高钢级管道焊接工艺技术关键问题探讨

高钢级管道焊接工艺技术关键问题探讨

缪华

上海电力安装第二工程有限公司

摘要：对于长输管道运行来说，焊接是必不可少的一个环节，焊接质量对于长输管道运行稳定性有着很大的影响，影响着长输运行连续性和管道运行的使用周期，需要引起重视。受外界环境因素影响，焊接存在一定的不可控性，需要兼顾好各个节点，做好焊接规划工作，确保管道整体焊接质量

关键词：管道；自动焊；环焊缝；热影响区；韧性

引言

高温高压蒸汽管道的安全可靠性能是高温高压蒸汽管道进行正常使用运输的重要基础。为了提高高温高压蒸汽管道的工作效率，提高高温高压蒸汽管道的管道安全性，要慎重考虑选择对石长输长途运输输送管道的各种安装防护工艺，采取不同的管道安装防护措施。

1长输管道焊接特征分析

长输管道焊接是一个综合性过程，焊接需要兼顾的节点比较多，所涉及的焊材类别较为多样化，质量等级跨度相对来说比较大。比如使用低氢焊条和纤维焊条进行焊接，整体稳定性和连接性会得到较高的提升，焊丝都是连贯的，大多数焊丝都是实心，有着一定的保护作用，焊条规格具有一定标准要求。长输管道焊接方法有好多种，不同的焊接方式其应用范围和应用优势不同，需要合理的调控，在长输管道焊接中，应用频率最高的方法包括了焊条电弧焊和氩弧焊，根据焊接方法的不同，要合理规划焊接顺序，不能随意更改焊接节点，确保材料的充分焊接。焊接是一个相对动态的过程，所以需要安排人员进行跟踪检查，主要看焊接质量是否达到要求，焊接工序是否正常，焊接设备是否稳定运行等，从整体角度出发，不遗漏任何一个环节，确保长输管道的焊接质量。

2高强钢管道焊接瓶颈问题

X80管线钢在预防管材产生冷裂纹具有优势，但对环焊缝焊接提出更大挑战，高钢级钢管制造过程添加多种合金元素，对焊接过程稳定性、焊缝及热影响区强度和韧性产生影响。特别是半自动焊技术应用在X80钢级管道，焊缝和热影响区是最薄弱区域，在西气东输三线管道、中贵线、中缅长输管道多次发生热影响区软化情形。高强钢焊接应解决问题包括焊缝区软化/脆化，焊缝区局部加速腐蚀和应力开裂；焊缝和热影响区在循环热力作用下组织相变，冷却时晶粒粗大，焊缝和热影响区韧性降低；焊缝金属夏比冲击韧性离散等。

3高钢级管道焊接工艺技术要点

3.1选择施工线路

在准备进行各输长输长距离输送线管道的施工安装之前，选择管道施工前的线路设计是一个进行施工线路设计必须首先解决的一个核心技术问题。长输长线及输油管道的施工安装设计施工运输线路必须依据现行国家的相关行业标准和相关法律法规标准来设计进行。长输长线和输油线管道由长输管线和运输管路两个大部分共同组成。在正确选择各种施工材料线路时就需要充分考虑到各种因素对这两部分施工内容的直接影响。另外，选择管道施工输送线路线时还要特别注意尽量避开一些地质环境条件不良的沙质地段，降低输长输长管及输送线管道的施工安装使用风险。

3.2质控操作和焊接设备

焊接施工是一个阶段性的过程，涉及的操作内容比较多，完成对长输管道的焊接工作之后，需要认真检查其焊接质量，作为检验人员，需要具备较高的专业素养，专业知识全面，能够对一些难点和问题节点进行重点检查，排除其中的问题，工作态度严谨，从而最大程度上保障管道焊接质量。长输管道焊接质量控制要点比较多，焊接设备的选择也是非常重要的，好的焊接设备可以更好的保障其焊接质量，焊接设备的选择要贴合焊接工艺和焊接管道需求，保持一个高度的契合状态，同时制定完善的焊接技术方案，确保整体的焊接质量。

3.3高强钢焊接热影响区脆化机理分析

高强钢在焊接热力阶跃循环联合作用下，焊缝及热影响区发生组织相变/转变，粒晶发生粗化、再结晶、恢复等过程。该过程中如相变/转变温度超过母材冷却过程的相变温度，热影响区将产生组织软化现象。研究表明，采用较高焊接线能量值，热影响区冷却速度降低，粒晶粗化倾向性越高，组织强度软化程度愈严重。以应用于高烈度地震断裂带的抗大变形高强管线钢管为例，如相变温度位于高温回火区（600-700℃）范围区间，热影响区产生局部软化区。高强钢焊接中热影响区脆化有两种形式，分别为粗晶区域脆化和临界粗晶区域脆化。其中前者作用机理是粒晶变粗及生成脆硬性薄弱组织。后者主要发生于大壁厚管道和实施双焊道/多焊道的情形下，统计表明，临界粗晶区域脆化可导致焊缝韧性性能降低约65%。可行措施是焊缝进行部分回火工艺处理，或者在冶金工艺中增加氧、锰元素比例压力管道

3.4焊缝预防措施

焊缝成型差预防措施，一是母材与焊件进行配对时，要严格按图样规范的空隙标准进行焊接，绝不要为了便利而任意焊接，不按要求操作；二是选取贴合的斜面角度，确定好焊口间隙之后进行焊接；三是焊接之前，要仔细地清洗焊口，以确保焊口表面没有污垢、油渍等污染物质，并保持原来的金属色泽；四是调整焊接时的电流强度，根据指定的工艺要求进行焊接；五是要对焊接人员进行定期的训练，以保证在焊接过程中避免无谓的失误，从而确保焊接的品质。

3.5全自动焊接技术的应用措施

在进行全自动焊接技术实施时，主要是将机械设备与电气设备进行了综合应用，对管道进行自动化的焊接处理。利用这项技术进行管道的建设，可以降低人工的投入成本，还可以提高工程的建设质量。在进行自动内焊机设备应用时，可以将其作用于管道直径比较小的施工位置，且施工效率比较高。因为焊接作业的开展时间比较短，因此不会受到风速较大的影响，但因为在进行实际操作时，设备的采购成本比较高，需要根据管道的建设要求，对其进行选择性的使用。目前在进行自动外焊机设备应用时，主要存在单面焊和双面成型焊等操作形式，需要根据焊接作业的需求，对操作形式进行适当的调整。这项设备在使用时，可以对焊接作业期间的背面垫衬问题进行有效的解决，且根焊的厚度比较高。与内焊机设备相比较，这项设备在使用时，可以通过气体的保护，降低风速的影响。但在进行设备应用时，也需要做好防风处理。

3.6气孔预防措施

发生气孔时，首先要对母丝、焊材进行潮湿度检验，如与规范要求不一致，则需要进行干燥处理，直至符合焊接规范后方可焊接；其次是要提高防风能力，在焊接过程中不能有任何的风穿透现象。最后在焊接之前，要根据所需要的母管材料选用合适的电流，控制好速度变化，减缓速度指标，以确保所生产的气体全部排出。

结束语

高强钢管道应用半自动焊工艺存在焊缝金属冲击韧性值不合格和离散，无法通过焊工技能培训和焊材选型实施改进，二者关系还处于研究阶段。自动焊技术精准控制焊接热输入量，焊缝机械性能良好，抗冷裂纹和应力集中开裂性能良好，有效避免焊缝金属冲击韧性离散缺陷。天然气管道自动焊焊接B型套筒已成功进行现场应用，焊缝质量满足规范要求，证明长输管道采用自动焊工艺是可行的。随着长输管道高钢级、大口径、高压力的发展方向，自动控制技术、电弧跟踪技术进步，全自动焊接技术将成为我国长输管道建设的主要施工方法。

参考文献

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