长输管道安装焊接方法现状及展望

尹长华 ，高泽涛，薛振奎

(1.中国石油天然气管道局，河北 廊坊 065000；2.油气管道输送安全国家工程实验室，河北廊坊 065000)

0 前言

世界管道工程近十年来飞速发展，管道敷设从平川走向高山、沙漠和大海；从温带、热带走向极地；输送压力从4 MPa以下提高到10 MPa以上；管径从低压小管输送到高压大直径输送；管道用管材从A、B级的碳素钢、C-Mn钢发展到高强度级别的X80、X100和X120微合金化控轧钢、调质钢；输送介质从甜气到带有腐蚀性混合物（H2S、CO2）的介质等。管道建设的飞速发展带动了管道焊接技术的快速进步。长输管线安装焊接方法经历了传统药皮焊条和手工钨极氩弧上向焊→单焊炬熔化极活性气体保护半自动下向焊和单焊炬埋弧自动焊→高纤维素型和铁粉低氢型焊条下向焊→自保护药芯焊丝半自动下向焊和熔化极活性气体保护单焊炬下向或上向自动焊、闪光对焊→熔化极活性气体保护多焊炬下向自动焊（如双焊炬自动外焊机、8焊炬自动内焊机等）和多焊炬埋弧自动焊（如双丝埋弧焊）的进展历程。相信不久的将来，野外移动式高效多联管工作站、单弧多丝气保护自动焊、激光复合自动焊、电子束焊、窄间隙气体保护自动焊、弧焊机器人等高新技术也会逐步应用到长输管道领域当中，实现长输管道焊接技术的重大变革。

1 长输管道安装焊接方法现状

目前，长输管道安装焊接方法主要有以纤维素焊条下向焊和铁粉低氢型焊条下向焊为代表的焊条电弧焊，以STT(Surface Tension TransferTM)技术气体保护实心焊丝半自动焊和自保护药芯焊丝半自动焊为代表的半自动焊，以及以单(双)焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊和多焊炬熔化极活性气体保护全位置内焊机根焊为代表的自动焊三大类。

1.1 手工电弧焊

手工电弧焊主要包括药皮焊条电弧焊和手工钨极氩弧焊。

1.1.1 药皮焊条电弧焊

目前国内外长输管道常用药皮焊条电弧焊有传统低氢型焊条上向电弧焊、高纤维素焊条上向电弧焊、高纤维素焊条下向电弧焊和铁粉低氢型焊条下向电弧焊。

传统低氢型焊条上向电弧焊，具有操作简单、脱渣容易、焊缝韧性高、缺欠几率低等特点，现广泛应用于长输管道的返修焊接和根焊当中，特别是日本神钢开发的代表性低氢型焊条KOBE LB52U φ3.2 mm/LB62Uφ3.2 mm，其单面焊双面成形效果良好，广泛应用于西气东输二线管道工程根焊中。

高纤维素焊条下向电弧焊，因其焊条具有焊接工艺性能好、熔渣量少、吹力较大、熔透能力良好、熔敷速度快、能够有效防止熔渣和铁水下淌、各位置单面焊双面成型效果好等优点，而被广泛用于长输管道环焊缝的根焊和热焊当中。有代表性的焊条如奥地利伯乐公司生产的BOHLER FOX CEL（AWS A5.1-91 E6010）和BOHLER FOX CEL 85（AWS A5.5-96 E8010—P1）焊条，中船重工七二五所研制生产的SRE425G（AWS A5.1-91 E6010）、SRE505（AWSA5.5-96 E7010—G）和SRE555（AWSA5.5-96 E8010—G）焊条等。纤维素焊条上向根焊，则主要应用在管道连头焊接当中。

铁粉低氢型焊条下向电弧焊，因该焊条凝固速度快、铁水流动性和浸润性好、全位置焊时不易下淌、焊后焊缝金属韧性好、抗裂性好，现广泛应用于小口径长输管道和特殊地段的环焊缝填充层和盖面层焊道的焊接施工当中。有代表性的如奥地利伯乐公司生产的BOHLER FOX BVD 85（AWSA5.5-96 E8018-G）焊条、美国林肯公司生产的LINCOLN LH D80（AWSA5.5-96 E8018-G）焊条。

1.1.2 手工钨极氩弧焊

手工钨极氩弧焊，具有操作简单、单面焊双面成形良好、焊缝质量高、焊缝背面不需清渣等特点，目前主要应用于长输管道工程站场各种材料和各种管径的环焊缝根焊中，对于薄壁（≤4 mm）、小管径（0D≤89 mm）钢管的对接，一般采用手工钨极氩弧焊完成各层焊道的焊接。在长输管道干线安装焊接过程中，因其效率低限制了其有效的推广。手工钨极氩弧焊采用的焊丝主要执行GB/T 8110 ER49-1/ER50-6标准采用直径为φ2.0 mm～2.5 mm的焊丝。

1.2 半自动焊

目前在用的半自动焊主要有STT(Surface Tension TransferTM)技术气体保护实心焊丝半自动焊、CMT（Cold Metal Transfer）技术气保护实心焊丝半自动焊、RMD（REGULATED METAL DEPOSITION）技术气保护金属粉芯焊丝半自动焊和自保护药芯焊丝半自动焊四种。

1.2.1 STT(Surface Tension TransferTM)技术气体保护实心焊丝半自动焊

STT(Surface Tension TransferTM)技术是美国林肯电气公司针对根焊成形而开发研制，其相应STT电源输出波形与常规的CV、CC工艺不同。STT电源既不是恒流，也不是恒压，它是一种宽带、电流控制的设备，其输出是根据瞬间的电弧要求而产生的。在此电源的控制下，熔滴实现表面张力过渡。进行STT焊接时常采用φ（CO2）100%或φ（CO2）（15%～20%）+φ（A r）（85%～80%）作为保护气，施焊时具有焊接过程稳定、焊肉厚、熔敷速度快、焊缝含氢量低、飞溅较少、焊缝成形美观、热输入量小、变形小、合格率较高（95%左右）等特点，特别适于全位置下向焊接，目前广泛应用于管道安装焊接当中。

1.2.2 RMD（Regulated Metal Deposition）技术气保护金属粉芯焊丝半自动焊

RMD是指短弧控制技术，它是美国米勒公司开发的一种技术，可实现管道焊接所有工艺，且极为适合野外环境下的施工作业。RMD技术由软件控制的，能够对短路过渡作出精确控制。在焊接过程中，通过对焊丝短路过程的检测，控制短路过程中各个阶段的电流波形，从而控制多余的电弧热量，提高电弧推力，因而能够在根部产生高质量的熔深。RMD软件集成了强大的专家系统，每个程序各个阶段的电流波形根据电流大小自动优化到最佳的电弧特性，具有规范适应性强、电弧穿透性强、过渡频率快、焊接效率高、飞溅小、热影响区小、熔池稳定、容易控制、焊缝两端熔合好，焊缝质量高，而且对大小间隙和错边适应性强，焊道成形更加美观等特点，目前在西气东输二线工程现场焊接根焊当中，应用了RMD技术气保护金属粉芯焊丝半自动焊方法，采用的保护气体为φ(Ar)80%+φ(CO2)20%。

1.2.3 自保护药芯焊丝半自动焊

自保护药芯焊丝半自动焊是一种发展较快的管道安装焊接方法，主要应用于管道环焊缝的填充和盖面焊等情况。自保护药芯焊丝半自动焊之所以能够广泛应用于长输管道焊接施工当中，与其自身的特点是分不开的，主要特点有：

（1）焊接高效高质量。和药皮焊条电弧焊相比熔敷速度快，焊接施工效率可提高33%，焊口合格率较高（可高达95%以上）。

（2）焊接工艺性能好。与熔化极活性气体保护焊相比，药芯中加入了稳弧剂，故电弧软；熔滴过渡形式为细颗粒过渡和喷射过渡形式，飞溅小，焊接工艺性能好。

（3）野外焊接适应性强。自保护药芯焊丝的药粉中含有适量的脱氧剂（如Al、Ti、Si）、适量强氮化物形成元素(如Al、Ti)、适量的造气剂（如大理石、碳酸钡和萤石）、适量的造渣剂（如金红石）和适量改善工艺性能的Li的化合物[1]，焊接过程中形成气渣联合保护，使得自保护药芯焊丝半自动焊抗风能力强（在风速≤8 m/s时可有效焊接），焊接质量高，特别适用于野外管道全位置下向焊焊接。

（4）焊缝低温韧性好。自保护药芯焊丝药芯成分调整方便，针对管道开发的焊丝中含有一定量的Ni元素和Al元素，故低温韧性较好，适用于作业环境恶劣的管道焊接。

（5）焊缝成形好。自保护药芯焊丝半自动焊焊缝形状好，外观平坦熔深大，成形美观。

目前自保护药芯焊丝半自动焊仍是我国长输管道建设的主要焊接方法之一，我国应用于管道焊接施工当中的具有代表性的自保护药芯焊丝有执行AWSA.29-98标准的E71T8-Ni1、E71T8-K6和E81T8-G型焊丝。这几种类型焊丝全位置操作性能好、飞溅小、熔敷速度快、成型好、焊接施工综合成本低、同时焊缝金属韧性好，被广泛应用于管外径大于等于406 mm的X52～X80钢级钢管环焊缝的填充焊与盖面焊焊接施工。

1.3 自动焊

管道全位置自动焊接是指在管道相对固定的情况下，焊接小车带动焊枪沿轨道围绕管壁运动，从而实现自动焊接。一般而言，全位置自动焊主要包括焊接小车、行走轨道、焊接电源、送丝机构和自动控制系统等部分组成。目前在用的自动焊有单焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊、双焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊、多焊炬熔化极活性气体保护全位置内焊接根焊、埋弧自动焊及闪光对焊等。

1.3.1 单焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊

随着长输管道向着大口径、厚壁化方向发展，单焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊因其具有焊接效率高（和自保护药芯焊丝半自动焊相比可提高30%以上）、成形十分美观、焊缝致密性好（无损检测合格率可高达97%以上）、焊缝强韧性高、焊工劳动强度低、焊接环境好等优点逐渐成为长输管道现场焊接的主要焊接方法。

目前在长输管道上应用的单焊炬熔化极活性气体保护全位置自动下向焊成套设备有研究院研制生产的PAW2000全位置自动焊成套设备、英国NOREST全位置自动焊成套设备、美国CRC M300、CRC P200、CRC P260全位置自动焊成套设备、加拿大RMSMOW-1全位置自动焊成套设备、意大利PWT CWS.02NRT全位置自动焊成套设备。上述设备中PAW2000全位置自动焊焊枪为平摆方式，其它自动焊焊枪为角摆方式。除意大利PWTCWS.02NRT全位置自动焊用于全位置下向根焊场合外，其它自动焊设备都应用于管道环焊缝的全位置下向热焊、填充焊和盖面焊焊接当中。

上述自动焊中，PAW2000全位置自动焊使用的焊丝直径为φ1.0 mm。NOREST全位置自动焊、CRC M300、CRC P200、CRC P260全位置自动焊、RMS MOW-1全位置自动焊使用的焊丝直径为φ0.9 mm。PWT CWS.02NRT全位置自动焊使用的气保护实心焊丝直径为φ1.2 mm。上述自动焊采用的保护气体一般为φ(Ar)75%～85%+φ(CO2)25%～15%，上述自动焊应用在热焊和填充焊场合时也可以采用在也可以采用100%CO2作为保护气体。

PAW2000、CRC M300、CRC P200、CRC P260、RMSMOW-1等自动焊应用药芯焊丝进行热焊、填充焊和盖面焊时，焊丝直径φ1.2 mm和φ1.32 mm，保护气体为φ(Ar)75%+φ(CO2)25%，焊接方向为全位置上向。

值得注意的是，与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊系统的投资大，设备和人员要求高，必须考虑所要求的高级维护，要考虑配件和符合卫生要求的气体的供应。另外，气体保护焊抗风能力差（通常小于2 m/s）也需要引起足够的重视。

1.3.2 双焊炬活性气体保护自动焊

目前在国内管线上应用的双焊炬活性气体保护自动焊有两种产品，一种是美国CRC公司生产的P600双焊炬全自动焊机，一种是管道科学研究院自行研制的PAW3000双焊炬自动焊机。

P600双焊炬全自动焊机是当今为提高生产率和降低成本而应用的最先进的外焊机系统。它是新一代外焊机的代表。除了可以调节单、双焊炬进行焊接，同时也提供了电弧跟踪，智能卡编程，在线数据采集和触摸屏控制等功能。P600采用了对称的部件设计以便于相互替换两边机头的部件，并以人体工程学原理制造，更小更轻，极大地减轻焊工的疲劳度。P600设备包括行走小车、双焊炬送丝机构、自动控制系统、焊接机头和焊接电源。P600通过板载微处理器实现了对焊接参数的精确控制，这些参数包括：电压、送丝速度、行走速度、焊炬摆动频率等。对焊接过程中参数的交互式的控制，确保在每次焊接过程中焊缝都符合规范。P600数据存储和输出功能，确保实时记录的焊接数据能够被就地打印或是下载到计算机上。

PAW3000双焊炬自动焊机是管道科学研究院在PAW2000单焊炬自动焊机的基础上研发的新一代高效管道全位置自动焊机。具有独特的单面焊双面成型根焊功能，可完成根焊、热焊、填充、盖面等工序。两个焊炬可同时进行双层叠焊或排焊，所以可大幅度提高焊接效率。自主开发的DSP(数字信号处理器)和CPLD(复杂可编程逻辑芯片)全数字化运动控制技术，采用角度传感器实现焊道空间位置自动识别，实现焊炬任意位置起弧焊接。使用PDA编程器，使得焊接参数修改方便。整机具有结构紧凑、控制先进、自动化程度高、焊接速度快、操作简单等特点。与单焊炬相比，焊接效率可提高30%～40%，在技术上达到国外同类产品的水平。

双焊炬活性气体保护自动焊焊接小车与轨道和起弧焊接过程如图1所示。

图1 双焊炬活性气体保护自动焊

1.3.3 多焊炬管道环缝自动内焊机根焊

对于管外径大于等于813 mm的大口径管道，为进一步提高管道安装焊接速度，国内外还开发了一种可在管道内进行根焊的高效活性气体保护的内焊机根焊，这种焊机进行内根焊时，由安装在液压内对口器上的6或8个内部焊枪完成，每个焊枪焊60°或45°，其中3或4个焊枪同时作业，焊接方向为全位置下向。如英国NOREAST全位置气体保护自动内焊机、美国CRC公司开发的CRC IWM全位置气体保护自动内焊机和中国石油天然气管道科学研究院开发的PIW 3640型内焊机。上述内焊机采用直径为φ1.2 mm实心焊丝，保护气体一般为φ(Ar)（75%～85%）+φ(CO2)（25%～15%）。对焊接管道环缝自动内焊机如图2所示。

管道安装焊接采用流水作业方式，其效率很大程度上取决于根焊道完成速度。目前所使用的根焊技术当中，以内焊机下向根焊速度最快，如对于西气东输二线工程用X80管外径为φ1 219 mm环焊缝内根焊，根焊道的焊接完成约需90 s。

图2 多焊炬管道环缝自动内焊机根焊

1.3.4 CMT（Cold Metal Transfer）技术气保护实心焊丝自动焊

CMT（Cold Metal Transfer）技术，是一种全新的在MIG/MAG焊接工艺，它由奥地利福尼斯公司最先推出。CMT熔滴过渡方式为冷金属过渡方式，与传统焊接工艺相比，过渡熔滴温度较低，可实现异种金属连接，焊丝的熔化和过渡两个过程分别独立。在CMT焊接方法中，焊丝不仅有向前送丝的运动，而且还有往回抽的动作，这种送丝/回抽运动的平均频率高达70 Hz，用回抽运动帮助熔滴脱落，更加灵活地控制焊接线能量（见图3）；通过精确的弧长控制，CMT过程结合脉冲电弧，实现了无飞溅焊接和电弧钎焊，大大降低了焊接的热输入；通过控制脉冲电弧影响热输入量，实现所谓无电流或小电流状态下的熔滴过渡；焊缝成形美观，很好地解决了在零间隙组配外部根焊中4～6点位置的焊缝成形难题；母材熔化时间极短，起弧速度提高了两倍，热输入低，焊接变形小，无飞溅，搭桥能力显著提高，焊接性能优异；和预留间隙组配的外部根焊相比，具有坡口加工简单、对口容易、对口精度容忍性好、焊接效果重复精度高等特点，并且焊接效率要提高60%以上。目前CMT（Cold Metal Transfer）技术气保护实心焊丝半自动焊已应用于西气东输二线管道工程安装焊接根焊当中（见图4），焊接时采用的保护气体为100%CO2或(15～20%)CO2+(85～80%)Ar作为保护气。

图3 CMT技术电弧燃烧与熔滴过渡方式

图4 CMT技术气保护实心焊丝自动焊根焊

1.3.5 埋弧自动焊

管子的埋弧自动焊是在为管道专设的管子焊接站中进行焊接施工的。如果在靠近现场处将两根管子焊好，可将主干线上的焊缝施工数量减少40%～50%，极大地缩短了铺设作业的周期。

埋弧自动焊安装焊接效率高、焊接质量高是显而易见的。尤其对于大直径、厚壁、长距离管线施工，出于经济上的原因，可考虑采用埋弧自动焊。但是具有一票否决权的是运输双联管或三联管的道路是否可行，路况是否允许，有无运输长于25 m双联管的条件，否则埋弧焊的使用将无意义。因此对于直径为φ406 mm以上，大壁厚的长输管线在钢管供货、运输以及路况均无问题时，尤其是考虑在低温环境下进行管道施工作业时，以埋弧焊进行双联管或三联管的方法是项目承包商的最佳选择。

埋弧焊双联管技术在西方国家如中东俄罗斯“东西伯利亚-太平洋”管道工程项目中普遍应用，大大减少了现场工作量，经济效益十分明显。

1.3.6 闪光接触对焊

闪光焊（FBW）也是管道安装焊接中的应用较为广泛的自动焊接技术。具有代表性的是由前苏联巴顿电焊研究所和全苏管道干线铺设科学研究所等单位研制的系列管道振动闪光接触对焊机及其焊接工艺。该方法在前苏联和欧洲一些国家用的较多，在前苏联累计焊接大口径管道数万公里。其中用于1 420 mm管线焊接的“北方一号”成套设备，所用K-700焊机的额定焊接电流100 000 A，顶锻力13.7 MN，设备质量25 t，工作人员11～12人，焊接施工效率为6道口/h。

它效率较高，对环境的适应能力很强，我国于2000年对其在国内西气东输一线管道工程中的应用的可行性作过深入的研究，但是由于存在以下问题没有进行引进，表现在：（1）设备庞大，不利搬迁。闪光接触对焊庞大的供电系统和设备规模以及精度较高的控制系统是限制其使用的主要问题，且该设备仅适合于近乎平直段管线的安装焊接。（2）焊缝韧性低，难以满足西气东输一线管道工程相关标准要求。（3）内部毛刺破坏内减阻层。采用专用设备进行内毛刺处理可以控制到余高高出母材0.5 mm以下，但由于毛刺除去以后在向外清理时会损坏内减阻涂层，无好的解决办法。

2 未来新型焊接方法展望

2.1 双丝焊接技术

一般而言，双丝焊接就是单双弧焊，它包括单焊枪双焊丝和双焊枪双焊丝。对于双弧焊的研究，国内外都是从双丝埋弧焊开始的，该技术已经在生产中得到了应用，后来又在窄间隙焊上得到了应用。但是由于埋弧焊熔池不可见，加之只适合于平焊位置而不适合于全位置焊接，因此这种方法多用于工厂焊接。

早期的双丝焊是将两根焊丝通过同一个导电嘴施焊。这种方法的特点是两根焊丝的电位相同，只是送丝速度不同，无法对两个电弧分别进行控制，焊接参数难以调节。近几年来对双丝熔化极焊的研究相对比较多。20世纪90年代，在长期进行双丝焊技术的研究应用实践中，德国CLOOS公司开发出了TANDEM双丝焊接技术。Tandem双丝焊接技术是最近发展起来的GMAW技术，前后串列两个焊丝，两个焊丝穿过同一个焊炬，进入同一个熔池。该技术已得到现场应用，效率明显提高。目前在管道激光复合焊接技术成熟之前，Tandem双丝焊被认为是管道施工最有效的焊接方式。

该技术将两根焊丝按一定的角度放在一个特别设计的焊枪里，两根焊丝分别由各自的电源供电，相互绝缘，除送丝速度可以不同外，其它所有的参数都彼此独立，两根焊丝的直径、材质甚至用或不用脉冲，都可以不一样，这样可以最佳地控制电弧，在保证每个电弧稳定燃烧的前提下，将两个电弧的相互干扰降到最低。

双丝焊的两台焊机可设定为主从模式，采用脉冲电弧以降低两个电弧对熔滴过渡的影响。焊机内置有耦合线路，通过耦合线路实现从主电源控制电源的脉冲波形，从而实现三种模式：（1）同步模式——该种模式的两个电弧同时达到最大值，有利于形成较大的熔深，但飞溅较大，一般很少采用；（2）交替模式——其电弧相互作用力只有普通焊接时的1/4，甚至更低，对熔滴过渡的影响较小，特别适合于铝合金等轻金属的焊接，能显著减少焊接飞溅；（3）随机模式——该种模式能显著降低电弧的作用力，减少飞溅，又能实现较大的熔深，焊接钢铁等较重的金属时可以获得更快的焊接速度。

当采用单丝焊时，如果焊接速度较高，电弧的热量没有充分的向母材扩散，形成的熔池小，周围的母材温度梯度大，熔池凝固快，熔化金属来不及和母材充分熔合，因此，焊缝余高大，容易产生咬边甚至不成形。TANDEM双丝焊时，两根焊丝以一定角度前后排列，前丝焊接电流较大，有利于形成较大的熔深，后丝电流稍小，起到填充盖面的作用；两根焊丝互为加热，充分利用电弧的能量，实现较大的熔敷率，使熔池里有充足的熔融金属和母材充分熔合，因此焊缝成形美观；一前一后两个电弧，大大加长了熔池的尺寸，熔池中的气体有充足的时间析出，气孔倾向极低；这种焊接方法虽然电流大，但焊接速度很快，最快可以达到6 m/min，因此热输入量反而小，焊接变形也很小。与其他的焊接技术相比，熔敷速度快、焊接效率高、焊接质量好、飞溅少。

2004年，在加拿大采用单焊炬双丝焊接技术（见图5）焊接了一条管径610 mm的X80管道，采用双焊炬双丝焊接技术（见图6）焊接了一条管径914 mm的X100管道，合格率高达93%以上。

图5 单焊炬双丝焊接试验

图6 双焊炬双丝焊接试验

2.2 激光-电弧复合焊技术

纵观世界管道焊接技术的发展，一些知名管道公司正在与众多权威焊接机构合作，将提高管道焊接技术研究的重点由常规电弧焊转向激光焊和激光-电弧复合焊。大家都想急需找到一种既能提高焊接效率又能提高焊接质量的新装备、新工艺和新技术，最终把目光停留在激光-电弧复合上。它与传统工艺焊接相比，激光复合焊既利用了激光焊的高焊速、深熔透、无坡口的优点，又弥补了电弧焊填充不足的缺陷。具有能量密度高、热输入量小、焊缝深宽比大、变形小等优点。中国管道事业要参与国际市场的竞争，焊接技术必须与国际接轨，才能在国际市场上占有绝对优势。

激光-电弧复合焊技术中，激光的引入提高了电弧的稳定性，从而可以获得更高的速度和更大的熔深。纯激光焊应用中一个突出难题是工艺上对接头对口精度要求高。激光焊在电弧的辅助作用下，桥接能力得到提高，使上述难题得到了解决。将激光用于管线钢焊接的另一个比较突出的问题是其焊缝的微观结构不仅易碎且其耐冲击性也很差。激光/电弧复合焊接技术可以克服这个问题。电弧具有预热作用，同时由于电弧的热影响区较大，使复合焊焊缝的降温速度低于纯激光焊焊缝的降温速度，从而降低了焊缝硬度，增加了韧性；来自电弧焊的焊丝填充物能控制焊缝金属的特性，也起到降低热裂纹敏感性和提高焊缝金属韧性的作用。激光复合焊接过程示意如图7所示。

图7 激光电弧复合焊接过程示意图

目前激光电弧复合焊接技术在汽车、造船工业领域已被广泛使用，而在管道焊接方面，国外也有多家科研机构正在研发中。如英国的EWI、TWI焊接研究所，美国的CRC和德国的VIETZ等专业化管道焊接技术公司。美国PHMSA投入巨资，拥有庞大的研究机构和科研人员，已经开发了实验室样机，正在积极将该技术推向工程施工现场应用。国内在管道焊接方面，尚未有相关报道。管道局作为国内唯一的管道科研、设计、施工为一体的专业化队伍，正着手研究这一位于管道科技前沿的新技术。国外管道全位置激光-电弧复合焊接系统典型样机见图8，激光-电弧复合焊在长输管道上的应用见图9。

2.3 多焊炬自动焊外焊技术

最早研发多焊炬管道自动焊机的有法国Serimax(即原来的Serimer Dasa)、荷兰VermaatTechnics公司。多焊炬管道自动焊机采用多头全自动焊接系统，驱动多个焊头同时工作，采用液压、机械联合定位，旋转驱动，并配备多点焊缝跟踪系统，实现了真正高效焊接施工。设备可在流水线上移动，以保证和组对管口准确定位；焊接部分采用弹性转臂结构，可适应不同管径以及实现高度电弧跟踪。

法国Dasa公司于2003年研制成功8焊头焊接系统（见图10），采用4个焊接小车，适应于管径36"～48"的管道焊接。4个双焊头同时工作，每个焊接管圆周的1/4。该8焊炬自动焊机采用往复旋转定位技术、焊缝跟踪等先进技术，并采用焊接专家系统控制焊接过程和复杂的焊接工艺参数，与现有自动焊接技术相比，可提高焊接效率50%以上。该成果在挪威奥门蓝格气田—奈汉姆纳加工厂—英格兰蓝格勒的1 200 km海底管线中进行了应用，展现了很高的焊接施工效率（6 min/口），发挥了重要作用。

图8 国外管道全位置激光/电弧复合焊接系统样机

图9 激光-电弧复合焊接在石油管道野外施工应用

图10 法国Dasa公司研制的8焊矩自动外焊系统

韩国现代最近实现的焊接系统，可以装配6个双焊头的焊接小车，带有激光视觉传感器和电弧传感器，用于海洋管道的焊接，其中左侧3个小车，右侧3个小车。

相信不久的将来，考虑到陆上管道建设的特殊性，多焊炬管道自动焊技术也会应用到陆上管道的建设当中。

3 结论

对当前长输管道安装焊接涉及的焊接方法，如焊条电弧焊、手工钨极氩弧焊、自保护药芯焊丝电弧焊、STT技术气体保护实心焊丝半自动焊、RMD技术气保护金属粉芯焊丝半自动焊、单焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊、双焊炬活性气体保护自动焊、多焊炬管道环缝自动内焊机根焊、CMT技术气保护实心焊丝半自动焊根焊、埋弧自动焊、闪光接触对焊等焊接方法的特点与应用场合进行了描述，并对长输管道未来会应用的焊接技术，如双丝焊接方法、激光/电弧复合焊焊接方法、多焊炬自动焊外焊方法进行了简要的介绍，藉此为广大从事长输管道施工技术人员选用合理经济、高效和高质量的安装焊接方法提供一定的技术支持和帮助，为从事焊接技术开发的科研人员提供参考。

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