油田地面管道施工中的小口径管道下向焊技术分析

于鲲鹏

（大庆油田第四采油厂基建工程管理中心，黑龙江 大庆 163511）

0 引言

受小口径管道焊接特点决定，小口径管道相比传统管道在焊接施工中具有极高的焊接施工难度，小口径管道焊对管道的生产材质，焊接人员的操作水平以及焊设计方案有较高的要求。对小口径管道施工中下向焊接技术在应用中的重点及难点进行分析，对我国小口径管道的安装、维修、维护技术的发展有积极的促进作用。

1 小口径管道下向焊接技术

目前我国油田管线中，小口径管线占比较高么，针对小口径管道进行的焊接施工，一般采用焊条电弧上向焊接或钨极氩弧焊打底，虽然这两种技术在我国油田均以使用多年，技术相对成熟，但在小口径管道焊接的应用中还是存在一定问题，首先焊条上向打底对焊接操作人员的操作水平要求较高，需要较强的人力资源配备，应用空间受限[1,2]。而钨极氩弧焊技术则对焊接设备以及施工现场环境配置有苛刻的要求，同时技术成本较高，施工效率较差。而下向焊接技术则可以很好的解决上述工艺弊端，该技术抗风能力强，对管道口要求较低，同时在较低的能源消耗下就可以获得较大电弧吹力以及熔透能力，同时焊缝质量高，十分适合打底焊接。

伴随纤维素焊条技术的不断成熟，特别是在大口径管道焊接实践中不断优化改进最终大面积普及应用以后，该技术对下向焊接技术在小口径管道的焊接的应用起到了极大的促进作用，纤维素焊条可以有效提高下向焊接的施工效率以及焊接质量[3]。

2 存在问题

上向焊在我国油田管道中应用多年，受气技术操作简单，施工环境要求低等特点，在我国油田应用极为广泛，但在多年的使用中也逐渐凸显出诸多缺点，首先根本成型率较低是其最大的技术缺陷之一，通过探伤工具进行检测可以发现，该工艺的焊道整体缺陷率达到30%，根部焊道中存在大量的单边未熔合、背凹、未焊透等。

针对上述问题，基于我国油田管道焊接的实际需求，对小口径低压管道打底焊接工艺进行改进和革新，内容如下。首先使用纤维素焊条替代传统的酸性焊条，并调整焊接工艺，将上向焊接调整为下向焊接。具体解决措施如下。

2.1 焊条的选用

小口径管线焊接工艺难度高最根本的原因是，小口径管曲率较大，整体的焊接操作难度较高，现阶段使用的酸性焊条一般为3.2mm，导致焊缝宽度较大，焊缝形状控制难度高，对操作水平要求极高，焊接人员一旦水平不足或注意力不集中，会造成多种焊接缺陷，因此应使用直径更小的纤维焊条进行打底焊接，但目前2.5mm纤维素焊条国内产能较小，依赖进口整体成本较高。

2.2 组对方式的确定

传统焊接工艺在管线安装的对口环节中一般使用内对口器设备辅助完成管线对口，但对口器装置对于标准口径的管线对口效果较好，但在小口径管线的对接施工中，由于尺寸不匹配，导致对口效果较差， 因此小口径管线对接应使用根部定位的方法完成对口，目前我国油田管线均采用低碳钢材料铸造，裂纹倾向不明显与根部定位对口工艺更为匹配。

2.3 焊接工艺和操作手法的更新

小口径管线曲率较高，传统焊接工艺的设备参数配置以及焊接手法不再适用，小口径管线对焊接电流有更高的控制要求，需要根据焊接情况进行实时调整，因此自能通过大量的试验以及员工培训以求达到施工需求。

3 应用情况分析

以某油田注水站改造建设工程作为研究案例进行分析，首先在经济效益方面，在使用下向焊接工艺后，施工效率得到了有效的提高，施工过程中成本明显降低，纤维素焊条目前依赖进口价格较高，约为32元/kg，而酸性焊条成本仅为8元/kg，但综合打底效率及质量都到了有效的提高，下向纤维素焊条的焊接工艺经济优势仍十分明显。在社会效益方面，小口径焊条下向焊接工艺在大庆油田应用以后，取得了显著的成绩。

4 结语

目前我国油田进入了开采末期，产能不断下滑，生产成本不断上升，油田企业为了提高自身发展可能，满足我国能源供应需求，加大了石油资源的开发力度，石油储备基站场地建设工程也逐渐密集，这为小口径下向焊接的推广和应用提供了有利的发展条件，从长远看伴随纤维素焊条在我国应用的不断扩大，刺激了焊条市场的发展，许多焊条生产企业纷纷加强此类焊条的生产规模，焊条价格也不断的降低，这对下向焊接技术的推广起到了极大促进作用，因此下向焊接技术必将取代传统上向焊接技术，成为我国管线焊接的主要技术。