高钢级管道焊接工艺技术工程应用探讨

 高钢级管道焊接工艺技术工程应用探讨

刘连忠

抚顺石化工程建设有限公司

摘要：随着社会经济的发展，我国对能源的需求不断增加，油气管道作为石油、天然气的主要输送方式，是当前能源建设的重点，油气管道建设项目控制因素之一就是管道焊接，焊接质量对管道施工质量有着非常直接的影响。因此，提高管道焊接质量控制对于降低管道质量风险，推动我国管道运输行业的发展，保障国民经济发展具有重要的作用。本文对高钢级管道焊接工艺技术工程应用进行分析，以供参考。

关键词：管道；焊接工艺；应用

引言

焊接是管体缺陷修复和换管抢修的关键程序，传统的停输抢修方式需要管道降压、停输、放空、置换等，造成经济损失且污染环境。在线焊接是一种高效、经济的修复方法，具有保证管道运行连续性、修复时间效率高等优点，是管道抢修技术的发展方向。

1管道焊接质量管理现状

当前管道焊接质量管控主要以人工管理为主，按照焊接的施工工序，从焊接准备阶段、焊接施工阶段、焊后质量检验阶段进行管道焊接质量控制与管理。质量管控往往与管理人员经验和专业水平具有较大的关系，对人员专业性要求较高，劳动强度高，容易引起人员疲劳，影响作业效率与管道焊接质量的评判。随着全自动焊接、智能工地以及大数据、物联网、云计算、人工智能等先进技术的在管道建设中的应用推广，如何应用大数据等先进的科学技术使管道焊接质量进一步提升，为我们提供了新的研究方向。

2焊接环境条件国内外标准对比分析

1）国内标准方面。①GB50369—2014规定在下列任何一种环境中，如未采取有效防护措施不得进行焊接：雨天或雪天；大气相对湿度超过90%；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；自保护药芯焊丝半自动焊，风速大于8m/s；气体保护焊，风速大于2m/s。②GB/T31032—2014规定当恶劣气候条件影响焊接质量时，应停止焊接。恶劣气候条件包括（但不限于）大气潮湿、风沙或大风。如有条件，可使用防风棚焊接。③Q/SYGD1037—2014规定环境温度90%RH，环境风速>5m/s，雨雪天气，若无有效防护措施，不得进行焊接作业。2）国外标准方面。①美国标准APIRP2201—2020规定当大气温度低于-45℃，除非采取特殊应对措施，例如提供临时防风帐篷、小型加热器等，否则不应进行管道在线焊接。②俄罗斯标准РД153-112-014—1997规定石油产品干线输送管道允许在环境温度-40℃以上进行焊接维修，应采取以下防护措施：焊接场所应防风防雪；彻底清除组对管件端部的积雪和残液，避免热蒸汽进入焊接电弧区；组对应满足最小间隙要求，使焊缝根部焊透，避免产生内应力。③俄罗斯标准РД558—1997规定在露天场地进行作业，焊接位置应进行保护，避免风、大气降水和污染物进入。冬季条件下，为了保持作业区必要的环境温度，应使用临时可采暖掩蔽所（小型房间、防风棚、帐篷）。

3管道焊接质量控制措施

在招聘焊接人员时，应对其进行认真的审查，合格后方可进场。对进场的焊接人员，要有档案记录，要有健全的奖惩制度，以增强他们的工作热情和责任感。同时，科学地选用焊接设备，对焊接设备进行全面的检验，确保焊接设备各项性能指标的准确性，尤其是在焊接电压、焊接电流等方面，一定要把误差控制在稳定的范围。建立健全质量控制制度，尤其是在焊接材料方面，要加强对材料的质量控制，在采购过程中，必须保证其满足使用要求，并在采购过程中，对材料的规格、型号、质量、数量等进行认真的检验，以防止不合格的材料进入场地。在附近，应设置仓库，并严格保管材料，防止各种因素对材料质量造成不良的影响。在进行焊接之前，必须对材料进行烘干，并建立起合理的回收、发放制度。对焊件质量进行多个环节的把控，同时，合理选用焊接工艺，做好施工之前的技术交底工作，对所有员工进行了详细的技术培训，设置焊接工艺流程卡片，并对焊接施工进行严格的控制，尤其是在焊接过程中，若要进行坡口焊接时，应对坡口进行检查，以免出现裂缝。在焊接作业中，必须对焊接人员资质进行把控，杜绝无证焊接的现象，对焊接材料的领取和回收进行归类与分析，并将分析的结果上报给上级部门，并依据反馈结果进行处理。在保证施工场地的安全条件下，对焊接的电流和电压进行严格的调控。焊接完成后，对焊缝进行打磨，并对其进行质量检验，做好根焊打底工作，若有油渍，应将其清洗干净。应定期进行清洗，保持坡口清洁完整，控制好焊口的间隙和宽度，确保焊接的质量。

4高钢级管道自动焊关键技术要素

4.1焊接工艺设备

中俄东线管道干线采用全自动焊（熔化极气保护实心焊丝电弧焊），自由连头采用组合电动焊（熔化极气体保护药芯焊丝电弧焊）。环焊缝采取下向焊、上向焊及其组合的方式。全自动焊设备是内焊机和双焊炬外焊机，保护气体成分是80%氩气和20%二氧化碳气体。全自动焊优点是环焊接头强度韧性良好，临界韧脆转变温度高达-60℃。缺点是熔宽较窄、熔深较浅，对坡口尺寸和组对精度容错性非常敏感，可能产生坡口壁未熔合缺陷。组合自动焊设备是单焊炬外焊机，保护气体成分是80%氩气和20%二氧化碳气体。组合自动焊优点是环焊接头强度和韧性较好，临界韧脆转变温度可达-30℃；对坡口尺寸和组对精度容错性宽泛，产生未熔合缺陷几率小。缺点是不适用过窄坡口，焊接填充量大，影响焊接效率；焊接过程有造渣、造气机制，可能产生气孔、夹渣等缺欠。组合自动焊采用现场坡口机加工。

4.2坡口加工

全自动焊坡口加工关键3项技术参数是坡口表面宽度指、拐点距离内侧高度值和钝边高度值。坡口表面宽度值是8mm，最佳实践宽度范围是7.7～8.4mm之间，可保证双焊炬盖面焊道一次成型。拐点距离内壁高度值选择5.25mm，钝边高度值是1.0mm，可保证热焊层完全焊透，并与根焊缝良好熔合。质量合格的坡口技术条件为：满足钝边与内坡口圆滑过渡，拐点处无凹坑，钝边和拐点高度符合焊接标准规范。现场加工的坡口应在24h内完成作业，坡口两侧15cm内清洁无杂质，满足超声无损检测对钢管表面粗糙度要求。坡口两侧2cm范围内打磨出金属光泽，满足焊接前坡口技术条件。

5高强钢管道焊接工艺评定

为预防环焊缝开裂失效，进行夏比冲击韧性试验。在环焊接头的焊缝和熔合线处提取试样，试样冲击功最小值高于38J，三个试样冲击功平均值高于50J，测试温度为-20℃，并测定-30℃冲击功。中俄东线设计温度-5℃，管道干线夏比冲击韧性试验温度为-10℃，考虑管道冬季焊接施工过程焊缝开裂风险，环焊缝韧性试验温度降至-20℃，环焊缝试验条件严于管道干线，保证了中俄东线建设过程中未发生矛盾争议。

结束语

管道焊接质量控制需要从多个方面入手，要兼顾各个方面的影响因素，严格选择管道材料，加强对焊接人员的培训，提高其专业能力，把控好每个环节的焊接细节，避免出现焊接缺陷，最大程度上确保管道焊接质量。

参考文献

[1]刘晓文,牛连山,梁明明,李阳.单枪自动焊在管道连头口应用中的改进研究[J].电焊机,2021,51(11):82-88+149.

[2]刘莹.阀门堆焊焊接工艺评定的差异及思考[J].金属加工(热加工),2021(11):45-48.

[3]聂向晖,丰振军,李保铃,李继红.基于C/S结构的燃气管道焊接工艺评价系统的设计与实现[J].热加工工艺,2022,51(23):113-117.

[4]何军祥,郑勇,李鹏.石油化工管道焊接工艺及其焊接质量浅析[J].石油化工建设,2021,43(S2):193-195.

[5]马睿聪.长输管道焊接工艺和焊接质量的控制[J].科技与创新,2021(16):63-64.