石油化工装置工艺管道工厂化预制自动焊技术应用

董亮

摘要：在石油化工装置建设中，工艺管道工厂预制模式的实施，可以大大缩短工艺管道安装施工周期，提高管道焊接质量。管道预制厂一般配备抬线、管道热切割、坡口加工、悬臂自动焊机、熔焊、埋弧自动焊、自动钨极氩弧焊等设备，操作人员约30人。大型石化装置的工艺管道一般以DN80～DN400碳钢和低合金钢管为主，约占工艺管道数量的70%～80%。因此，设计用于DN80～DN400碳钢、低合金钢管道预制生产的设计流程一般是管道预制厂的主要流程，自动化程度最高。标准管道预制厂的日处理能力约为2000英寸直径，月平均处理能力为45000英寸直径。管道预制效率的提高主要得益于采用先进的自动焊接设备、焊接工艺和合理的焊接方法匹配。目前，主要技术是采用RMD技术进行底焊、埋弧自动焊和盖焊。

关键词：石油化工装置;工艺管道;工厂预制;自动焊接技术;应用

1管道自动焊接施工技术介绍

1.1背焊工艺要点

焊接时，定位器带动管道旋转，采用半自动RMD打底焊。电弧始终保持在10～2点平焊位置。焊接时，电弧从焊点缓坡前10mm处点燃，并迅速摆动至坡口根部。请注意，电弧燃烧到凹槽根部，铁水与凹槽根部完全熔合。平焊位置容易出现在焊缝背面，铁水应略微悬挂在坡口两侧，注意观察熔池，不仅要保证熔透，而且不能停留过长的烧穿或烧结，焊接采用小摆动方式，将焊丝停留在坡口两侧，中间快速过渡，避免正面两侧形成沟槽。焊丝和熔池应保持80～85°向前，干伸长度应保持10～15mm。

1.2埋弧自动焊填充和覆盖面的要点

RMD打底焊完成后，悬臂焊机移动到管口，利用位移机旋转，填充埋弧焊的保护层。管道埋弧焊易产生夹渣、气孔、驼峰焊缝等缺陷。同时，由于焊工看不到电弧与工件之间的相对位置，容易出现焊肉偏移，导致夹渣和未熔合缺陷;由于坡口形式和焊剂特性，也很难去除熔渣。要求焊工掌握焊接设备的功能，准确调整焊接参数和焊缝位移，根据经验确定准确的电弧位置。可以采取以下措施来克服它：

（1） 埋弧焊枪固定在管道的12点处，向前旋转20～30mm，适当调整焊接速度，克服管道旋转、焊接参数大、铁水流动性好的缺点，形成驼峰焊缝。

（2） 可适当减小坡口角度，减少填充金属，提高焊接效率，但同时考虑到清渣和焊缝成形的方便，管道坡口应为50-60°。

（3） 注意控制焊接厚度，过厚易造成除渣困难，同时易造成热量集中，接头晶粒粗大，造成焊缝潜在缺陷，每层厚度一般以3～4mm为宜。

（4） 注意接头方法，建议采用错列连续焊接接头，可连续焊接，以完成规则焊缝的焊接，避免多个接头和缺陷。

（5） 在焊接过程中，由于电弧和焊缝不易观察，应特别注意电弧的水平跟踪，以确保焊枪头与焊缝中心对齐，焊工应及时纠正位移调整系统。防止熔池移位造成的缺陷。

2输油管道施工中的自动焊接技术问题

（1） 运营商成本高，专业素养低。我国自主研发实力不足，国内机械设备性能差，使我国依靠其他发达国家的先进技术，从其他国家进口相关机械设备，，但这些进口机械设备的成本比较高，;而且由于我国很多掌握自动焊接技术的专业人才相对较短，很多操作人员的专业素养较低，企业不得不花费大量的时间和金钱来培训操作人员;许多企业将迁居第二，大量雇佣劳动力进行手工焊接，但这不利于推动自动焊接技术在石化管道建设中的应用。

（2） 推广使用时间相对较晚，范围相对较小。大概在上世纪90年代，我国一些石化施工企业逐渐吸收和引进了自动焊接技术，其使用时间与发达国家相比，已经很晚了，而由于那个时代国际政治关系复杂而敏感，对中国的态度受到许多发达国家的抵制，因此，自动焊接技术在中国石化工程建设中相对薄弱，自动焊接技术难以在全国范围内有效推广。其中最重要的原因之一是我国自主研发的自动焊接设备质量和性能较差，高质量的自动焊接设备性能依赖西方发达国家。

3自动焊接技术在石化管道施工中的应用

3.1长输管道施工采用自动焊接技术。长传动全位置自动焊接技术。长输管道全位置自动焊接技术是管道机械化作业中常用的一种焊接方法。长输管道全位置自动焊接设备包括外焊机、内焊机和双焊枪外焊机。管道全位置自动焊接技术的最佳工艺是多采用内焊枪焊接和双焊枪焊接机，该工艺的组合可以很好地适用于平坦的地形，该工艺的工作效率非常高，管道全位置自动焊接技术在长输管道建设中推广十多年，其效果是明显的，但该技术的实际成本较高，因此仅在少数地区适用和实施。② 长变速器全位置半自动焊接技术。管道全位置半自动焊接技术分为三种具体的技术，首先是跌落精密过渡技术，该技术是研发创企业，其工作原理是检测短时电流的时间，然后用来改变焊接电流和电压，是一种动态控制技术，可以从根本上保证成形和效率。其次，美国林肯公司开发的半自動实芯焊丝气体保护焊技术可以分为几个不同的阶段，对熔滴到熔池的过渡进行准确的控制和把握，促进焊缝根部位置的快速、良好的形成。最后一种半自动焊接技术是自保护药芯焊丝半自动焊接技术。其原理是利用焊条药芯产生的气体保护熔池，不添加额外的保护气体，通常用于野外作业，适用于填充焊缝和保护层，也是我国长距离管道焊接的重要手段。然而，焊缝冲击值的较大分散会导致焊接质量、稳定性和可靠性较差。

3.2炼油化工厂建设采用自动焊接技术。20世纪90年代中期，中国炼油化工建设企业的一部分采用自动焊接技术，也催生了管道预制技术，有利于防腐底漆涂装、管道除锈、坡口加工和自动焊接等工程的发展。采用埋弧焊和气体保护焊技术，加上每个焊接站的位移装置和管道旋转，有助于实现水平旋转时的完美焊接，从而显著提高建设项目的整体效率和水平。在许多情况下，为了更好地满足复杂多变的工程环境条件，有必要将预制生产线划分为由多个容器组成的模块化模式。目前，大多数管道预制厂只采用自动焊接技术焊接旋转焊缝，而固定焊缝的焊接工作采用人工操作，这对生产效率和生产质量也有重要影响。未来，自动焊接技术需要找到相关的解决方法。

4结论

中国石化管道建设工作中采用自动焊接技术可以有效提高石化管道的焊接效率和水平，自动化焊接技术时代的到来，已经从事焊接材料生产，焊接设备的生产和焊接工程施工企业应更加重视自动焊接技术的应用，不断提高自身的技术研发实力。分析了石油化工管道建设中的环境变化和焊接材料质量问题，提出了自动焊接技术的研究发展方向和发展前景，希望从事自动焊接技术的相关人员能够引起重视，促进我国自动焊接技术的不断发展。

参考文献

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