海洋石油工程配管管线焊接常规控制

毛晓军

（海洋石油工程股份有限公司,天津 300452）

1 海洋石油工程配管管线焊接钢管技术介绍

1.1 手工焊

1.1.1 焊条电弧焊

海洋石油平台中的配管管线施工中，很多都采用的是焊条电弧焊，根据这种焊接工艺的应用情况，此焊接方式下的应用流程简单，可在多种场景下都得到有效的利用[1]，有着高度的灵活性，当在管线焊接作业中面临的是单件、 不规则、任意空间位置、 无法开展机械化作业的焊接任务时，就可采用这种焊接工艺。 在很多管线焊接作业下都可以采用这种焊接技术。 但焊条电弧焊在当下也存在着一定的技术不足，就是随着管线焊接标准的日渐提高， 焊条电弧焊的熔敷效率、力学性能等方面还存在很大的技术改进空间。 焊条电弧焊可选用纤维素型焊条和低氢型焊条，可使得焊接质量有所保障。

1.1.2 手工钨极氩弧焊

手工钨极氩弧焊的焊接工艺下，焊接质量更有保障，且这种焊接工艺进行时，背部不存在任何的焊渣，当在焊接过程中面临的是站场压缩机进出口、球阀设备、小管径和薄壁厚工艺管道的焊接任务时，一般就可采用这一焊接工艺。 氩弧焊焊接工艺下， 还存在内填丝与外填丝的区分，前者在打底和填充中非常有效，在开展施工作业时的电流偏大，焊丝头处于坡口正面，具体的焊接工作开展时，焊接作业人员左手捏焊丝，持续送进熔池来完成焊接作业， 为达到焊接技术标准，坡口间隙要小一些或者不存在任何的间隙，在焊道的填充方面可达到预期的应用效果[2]。 其次，内填丝在打底焊的应用中非常有效，具体的焊接工作实施中，作业人员用拇指、食指或者中指来配合送丝作业， 而在焊丝方向的控制方面，需利用小指或者无名指来将焊丝夹住，焊丝与坡口内侧钝边紧密贴合，焊接工作开展时，焊丝与钝边保持熔化和焊接的同步性，且在这一焊接作业下，必须要确保坡口间隙要超过焊丝直径。 以焊枪移动方向和送丝位置作为区分，包含有左焊法和右焊法[3]。

CO2管道悬臂自动焊同样是管线焊接中十分常用的焊接工艺，尤其是在车间预制焊接直管作业中，这种焊接作业的优势和效果是其他工艺所难以比拟的，可有效发挥其良好的保护性能[4]。 因为CO2的密度偏大，受电弧加热作用后，将表现出明显的体积膨胀特点。因此，CO2管道悬臂自动焊可有效地在隔离空气保护焊接熔池、电弧上的作用突出。当然，CO2管道悬臂自动焊的高效性也相对突出，因为在焊接作业实施时配备的是专门的CO2设备，在开展焊接任务的过程中，该设备可配合固定轨道在其上保持正确的行走方向和路线，利用悬臂来保持焊枪的固定性，喷嘴在焊口中间的左右摆动，也就使得焊道中的填充金属有所增多。 总体上看，这种焊接工艺下的穿透力和熔深都相对大一些， 焊丝表现出更高的熔化率，熔敷速度快，也会表现出一定的工艺不足，就是打底焊接的效果不理想，需与手工氩弧焊打底等有效结合起来使用。

1.2 半自动焊

1.2.1 自保护药芯焊丝半自动焊

自保护药芯焊丝半自动焊同样也是管线焊接中十分常用的焊接工艺， 在开展焊接工作的过程中，需配置半自动焊机与自动送丝机，由这两种设备来辅助焊接作业的完成， 焊接工作开展时，从管顶施焊直到管底，整个焊接过程中不涉及焊条的更换，基本上不会出现断弧的问题，焊接时间消耗短且焊接接头缺陷较少出现。 当在管线焊接时采用的是这种焊接工艺， 不存在气体保护， 为提高焊接效果， 即使外部风速较大，也可同步开展施焊任务，焊接过程中不需进行气体保护设施、防风棚的布设，在野外焊接中十分有效[5]。

1.2.2 CO2气保护半自动焊

CO2气保护半自动焊的适用范围广， 且有着极高的灵活性，即使面临的是空间任何位置的焊接工作，也能够利用这种焊接工艺来完成，当然，这种焊接工艺也同样表现出较强的抗锈和抗油能力，可抑制锈蚀或者油所导致的气孔所造成的焊接缺陷。 再加上CO2存在极强的氧化特性，在利用这种焊接工艺时，焊缝处的含氢量也就得到了有效的控制，焊接效果相对理想。

1.3 自动焊

自动焊在海洋石油工程配管管线的焊接作业中也十分常用，根据其应用效果，在大口径、大壁厚管道中更为适用， 可达到预期的焊接效果，从整个的焊接流程来看，自动焊为大机组流水作业，焊接过程中的质量相对稳定，整体的焊接处理更为便捷且高效。 与国外相比，我国自动焊的起步较晚，在多年的发展中取得了良好的技术成效，在根焊、填充和盖面焊方面均可采用自动焊工艺[6]。 自动根焊过程中需配备自动内焊机或者外焊机来完成单面焊双面成型。 内焊机的应用范围相对有限，只有在特定的管径条件下才能够使用，且这一设备的投资偏高，但是，焊接效率却异常高， 因为内焊机的焊接作业为钢管内焊接，环境风速对于焊接效果的干扰较小。

经过一个多世纪的发展，通过几代学者的努力，西夏研究不断深入，研究内容从语言文字扩展到西夏的历史文化、考古、经济、军事等更加广泛的领域。中华人民共和国成立后，在1982—1983年间，内蒙古文物考古研究所等组成联合考古队，正式发掘了黑城，弄清了地层关系和城市布局情况，发现了大量文书和其他文物，文书中有汉文、西夏文、蒙古文、藏文、古阿拉伯文等各种民族文字，为研究黑城以及西夏、元朝社会历史和文化，提供了极为宝贵的文献资料，黑城也成为全国重点文物保护单位。

2 焊接过程控制

2.1 焊前过程前的质量检查

2.1.1 母材清理及端部准备

海洋石油平台配管管线的焊接作业实施之前， 专业的焊接作业人员要加强对母材的清理，并做好端部的准备工作。 只有选定的母材达到了工艺标准，才能够在焊接规范下保障焊接效果[7]。母材选择应从材质、 尺寸和级别的角度出发，使得焊接作业进行时， 母材匹配度可达到标准，在选定了母材管线以后，有关人员应进行管线端部的有效处理，当焊接端部两侧、内外表面清理干净以后，方可按照相应的焊接规范来进行焊接作业。 端部准备主要是要进行油漆、污渍、氧化皮、灰尘等的清理。

2.1.2 填充金属匹配选择

焊接作业的进行中，填充金属的选择同样会影响到焊接作业效果， 实际的焊接工作开展时，填充物质的使用主要是为了对管线两端的金属熔敷物质加以有效连接， 填充物质的选择方面，应考虑母材管线强度、韧性等各项指标。 在对应的配管管线焊接作业进行时， 结合焊接工艺与方法，一般都有明确的关于填充金属级别、牌号等的参数规定，对于两种或者两种以上的焊接工艺，也会给出不同的填充金属类别、直径，焊接作业的实施之前，应选用与母材完全匹配的填充金属。

2.1.3 焊工或焊接操作工资质的选择

海洋石油工程配管管线焊接质量同样会受到作业人员专业水平的影响，因此，尽可能减少由于人工操作不当所导致的焊接质量问题，在正式的焊接作业实施之前，应结合配管管线的焊接工艺要求和标准， 加强焊接作业人员的配置，尽可能选用专业素质高且资质足的焊接作业人员来负责焊接工作。 不论是哪个岗位上的焊接作业人员，都应该对焊接作业规范、工艺标准等有清晰详细的了解，掌握各个焊接工艺要点，使得在后续的焊接作业进行中，能够开展规范化的焊接作业。

2.1.4 其他焊接条件的检查

焊接施工作业前期，同样需做好其他焊接条件的检查，如对焊接设备有效期限、焊接方法所使用的保护气体或者焊接环境，都应该开展全方位检查，给后续的焊接作业实施提供相对理想的条件。

2.2 焊接过程中的质量控制

2.2.1 管线组对对准

管线焊接作业的具体实施中，管线组对准尤为关键，当在现场的焊接作业进行时，管线尺寸严格按照图纸选定以后，要安排专业的施工人员来进行端口的打磨，在打磨完全达到了相应的标准后，开展对准组对处理。 待连接组件应保障对中良好， 接头内表面错皮需在工艺标准范围内，一旦焊缝外表面不在一条直线范围内，可在外表面焊缝中开展平稳过渡，两侧连接接头部位的间隙要科学控制。

2.2.2 管线预热焊接

预热是焊接作业中的一道关键工序，对焊接作业而言，预热工作的进行可使得高温或者焊接作业中的急剧热梯度对焊接部位的不利影响大大降低，对大部分母材、填充金属和焊接工艺中，预热工作都十分重要。 但具体的预热作业实施中，需根据母材特性或者焊接工艺标准，来做好预热温度的科学控制， 且要结合焊接部位的大小，来进行预热区域的选定。 通常情况下，预热区域应适当延伸到焊缝区域两侧25mm 范围以外。

2.2.3 焊接点焊定位

针对接头根部的定位焊缝，在焊接工作的开展时，应采用与焊接工艺标准中所规定的与打底焊缝相一致的填充金属， 为提高焊接作业质量，需选择高素质的焊接作业人员来从事此处的焊接任务，但需注意点焊个数的控制、位置的选择。

2.2.4 焊接过程中控制

焊接过程中，各个焊接人员要遵守规范化焊接标准，专业的检验人员要对焊接填充各层过程中的电流、电压、焊接温度、填充速度等各个参数都加以全面监测，一旦出现了异常情况，焊接作业人员要及时进行有效的处理。 对部分合金材料的焊接作业而言， 应保持端口两端位置的密闭性，如双相不锈钢、超级双相不锈钢等材料，在焊接作业实施中，除了要密闭端口两端位置，还需利用惰性气体来排出内部的氧气，使得氧含量能够达到焊接规范。

3 提高海洋石油工程配管管线焊接质量的主要途径

3.1 根据作业环境选择合适的焊接工艺

海洋石油工程配管管线的焊接作业中，可选用的焊接工艺和技术种类较多，为确保管线焊接质量目标的实现，专业的焊接作业人员要根据现场的作业环境，来进行焊接工艺的科学选择。 因为海洋环境的特殊性，使得焊接工艺选择时应做好作业环境的调查， 当选定了焊接工艺以后，进行工艺流程的科学设计[8]。

3.2 完善焊接作业的管理制度

为解决配管管线焊接中的各种质量问题，各个企业在参与海洋石油工程项目的过程中，都应该针对焊接作业来制定完善的质量管理制度，使得参与焊接作业的技术人员、施工人员和管理人员都能够严格遵循这些制度规定。 焊接作业本身的技术难度就高，海洋石油工程配管管线的焊接作业，面临着作业量大、工作人员和地点的流动性强等特点，在焊接作业时经常会出现责任划分不清晰的现象。 因此，为减少焊接作业中的各种问题，在焊接作业质量管理制度中，应明确细分相应的管理责任，并根据焊接作业工作量，将现场的作业人员划分为多个小组，并科学安排每个小组成员的工作任务， 经由岗位人员的严格落实，来提高岗位人员的工作水平，确保焊接作业效果。

3.4 充分重视机具管理

海洋石油工程的配管管线焊接作业开展时，也常常需借助相应的设备和工具来完成焊接任务。 因此，在焊接的质量控制中，同样要重视和加强机具管理。 日常的工作中，专业人员要对焊接机具加以有效检修与维护，确保焊接机具的使用性能可满足焊接作业要求。 整个的焊接工作开展中，应正确操作各种的焊接机具，避免机具操作不当所引起的焊接问题[9]。

3.5 提高安全性

配管管线的焊接作业进行中，同样要加强安全管理，参与焊接作业的全部施工人员、管理人员都需要严格遵守相应的操作规范。 1）每个焊接岗位上的施工人员应有足够的安全意识，熟悉管线焊接的各个步骤和要点， 遵守安全施工的要求[10]。2） 焊接施工人员在自身的工作岗位上不断积累其工作经验，掌握最新的管线焊接工艺、安全规范，定期参与企业所组织的安全技能培训，在培训过程中使得作业人员掌握更多的安全要点，提升其焊接操作规范性。

4 总结

海洋石油工程配管管线的施工作业难度较大，因为有着极高的焊接工艺标准，为全面提升各种管线的焊接作业水平，保持配管管线连接的科学性，焊接作业进行时都应该开展全过程的质量控制。 未来随着焊接工艺的全面进步，可从焊接过程中的扬尘、辐射和噪声控制出发，加快焊接工艺的创新，推进焊接的自动化、智能化发展。