天然气长输管道焊接质量的控制措施研究

袁常轩

（国家管网集团北京管道公司维抢修分公司，北京 102100）

石油天然气的发展让我国的长输管道朝着大口径、高压力和高级别的方向发展，且不同级别钢的研制和应用也对管道焊接提出了新的要求。对此，我们需要明确石油天然气管道焊接的具体标准，明确管型选择、需求等，然后从技术角度确定焊接过程中如何改进质量，如何保障材料性能。

1 天然气长输管道焊接质量影响因素

1.1 工艺技术

管道焊接本身要遵循相应的技术标准与焊接工艺规程，这些都直接关系到管道焊接的质量。例如，按照GB50236-2011的有关规定，焊接工艺评定需要在正式操作之前就完成。如果评定结果符合焊接工艺的具体要求，那么就能在给出报告前提下按照相关规程展开施工。可以看到这部分内容是管道焊接操作时的主要依据，其中也规定了管道焊接方面的技术参数和人员操作要求，例如，焊接电流需要满足一定的要求才能避免烧穿或咬边缺陷，此时，焊接人员的操作技术也应该达到相应的水平，防止出现质量缺陷和其他有关问题。世界范围内的天然气运输应用最多的方法就是通过管道输送所实现，所以相关的工艺技术直接关系到未来天然气领域内的高质量发展。

1.2 焊机

管道焊接的过程中，焊机的型号与工艺的匹配程度会直接关系到长输管道焊接质量，特别是电流和电压的稳定性与焊接电流整体效果之间密切相关。焊机设备作为专业性非常突出的工作仪器，使用的各类仪器设备与焊机运行情况都要进行合理控制，确保焊机处于稳定的工作状态下。

1.3 材料与环境

焊接材料本身包含着诸多化学成分在管道焊接区域，如果材料不符合相应标准或是局部应用过于集中，此类质量隐患就会直接关系到管道的运行质量，所以材料环境应该成为施工之前的首要工作。从环境角度来看，现场施工受到气候条件的影响非常明显，长输管道在露天环境下出现质量问题的可能性比较高。例如，长期处于低温环境中，会让管道焊接部位有裂纹产生地风险；长期处于湿度较大的环境下，会让空气中的水分明显增加，让焊接部位出现气孔等质量问题。需要注意的是，当前管道面临的挑战是在高寒或地质灾害恶劣环境下建设长距离和大流量的输气管道，保障材料强度将成为今后，工作的主要趋势。我国西气东输工程开展时间较早，时至今日已经能满足国外的技术水准，因而需要研究更高层次的技术储备工作。

2 焊接性能控制方法

2.1 工艺控制

在工艺控制方面，管道焊接工作开展之前，企业内部需要组织焊接人员参与技术培训和上岗前考核，经过考核评定合格者才能展开管道焊接工作。相应的技术人员应该展开经常性检验，如果发现焊接有违规行为或其他技术缺陷，那么需要建立相应的管控机制。例如，在焊接之前，技术人员应该对管道工程的施工状况进行全方位了解，并且根据测定的数据对焊接作业方案，建立更加科学有效的预警措施。例如，对焊接工艺科学性的评估工作可以根据评定得出的结果做好规划，在施工阶段也应按照规定展开每一步操作。具体来看，管道焊接之前应该使用坡口机先加工出规程所要求的坡口形式（如U形、V形等），坡口两侧使用角磨机除锈后，利用电加热带或者火焰加热先进行预热，达到规程要求的温度。整个焊接过程中，要事先检测是否含有（铁锈、油污等）杂质，且预热应达到规范要求温度避免裂纹情况，焊接结束后要及时进行热焊，同时避免刮风等其他因素影响焊缝质量。热焊填充选择半自动焊接方法，焊缝厚度维持在3mm左右。盖面焊接过程中，颜色要保持与管道颜色相近，焊缝过渡区域应维持自然。盖面表面产生的残留物只需及时清理做好保温防腐工作，特别是在冬季或夏季施工结束后，要采取温度控制措施，预防出现裂纹或其他质量问题，外观有缺损要及时修补。焊接技术人员除了按照焊接工艺指导要求，做好监督外，电焊的电压电流、预热、热处理和其他参数都应该做好原始记录以便于展开后续研究。焊接单位内部可以采用循环控制方法，对焊接的技术因素进行严格控制，以便及时发现问题并采取处理方案。在选择焊接技术和焊接工艺时，一定要根据焊接评定报告的结果选择技术措施，每一层焊接面完成后应先展开严格检查再采取后续的控制方案。

对于全自动焊接工艺，为了保证焊接质量要求，根据施工的具体情况制定焊接质量保障措施。以常见的CRC管道来说，全自动焊接工艺会采取气体保护，抗风能力比较差，在现场焊接过程中，要在每个管断端部加装盲板保护，避免因其他因素导致焊接缺陷。另外，要根据坡口精度与间隙要求进行组对，坡口不均匀、组对间隙不合理都会引起未焊透等类似的焊接缺陷问题。此类焊接工艺焊接厚度较薄，盖面焊时仰焊部位可能产生咬边问题，这时可以调节焊丝伸出长度、焊接速度等工艺参数，从多个角度做好技术措施和施工管理，为后续的缺陷定位查找、消除提供有效保障，可以根据现场的施工状态安排人员做好调节。

2.2 设备选择

焊接设备在运行之前需要向监理方进行申请，经过验收合格后的设备才能在管道焊接中投入使用，与此同时，各类设备都应该安排人员进行操作检查，定期对设备的维护和保养工作展开处理。例如，焊机使用要做好台账，目的在于确保焊机设备可以在管道焊接中正常稳定运行，一方面避免设备带病工作，另一方面减少对工程质量产生的威胁。每次焊接工作开始前，需要查看电流表和电压表的相应的数据是否正确，确保各项设备在工作时全部完好。如果设备存在问题应采取快速解决方案，原因在于使天然气管道运输的多为有毒物质，如果不采取有效措施，必然会引发安全风险，给设备和人员带来严重的威胁。

2.3 环境控制

在环境控制方面，施工单位要做好施工环境的协调规划，在不同环境条件下选择不同的管控措施。雨天施工需提前做好雨水防护，或是使用液化气将受到雨水影响的焊口烘干。如环境湿度已经超标，可以先在防雨棚的底部铺好防护隔湿毯，作业区也覆盖好隔湿毯避免地面过于潮湿而影响管道焊接过程。如有挡风棚，内部干燥度也应做好保证，焊接前就需将焊口附近水全部擦干净，进行预热。企业在这一方面可以委托专业的机构对管道焊接环境进行提前勘察控制，或是选择自动化调节方法，严格落实无损检测与质量评定机制，确保环境要求稳定，焊接合格率保持在较高水准。

2.4 自动焊接系统设计

自动焊接系统由内焊机、对口器组成，可以自动在管内对口然后固定管线端头，使用多个焊接机头进行打底焊，焊接工艺全部以远程自动控制进行，可以直接选择驱动系统来保障整个长距离管线的工作稳定性。系统内部的速度提高后，配备内焊机的焊接系统可以直接展开双面焊，不仅效率有所提升，且管道服务更加完善。例如，使用内焊机先进行打底焊后，可以利用微处理器控制焊接小车，以调整焊接速度、电弧电压、送丝速度等，同时还能够计算热输入等参数。总而言之，系统在使用之前都需要进行焊接工艺评定，工作已确定不同的焊接参数，专业的焊接评定机构会根据力学性能试验的结果来做好检测，且焊接过程需要对多个参数进行多次测量，借助计算机控制系统完成参数设定。这样一来，才能让参数变化，始终保持在焊接工艺评定允许的范围内，提升系统操作的便捷程度，也能确定合格的焊接工艺参数。

3 结语

未来的天然气长输管道焊接质量控制工作，需要严格按照管道运行的技术要求做好规划，目的在于满足标准模式下的工作性能。针对常见的长输管道类型，未来的工作实践环节需要对焊材、焊接工艺和环境因素进行更加深入研究，寻求更加合理的焊接技术和焊接工艺参数，以便于生产出机械性能满足标准和设计要求的焊机设备，确定施工流程，服务于油气管道建设工作。