陶興華

通過(guò)對(duì)油氣管道焊接施工焊接技術(shù)進(jìn)行分析對(duì)比，可以為更好地選擇焊接技術(shù)作出更加科學(xué)合理的選擇，從而能夠更好地提高效率。遼河石油勘探局油建二公司作為中國(guó)石油石化行業(yè)建設(shè)系統(tǒng)的多年品牌企業(yè)，具有較高生產(chǎn)資質(zhì)，先后在西氣東輸、氣化遼寧系列管道施工等多項(xiàng)施工項(xiàng)目中取得優(yōu)異成績(jī)，受到甲方的廣泛好評(píng)，技術(shù)方面更是具有重要的品牌影響。

焊接；技術(shù)；施工；分析；研究

1.管道焊接技術(shù)的要點(diǎn)

根據(jù)不同管道環(huán)境選擇焊接設(shè)備。管道建設(shè)屬于典型的野外施工作業(yè)，其作業(yè)點(diǎn)沿著管道的走向不斷遷移，焊接工作的難度可想而知，而采用流水作業(yè)或單兵作業(yè)的方式，更為這種模式的推進(jìn)帶來(lái)了困難。因此，焊接設(shè)備也需要隨著作業(yè)地點(diǎn)的改變而來(lái)斷移動(dòng)，這就對(duì)焊接設(shè)備的質(zhì)量、體積、抗震等方面有所要求。

所要焊接的鋼管是水平固定的，管道焊接施工都是全位置的焊接操作。這對(duì)焊接設(shè)備、焊接材料和焊工操作水平都提出了較高的要求，需要焊接人員以更高的水平和更精細(xì)的焊接耐心。為提高建設(shè)速度，需要盡量縮短管口組對(duì)和根部焊接的時(shí)間。即在前一道焊口完成根部焊接進(jìn)行熱焊的同時(shí)，進(jìn)行下一道焊口的管口組對(duì)，這樣做可以提高效率，但是管子不能穩(wěn)定地固定，會(huì)產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力。在不同地形地貌、不同氣候條件，不同管徑、不同壁厚和不同旗工技術(shù)能力等條件下，對(duì)管道施工要采取的焊接工藝選擇是不一樣的?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的焊接設(shè)備應(yīng)能夠適應(yīng)上述一種或多種焊接工藝。

根據(jù)焊接施工特點(diǎn)確定相應(yīng)工藝。打底焊工藝：使用纖維素焊條手工焊纖維素下向焊焊條的藥皮中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％~ 50％的有機(jī)物、纖維素，具有極強(qiáng)的造氣功能，焊接時(shí)在電弧熱的作用下可以分解出大量的CO和CO2氣體，在保護(hù)電弧和熔池金屬的同時(shí)，顯著增加了電弧吹力，保證了熔滴在全位置焊接時(shí)向熔池的穩(wěn)定過(guò)渡，還可阻止鐵水和液態(tài)熔渣的下淌，同時(shí)還有較大的熔透能力和優(yōu)異的填充間隙性能，對(duì)管子的對(duì)口間隙要求不很嚴(yán)格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫，因此特別適合打底焊。

填充、蓋面焊工藝：使用鐵粉低氫型焊條手工焊使用鐵粉低氫型向下焊條進(jìn)行填充、蓋面焊無(wú)論在國(guó)內(nèi)和國(guó)外都有許多成功的范例，其靈活簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)勞動(dòng)力資源相對(duì)豐富的條件下，更得到了充分的發(fā)揮。特別是近年來(lái)焊條工藝性能的改進(jìn)，其熔敷效率、力學(xué)性能指標(biāo)等均能滿足當(dāng)今管道建設(shè)的需要，在焊接自動(dòng)化率要求不高的場(chǎng)合是十分適用的。

2.焊接高壓緩沖器的技術(shù)

高壓緩沖器具有較高的焊接難度，它一般由兩個(gè)沖壓半球和數(shù)根絲頭接管組裝焊接而成，直徑600mm，壁厚42mm，設(shè)計(jì)溫度150℃，工作介質(zhì)為H2、N2，是Ⅲ類壓力容器，焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格，其中A、B類接頭100%RT檢驗(yàn)，按照我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB4730- 94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》執(zhí)行，Ⅱ級(jí)合格，C、D類焊接接頭進(jìn)行MT或PT檢測(cè)Ⅰ級(jí)合格，容器按GB150-1998《鋼制壓力容器》制造檢驗(yàn)與驗(yàn)收。

高壓緩沖器具的焊接特性。制訂焊接工藝前，對(duì)16MnR的焊接特性和緩沖器的焊接特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的理論分析和研究。根據(jù)IIW推薦的碳當(dāng)量計(jì)算法，16MnR的CE值較?。?.29%），其材質(zhì)的可焊性較好。但是，由于16MnR含有少量合金元素，其淬硬傾向較低碳鋼要大。在焊接16MnR時(shí)，一般情況下，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。但是，在低溫環(huán)境、或在大剛性和鋼板厚度較大（>25mm）時(shí)焊接，因冷卻速度過(guò)快而出現(xiàn)馬氏體組織，增大了冷裂傾向，產(chǎn)生熱裂紋。當(dāng)HAZ達(dá)到1100℃時(shí)，粗晶區(qū)將因晶粒長(zhǎng)大或出現(xiàn)魏氏體組織而產(chǎn)生脆化，因此，焊接工藝參數(shù)要適中。

緩沖器的焊接特點(diǎn)。緩沖器的結(jié)構(gòu)為球體，直徑?。―= 600mm）、壁厚大（=42mm），焊縫形式為對(duì)接和對(duì)接＋角接，坡口深而窄，焊接工作量大，如果整體組裝后焊接，焊接過(guò)程中，容易產(chǎn)生夾渣（或未熔合）、氣孔和裂紋等缺陷，一旦造成焊縫返修，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。對(duì)擬定的焊接工藝，經(jīng)模擬焊接和工藝評(píng)定合格后，根據(jù)容器組裝后的實(shí)際情況，稍加修改并應(yīng)用于焊接生產(chǎn)中。

3.管道焊接的技術(shù)要求和規(guī)范

接管的焊接。焊前要對(duì)坡口進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)溫度達(dá)到（100~150）℃時(shí)，才能開(kāi)始焊接。GTAW打底時(shí)，電弧應(yīng)對(duì)準(zhǔn)接管一側(cè)稍加穩(wěn)弧，適當(dāng)添加焊絲，防止產(chǎn)生裂紋。

環(huán)縫的焊接。接管焊接完畢，并檢驗(yàn)合格后，在兩個(gè)半球上，按與環(huán)縫截面相垂直的軸線上分別焊接一根2吋的管子，架空一定高度，使整條環(huán)縫都能處于轉(zhuǎn)動(dòng)焊位置，再按焊序進(jìn)行焊接。因GTAW焊層薄，為防止燒穿，用3.2mm焊條焊第2層，電流不要太大，層間溫度不能低于預(yù)熱溫度。第3、4層焊道寬度適中，在坡口兩側(cè)稍做穩(wěn)弧，注意焊條角度，選擇合適的焊接參數(shù)。第5~10層，采用一層兩道的排焊方法。

焊接合龍的要求。攏不能使用管端坡口整形機(jī)來(lái)加工坡口，還要對(duì)鋼管進(jìn)行切斷并在切斷鋼管的同時(shí)加工出坡口。大直徑鋼管火焰自動(dòng)切割機(jī)保留了火焰切割使用方便的特點(diǎn)，舍棄了磁性行走輪而用帶形軌道，同時(shí)該機(jī)還具有自動(dòng)補(bǔ)償管徑誤差和橢圓誤差的特點(diǎn)，已在西氣東輸工程中被使用，取得了良好的效果，具有實(shí)用推廣價(jià)值。

4.管道建設(shè)對(duì)焊接設(shè)備的要求

油氣管道建設(shè)大多地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，社會(huì)依托條件較差。要求焊接設(shè)備具備下列特點(diǎn)：

工藝適應(yīng)性要好。針對(duì)油氣管道建設(shè)常用的幾種焊接工藝，焊接設(shè)備應(yīng)具有良好的工藝適應(yīng)性。對(duì)于纖維素型焊條焊接，還應(yīng)保證小電流全位置焊接操作時(shí)飛濺小、引弧容易，有足夠大的電弧推力利于單面焊雙面成型。對(duì)于自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊，應(yīng)保證送絲平穩(wěn)，飛濺小。對(duì)于CO2或富氬氣保護(hù)自動(dòng)焊，焊接電源應(yīng)具有熱起弧和電流衰減功能，應(yīng)能保證每臺(tái)焊接電源的外特性曲線一致，整套設(shè)備操作方便，焊接規(guī)范易于修改。

環(huán)境適應(yīng)能力要強(qiáng)，可靠性高。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始了以西氣東輸為主體的大規(guī)模的管道工程建設(shè)施工，從茫茫戈壁和荒漠，將天然氣運(yùn)送到中東部地區(qū)。施工過(guò)程中，冬季嚴(yán)寒，夏季炎熱，風(fēng)沙大，晝夜溫差大；西北部地區(qū)多為高原和丘陵，氣溫、氣壓總體偏低、空氣密度?。恢胁康貐^(qū)主要為山脈、黃土和山間平原，山勢(shì)陡峭，河谷彎曲，地形起伏大；東、南部地區(qū)則是高溫、多雨、湖濕的氣候條件。因此，焊接設(shè)備應(yīng)具備良好的在不同惡劣環(huán)境條件下的適應(yīng)性，抗嚴(yán)寒，耐高溫，抗顛簸，防湖、耐風(fēng)沙，耐高原缺氧等。野外施工時(shí)，每天的焊接時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10~12小時(shí)，焊接設(shè)備一旦發(fā)生故障，將極大地影響施工進(jìn)度和施工成本，特別是流水作業(yè)方式的施工，會(huì)發(fā)生大面積的窩工現(xiàn)象。因此，管道現(xiàn)場(chǎng)焊接施工更愿意選擇功能簡(jiǎn)單，可靠性高的專機(jī)類設(shè)備組合成為一套的施工設(shè)備的機(jī)具。

控制面板簡(jiǎn)單易懂，調(diào)節(jié)方便。管道焊接施工既有平原大機(jī)組流水作業(yè)，也有山區(qū)小機(jī)組流水作業(yè)，還有溝下或水網(wǎng)地帶單兵作業(yè)。在這些不同的作業(yè)方式中，有的焊工需要完成一道焊口從根焊到蓋面的全部焊接操作，有的則需要完成其中某幾層的焊接操作，還有的只需要完成其中一層的焊接操作。由于施工作業(yè)面寬，焊接點(diǎn)分散，技術(shù)人員不可能對(duì)每一臺(tái)焊接設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，為此，焊接設(shè)備的控制面板應(yīng)操作簡(jiǎn)單、易于讓人理解，方便調(diào)節(jié)，同時(shí)在緊急情況下要有能夠迅速關(guān)閉的功能。

5.保障施工安全的主要措施

從事油建施工焊接工作，必須牢固樹(shù)立“安全第一”的思想意識(shí)。必須從我做起，從現(xiàn)在做起，端正自己的思想作風(fēng)，無(wú)論從事哪個(gè)崗位，實(shí)施哪項(xiàng)工藝，都必須把安全工作放在首位，切實(shí)樹(shù)立“責(zé)任重于泰山”的責(zé)任意識(shí)，時(shí)刻緊繃安全之弦，從嚴(yán)要求。從我做起，熟練掌握安全專業(yè)知識(shí)，預(yù)知危險(xiǎn)，分析和控制危險(xiǎn)。要不斷提高安全施工極端重要性的認(rèn)識(shí)。搞好安全生產(chǎn)工作是科學(xué)發(fā)展觀的直接體現(xiàn)，是從事施工一線人員的基本知識(shí)和必要遵守的前提，嚴(yán)格按照規(guī)定和規(guī)程辦事確保各項(xiàng)安全措施到位，做到萬(wàn)無(wú)一失。要強(qiáng)化檢查督促。各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)和安全生產(chǎn)監(jiān)督人員一定要恪盡職守，勤奮工作，要改進(jìn)工作方式，及時(shí)深入生產(chǎn)一線檢查督促，警鐘長(zhǎng)鳴，防范于未然，使安全與質(zhì)量同時(shí)抓、同投入、同檢查，這樣才能使施工質(zhì)量和進(jìn)度真正得到有效保障。

[1]中國(guó)焊接學(xué)會(huì)焊接手冊(cè)（第2卷）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1992