长输管道焊接工艺和焊接质量的控制

代智超

摘要：近些年来随着我国经济的发展，对石油、天然气的需求量也不断增加，长输管道逐渐向大管径、高压力等方向发展，新材料也不断被应用。要想保证石油行业的健康安全发展，长输管道的焊接工艺和焊接质量也应该得到足够的重视。本文介绍了长输管道的焊接工艺，并对焊接质量的控制进行了探讨。

关键词：长输管道;焊接工艺;质量控制

1 影响长输管道焊接的因素

在长输管道焊接施工中，会有各种因素影响着管道焊接的质量，主要有以下几个因素：

（1）气候环境。温度、湿度等环境条件会对焊接的质量产生一定的影响。

（2）流动性施工。在长输管道的焊接施工中，工作地点会随工程的进度不断的发生变化，使得焊接质量难以保证。

（3）地形、地貌。长输管道在铺设施工过程中会遇到各种的地形、地貌，导致焊缝位置变化多端，会对焊接质量产生直接的影响。

（4）施工场地如果比较狭窄，也会使机械化的焊接工艺的适用性差，不能应用先进的焊接技术。

2 长输管道的焊接工艺

焊接的方式主要可以分为手工焊、半自动焊和自动焊三个大类，下面分别阐述：

2.1 手工电弧焊工艺

手工电弧焊工艺根据焊接的方向和使用不同的焊条，可以分为四种：低氢焊条上、下向焊、高纤维素焊条下向焊和组合焊。高纤维素焊条下向焊是我国最普遍和常用的焊接方法，它电流大、焊接速度快（根焊速度达20-50cm/min）、利于野外作业、合格率高，适用于钢级X60以下、口径大于254毫米、厚度在7-16毫米的钢管。低氢焊条下向焊采用低氢型焊条药皮，含氢量小于5mL/100g，相比高纤维焊条焊缝有很好的低温韧性和抗冷裂性，可以应用在低温环境中和H2S含量比较高的腐蚀环境。低氢焊条上向焊主要应用在小管径管道，它抗冷裂能力强，在接头尺寸不规则的情况下焊接仍能有良好的焊接效果。组合不同的焊接方式来完成一道焊接工序，通常能达到不错的效果，这样的组合焊接方式称为组合焊，如根焊用纤维素焊条下向焊，填充、盖帽用上向焊等。

2.2 半自动焊工艺

半自动焊工艺主要包括药芯焊丝自保护半自动焊接技术和CO2气体保护半自动焊接方式。其中第一种工艺能适用于各种位置的焊接，药芯在高温下分解出的大量气体能保护电弧和熔池，所以特别适合于室外有风条件下的作业。CO2气体保护半自动焊接方式成本比较低、焊接效率和质量较高，可应用于全位置单面焊双面成形的打底焊，但是缺点是现场需要有防风设施。

2.3 自动焊接工艺

自动焊的最大优势在于对坡口的设计上，即在保证接头性能和节省焊材的基础上对坡口进行了最优化的设计。主要介绍两种工艺：

2.3.1内焊机封底和外部自动焊机填充盖面

内焊机是我国针对西气东输工程从国外引进的根焊专机，在管口周围一般都有4-6个焊炬，对接之后可以同时进行焊接，大大提高了封底的速度，而且这样封底之后成型很规则。但是设备非常复杂，在施工焊接过程中出现故障的概率很大，这就需要有足够的配套装置和专业的维修保护人员。同时，内焊机适用的管径范围小（只能在沙漠、戈壁发挥性能），因此这种工艺的推广被限制。

2.3.2带内衬垫对口器外部管道自动焊

这种工艺中，单、双焊炬自动焊机都可以应用其中，这类工艺有很多优点：设备简单易操作、故障率低、适用范围广等。在很多管道的施工上得到了应用，特别是海洋管道。

3 长输管道的焊接质量的控制

焊接的质量应该从焊接人员、设备和检验仪器、材料、焊接环境、焊前和焊接检验检测、焊缝返修等多个方面进行控制。

3.1 施工人员的控制

任何的施工工程，人都是施工的主体。对施工进行质量的控制，首先要做好对施工人员的控制，焊接的质量控制也不例外。当前的长输管道的焊接工艺主要还是以手工为主，所以焊接人员的焊接水平和焊接技术就成为影响焊接质量的最重要的因素之一。所以必须对焊接人员进行岗前培训，掌握专业知识和专业技能，通过基本知識和操作技能考核并取得质量技术监督部门的焊工合格证之后，才能在有效期内持证上岗作业。

3.2 设备和检验仪器的控制

要保证焊接管道用的各种工具的质量，如手弧焊机、氩弧焊机、自动焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等，设备的性能指数和参数达到标准，这样才能保证设备的焊接能力和焊接质量。温度湿度仪、电流表、电压表、风速仪、焊口检验尺等检验工具也要检定合格并保证其检验的能力，保证在焊接质量出现问题时能及时、准确的检验出来。

3.3 焊接环境的控制

焊接工作时周围的气候环境是影响焊接质量的一个重要因素。下面的几种自然环境下是不宜进行焊接的：有风天气（气体保护焊：风速大于2m/s;低氢型焊条电弧焊：风速大于5m/s;酸性焊条电弧焊，风速大于8m/s;药芯自保护焊丝半自动焊，风速大于8m/s）情况下不能焊接;雨雪天气;大气湿度达到90%以上;环境温度过低（低于焊接工艺规定的最低焊接温度）。

3.4 材料的控制

长输管道元件，如钢管、焊材、管件等材料，应该于有长输管道元件生产许可证的生产商处采购，管道元件的质量说明书等内容应该清晰、齐全，管道元件的质量要符合施工标准，这是保证焊接质量的重要环节。要坚决禁止不合格、伪劣的产品投入使用。

3.5 焊前和焊接检验检测

要确保管口表面质量、坡口的表面和角度、对口间隙、组对间隙、错边量、坡口尺寸的误差在合理的范围内，并确定是否符合工艺文件的规定。每次焊接完成后，焊工应先自行检测飞溅、熔渣等缺陷病并将之清除，然后交给检验员检验。检验员应该根据相关的检测标准进行检测，监督并检查焊接工艺的施工情况，一旦发现问题应该及时处理，或者向上进行反馈。

结束语

目前的长输管道焊接技术应用相当广泛，除了西气东输管道，还有中俄输油管道、西南成品油管道等都在实施过程中。长输管道焊接的施工现场情况复杂，焊缝数量较多，各种不可预期因素都在影响着焊接的质量，这都对管道焊接技术提出了更高的要求。我们只有不断地深入研究焊接技术，创新焊接方法，才能更好的保证长输管道的焊接质量，从而保证其经济利益和社会效益。

参考文献

[1] 李俊超. 关于长输管道焊接工艺研究分析[J].中国新技术新产品，2012（12）