长输管道安装焊接工艺选择探讨

长输管道安装焊接工艺选择探讨

任小军

（中电建湖北电力建设有限公司湖北省武汉市430000）

摘要：在当前的长输管道施工过程中，管道的经济性以及适用性是需要首要考虑的问题，因此，在进行长输管道施工的时候要加强一些大管径、高承压能力的管道的应用。这样才能保证长输管道运行的稳定性和安全性。鉴于此，一些高强度、韧性好、大管径、厚管壁的管道在实际的施工中应用越来越广泛，这就要求在进行管道安全焊接的时候要有新的焊接方法。

关键词：长输管道；安装焊接；工艺选择

长输管道输送的历史悠久,但是只在近40年,管道工程才得到飞速发展。40年来,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；管道输送压力从4MPa以下到10MPa以上,从低压小管输送到高压大直径输送；管材的强度从A、B级的碳素钢、C-Mn钢到高强度级别的X70、X80、X100的微合金化控轧钢、调质钢,以至输送带有腐蚀性混合物(H2S、CO2)的介质等,管道工程的快速发展使管线安装焊接工艺条件复杂化、多样化。

1.长输管道特点

长输管道是指产地、储存库、使用单位间用于输送商品介质的管道。按照运输介质性质归类，可以划分为给排水管道、压缩空气管道、氢气管道、氧气管道、热力管道、燃气管道等。其主要特点如下：

①根据长输管道分类可知其运输介质相对流动，主要是易燃易爆等化工用品，要求管道具有抗腐蚀性，摩擦阻力小，管道内部表面光滑等特点。因此，在设计上需要尽量增加相应的裕量；

②管道位置相对固定，且埋深于地下，无特殊原因不可移动；

③长输管道一旦建成，正式投入使用后，其运输呈现连续性，无形中增加了运输管道的维修难度；

④当长输管道运输天然气等化工用品时，可能会对周围建筑和环境造成破坏和污染。

2.焊接方法

良好焊接工艺所焊接出来的工件表面被加热到熔融状态时，没有压力。热焊接工件表面经过加热后迅速融化，形成熔池。经过冷却后，形成一个连续的焊缝，两部分合二为一。焊接过程中，空气中的热浴盆是与大气中的氧直接接触的，产生各种金属氧化物和各种合金元素。还有这样的一个问题就是，大气中的氮和熔池中的水蒸汽，在随后的冷却过程中会形成一些焊缝毛孔、夹渣、裂纹等缺陷，使焊缝质量和性能恶化，偏离理想的效果。为了确保焊接质量，现已经开发出了一系列控制方法。例如，在惰性气体电弧焊接中分离氩气、二氧化碳等气体，使其处在一个更好的焊接气氛中，为了要更好地保护焊接电弧，可以在其中添加一些有益元素，如锰，硅等，可以从罐中受到氧化的保护，而冷却后，我们会得到高品质的焊接。

在焊接的过程中引起组织和性能的变化，被称为热影响区。焊接电流，焊接工件材料如果在焊接过程中焊接温度过热，就会出现焊材脆化、硬化或软化，可焊性和焊接性能退化恶化后，就会影响焊接效果。要达到甚至是超越理想的焊接效果，就需要调整焊接的条件。焊接接口在焊接前要进行充分地预热、保温，在焊接和焊后进行热处理，就可以改善焊接结构的焊接质量。

3.长输管道施工工艺选择

3.1焊接方法的选用原则

①焊条电弧焊优先原则

针对长输管道施工中一些管道直径小、施工管段距离短、施工情况简单的管道焊接安装中要首先考虑焊条电弧焊，这类型的管道焊接工程不需要使用复合式或者组合焊接工艺施工。焊条电弧焊本身是一种非常简易可行的焊接施工方法，与其他的焊接方法相比较，不仅能节省劳动力，同时焊接施工成本也比较低。焊条电弧焊对焊接设备以及焊接人员的要求都较低，实际操作过程中进行焊接位置转变非常灵活，而且可以实现下向焊和上向焊的结合使用，而高纤维素的焊条也能够很好的适应很多施工环境。

②埋弧自动焊优先原则

埋弧自动焊在实际的应用过程中需要搭建专用的焊接站，如果在长输管道焊接施工过程中管道的焊接临近现场，那就为了保证主管线的安装焊接效率，缩减整体管道铺设的工程量，有效的缩减施工周期，埋弧自动焊就是一种很好的选择。在针对一些管径较大，管比较厚的管道敷设工程进行焊接施工的时候要优先选择埋弧自动焊焊接工艺。

③熔化极气体保护焊优先原则

对于直径大于609mm、壁厚较大的长输管线在埋弧焊使用条件受到限制的情况下,为获得施工的高效率和高质量,往往首先考虑熔化极活性气体保护焊。气体保护焊可以是自动的,也可以是半自动的。

该方法己使用近40年了,在国际上,对于大直径管线(包括陆上和水下管组)都得到认可,在加拿大、欧洲、中东等国家和地区受到普遍重视。该方法广泛被采用的重要原因是安装焊接质量可以得到保证,尤其是焊接高强度等级的管线。由于这种焊接方法含氢量低,加上焊丝的成分和制造要求比较严格,如果韧性要求高或管线用于输送酸性介质,以这种方法焊接高级别的钢管可获得稳定的焊接质量。

3.2焊接施工技术的选择

①自动焊接技术

自动焊接技术适用于大口径、大壁厚管道及大机组流水作业，其主要特点就是焊接质量稳定、操作简单，焊缝外形美观等。但是，应用自动焊接技术需要注意“根焊”问题。

②手工下向焊技术

与其他焊接技术相比，手工下向焊技术具有焊接质量好、电弧吹力强、挺度大、打底焊时可以单面焊双面成形，焊条熔化速度快、熔敷率高等优势，适用于长输管道施工。

③双联管焊接技术

双联管焊接技术是在管道工程施工现场附近或施工作业带上设立一个场所，采用气体保护焊、埋弧自动焊接等方式将两根钢管焊接在一起的施工方式。由于双联管焊接技术采用了工厂式作业方式和钢管厂生产钢管的施工工艺和焊接方式，所以它具备施工质量高、工作效率高、节约设备投资、降低劳动强度等优点。

④闪光对焊技术

闪光对焊技术是一种沿着两根钢管的整个接触面熔焊连接的方法，十分适用于水平钢管非施工现场连接。由于闪光堆焊技术简化了钢管接口磨平的工序，因而简化了操作，提高了工作效率；接触点电流密度大、热量集中、加热迅速等优点，所以具有热影响区小，焊接接头质量好等优势；采用了预热方式，能够在较小功率的条件下焊接较大截面的钢管。

4.长输管道焊接施工技术的发展前景

随着石油化工用品使用量的增加，我国长输管道建设将迎来高峰期。大口径、输送压力强、钢管强度高的管道将会得到广泛应用，无形中对管道接口的性能提出了更高的要求，增加了焊接工艺的施工难度。因此，未来长输管道焊接技术应当向高效、高质、高科技含量的方向发展。由于自动焊接技术适用于口径大的管道，双联管焊接技术能够提高工作效率，具有较好的焊接质量，所以应当充分结合这两种焊接技术的优势研制出新一代自动焊接技术，以解决管道根部焊接问题，向高效、高质的方向发展。

结语

随着我国经济的进步，长输管道施工工程的数量也在不断的增加，随之而来的就是管道焊接施工工艺的不断进步，而焊接技术以及半自动气体保护技术的进步最为迅速，而全自动保护焊技术也取得了长足的进步。对于管道工程施工过程中的焊接技术人员来说，焊接工艺的选择对管道工程的施工井质量以及施工效率有很大的影响，因此，我们要加强对长输管道安装焊接工艺选择的研究，这样才能不断的提升长输管道焊接的效率以及焊接质量。

参考文献

[1]王新妍.浅谈长输管道安装焊接工艺选择[J].太原城市职业技术学院学报，2014.

[2]郭爱东，鲍云杰，刘守龙.大口径输气管道工程焊接施工技术的现状及展望[J].石油工程建设，2000.

[3]李宪政.长输管线高效焊接技术及焊机特点[J].焊接技术，2000.