閆光寧

中國石油天然氣管道第二工程有限公司技術(shù)研究與培訓(xùn)中心 江蘇徐州 221008

隨著我國能源建設(shè)的持續(xù)深入，我國對于石油天然氣等管道的施工規(guī)模也在不斷加大。管道所用的鋼管在強(qiáng)度以及壁厚等方面也有了更高的要求，要想使其達(dá)到更為高效的施工效果，管道的焊接施工技術(shù)也應(yīng)不斷改進(jìn)，以為管道的高質(zhì)量運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障[1]。

1 國內(nèi)外管道自動焊發(fā)展史

早在上個世紀(jì)的六十年代，國外即已研制出了摩擦焊和閃光焊等自動焊接技術(shù)，與此同時相應(yīng)的設(shè)備也得到了不斷的發(fā)展。對相關(guān)技術(shù)有研究且處在前列的國家主要有加拿大和法國等歐美發(fā)達(dá)國家，自技術(shù)研發(fā)到具體施工，焊接的管道長度達(dá)到5萬多公里。其中需要特別關(guān)注的是美國CRC-EVANS公司，其推出了包含有對口器和內(nèi)焊機(jī)等的自動焊接系統(tǒng)，同時焊接的方式也極為高效，具體來看主要有藥芯和實(shí)心等的焊絲氣體保護(hù)方法，應(yīng)用以上兩類方式焊接的管道長度已超過34000公里。蘇聯(lián)在這方面也有技術(shù)研究，其中的閃光對接焊管系統(tǒng)主要是通過電阻焊的方式實(shí)施，大直徑規(guī)格的焊接長度一般能夠達(dá)到1×104公里，且操作的效率以及環(huán)保的效果等都比較高。然而由于此類焊接技術(shù)需要較大的經(jīng)濟(jì)支持，因此在蘇聯(lián)解體之后，也就也能得到廣泛使用。我國的管道環(huán)焊接技術(shù)自上世紀(jì)七十年代開始研發(fā)，初期以傳統(tǒng)的手工焊條電弧焊方式為主，而后出現(xiàn)了纖維素型以及半自動焊接技術(shù)。直到九十年代，我國才正式開始對自動焊接技術(shù)展開研究，相應(yīng)的設(shè)備也不斷地被研發(fā)出來。初期的管道自動焊接設(shè)備，由于經(jīng)濟(jì)成本較高，因此以單焊炬外焊機(jī)比較常見。然而手工焊接的裝置并不能達(dá)到具體操作的標(biāo)準(zhǔn)，且工作的效率也比較低下。因此也就出現(xiàn)了從國外引進(jìn)以及自主研發(fā)的共同推進(jìn)的局面。近些年來，我國先前引進(jìn)的雙火爐自動焊接技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，并在具體的工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用，而所達(dá)到的操作效率也極為顯著。

2 我國管道自動焊的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 管道自動焊機(jī)組的設(shè)備和人員配置

西氣東輸?shù)囊恍┕艿澜ㄔO(shè)，其中1219＊18.4規(guī)格的鋼管焊接所用的是從NOREAST外焊機(jī)到PAW2000、PAW3000等自動焊機(jī)裝備，整個工程所需的設(shè)備為56臺，而機(jī)組的操作人員有49人。不同于半自動形式的焊機(jī)設(shè)備，后面的自動焊接設(shè)備還配置了吊管機(jī)等輔助設(shè)備，與此同時整個技術(shù)的操作過程也更為便捷，且所達(dá)到的工藝效果也更為顯著[2]。

2.2 管道自動焊設(shè)備及焊接工藝

初期的管道焊接，通常采用焊條電弧焊和自保護(hù)藥芯半自動焊來完成，根焊采用纖維素下向焊。而今隨著時代的發(fā)展，這樣的技術(shù)操作效率顯然難以滿足西氣東輸?shù)却笮凸こ痰男栌谩１M管在2001年意大利研制出了新型的根焊用外焊機(jī)，且環(huán)焊的處理也更為全面，但是我國只應(yīng)用了其中的自動根焊功能，填充和覆蓋焊操作則由配置的機(jī)組共同完成。對于單面焊的焊接來說，其對鈍邊厚度以及組間差距等都有著極為嚴(yán)格的要求，受制于極易燒穿的緣故，且根部未能完全融合，為了彌補(bǔ)未能焊透的缺陷，由管道內(nèi)實(shí)施人工修復(fù)成為了常規(guī)操作。自動焊接經(jīng)常會使用到實(shí)心焊絲以及金屬粉末焊絲等焊接材料，由于材料的規(guī)格不同且質(zhì)量也有很大的差異，因此具體技術(shù)操作時應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注焊接所用的材料，以免對最終的操作質(zhì)量造成不良影響。

2.3 焊接材料

自動焊接所用到的焊接材料主要有實(shí)心焊絲和金屬粉末焊絲以及藥芯焊絲等。由于氣體保護(hù)弧焊的電弧較窄，且極易在槽側(cè)壁出現(xiàn)熔化，因此以實(shí)心焊絲實(shí)施焊接比較可靠，但應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注生產(chǎn)規(guī)格以及各類質(zhì)量指標(biāo)，以免對焊接質(zhì)量造成不良影響。自動焊接過程中使用的焊接材料包括實(shí)心焊絲、金屬粉末焊絲和氣體保護(hù)焊絲。氣體保護(hù)弧焊的電弧寬度窄，容易在槽的側(cè)壁上熔化。如在操作中出現(xiàn)電弧飛濺的情況，應(yīng)立即對其焊接參數(shù)做出調(diào)整，以確保整個操作的穩(wěn)定高效。

2.4 焊接操作工

由于自動焊接操作有著較高的專業(yè)特性，因此只有經(jīng)過系統(tǒng)技術(shù)培訓(xùn)的操作人員才可進(jìn)行該領(lǐng)域的操作，同時還應(yīng)有專業(yè)部門的資格認(rèn)證，只有這樣才能確保焊接操作的穩(wěn)定和高效。與此同時，這樣的操作所需的設(shè)備更多且種類繁多，因此只有熟悉和掌握這些技術(shù)門類以及得心應(yīng)手的情況下，才可達(dá)到既定的操作效果。而不同區(qū)域之間的設(shè)備操作以及技術(shù)應(yīng)用往往也存在著極大的差異，因此也就使得這樣的工作對專業(yè)有了更為專屬的規(guī)定。相應(yīng)的只有為其配備專業(yè)的技術(shù)人員，才能為其各類問題的處理以及焊接操作的高效實(shí)施提供基礎(chǔ)保障[3]。

3 發(fā)展趨勢

如今的自動焊接技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為了一種協(xié)調(diào)管理技術(shù)，且技術(shù)的特性更為全面高效。具體來看，該類系統(tǒng)主要由管道設(shè)計和線路勘測構(gòu)成，其中所用到的邊坡下降法和直線繪制法應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，以使其達(dá)到具體施工的要求。對于管道的生產(chǎn)來說，管端以及螺旋焊管等的橢圓度以及圓周偏差應(yīng)達(dá)到既定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以免對具體施工效果造成不良影響。為了防范可能出現(xiàn)的焊接沉降影響到焊接的質(zhì)量，施工的掃線應(yīng)達(dá)到既定的地面硬化的標(biāo)準(zhǔn)；管道鋪設(shè)時的鋼管支撐應(yīng)確保穩(wěn)定堅固，自動檢測的一些裝置也應(yīng)達(dá)到預(yù)先進(jìn)行測試，以使其達(dá)到既定的操作標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)效果，只有這樣才能切實(shí)地保障焊接施工的質(zhì)量和完成預(yù)先設(shè)定的工程目標(biāo)。

4 結(jié)語

由以上論述可以看出，當(dāng)下和未來的技術(shù)研發(fā)應(yīng)更多地關(guān)注該領(lǐng)域，以促進(jìn)技術(shù)與相關(guān)設(shè)備的高效統(tǒng)一，相信在技術(shù)與輔助設(shè)備融為一體的情況下，我國的管道焊接的效率必能達(dá)到一個新的高度，從而更為科學(xué)高效地服務(wù)于工程建設(shè)和社會發(fā)展。