敷效率、力学性能仍能满足当今管道建设的需要。

90年代应用自保护药芯焊丝半自动下向焊工艺，该方法抗风能力极强，焊接时不需要保护气

体，由送丝机构连续送丝，焊工采用手持半自动焊枪施焊。采用的焊接电流和焊接速度较焊条电弧焊均有较大增加，在提高熔敷效率的同时，减少了接头数量，焊接合格率大大提高。这种焊接方法的设备投资不大，利用率高，投资回收期短，且在焊接质量、生产效率、降低焊材消耗、节约能源等方面具有明显经济效益，非常符合我国的低成本焊接自动化理念，在我国管道工程建设中的应用发展最为迅速。

从2001年开始，随着管道建设用钢管强度等级的提高，管径和壁厚的增大，在管道焊接施工过程中逐渐开始应用熔化极气体保护自动焊工艺。该方法的焊接接头综合性能优良，对施工组织管理要求高，焊接过程受人为因素影响小，焊接效率高，劳动强度小，对于大口径、厚壁钢管以及恶劣气候条件下的管道建设具有很大的潜力。随着自动焊应用平台的逐步成熟，管道自动焊的焊接质量和经济效益都将得到不断提高，并逐渐成为管道建设的主要现场焊接方式。

2. 长输管道建设应用焊接技术的未来发展趋势

（1）管道自动焊技术将逐渐成为未来管道建设的主要焊接方式 随着自动控制技术和电弧跟踪技术的不断完善，自动焊设备设计模块化和配件标准化，以及自动焊应用平台的成熟，自动焊操作将变得更容易，设备生产和维护保养将更加迅速和便捷，熟练的自动焊操作工队伍将不断扩大。这使得管道自动焊技术越来越适应石油天然气长输管道的现场焊接需求，其焊接质量和经济效益都将得到不断提高，并逐渐成为大口径、高钢级管道建设的主要现场焊接方式。

（2）半自动焊和手工焊仍将是管道建设的可选择方法 在口径较小、强度等级较低的管线钢管现场焊接时，自保护药芯焊丝半自动焊和低氢焊条电弧焊的工艺仍将是主要的焊接方法。另外，受地理位置、地形条件、气候环境等外界因素的限制，不利于进行管道自动焊施工的管道，也将使用自保护药芯焊丝半自动焊和低氢焊条电弧焊的工艺。但在应用自保护药芯焊丝半自动焊工艺的管道段，需要对管线钢管的冶金成分进行必要限定，以确保环焊接头的力学性能满足工程要求。

3. 我国长输管道建设对焊接装备的需求

（1）管道焊接技术的进步将继续推动焊接设备的创新 为了能够满足手工、半自动焊等焊接工艺的管道焊接施工要求，焊接设备应具备不同使用环境条件下可靠性高、工艺适应性好、控制面板简单易懂及调节方便等特点。

为满足管道自动焊的焊接施工要求，焊接电源应具有与焊接材料、焊丝直径、焊接参数等相适应的动特性和静特性，减小飞溅，保证焊接过程稳定，减少焊接缺陷率。

（2）管道建设的发展需求将推动高强韧性能焊接材料的研发 随着高强度等级钢管X70、 X80等应用比例的增多，对于环焊接头高强度、高韧性的需要越来越迫切。如何确保自保护药芯焊丝的焊接接头韧性稳定，是焊材研发人员面临的课题，这甚至会影响到此类焊材在长输油气管道建设领域的应用前景。

此外，为保证管道环焊缝的质量稳定性和使用安全性，未来的管道建设将增加自动焊技术的应用比例。全位置工艺性能良好、高强度、高韧性的气保护药芯焊丝、金属粉芯焊丝、实芯焊丝等焊材将会在管道建设领域逐渐得到更多的应用。

随着国产化需求的增加，管道建设领域对高品质的焊接材料需求迫切，目前这类产品主要依赖国际市场，国内有质量保证、品牌影响的产品相对较少，加强高强度、高韧性焊材的国产化研发。

（3）管道建设发展提出了大口径机械化管道切割机的需求随着f1 016mm、f1 219mm及f1 422mm等大口径、高钢级管道建设比例的增多，对于较高切割精度、热影响区域小的机械式管道切割设备具有一定的需求。

目前，我国已建设管道超过10万km，这些管道的日常维护、在役抢修等工作中，需要大口径、高精度、防夹刀的机械式管道冷切割设备。

20150213

作者简介：隋永莉，中国石油天然气管道科学研究院。