长输管道焊接工艺和焊接质量控制

长输管道焊接工艺和焊接质量控制

韩彦崇

中国石油天然气管道局第二工程有限公司江苏徐州221000

摘要：本文结合实际，对长输管道焊接工艺与焊接质量控制要点进行研究，首先阐述长输管道施工工艺内容，其次在阐述焊接缺陷的产生原因与防治要点的同时，详细分析长输管道全自动焊接技术施工分析及应用，希望研究以后，能够给该领域的工作人员提供一些参考。

关键词：长输管道；焊接工艺；焊接质量；控制

一、长输管道施工工艺的相关介绍

大口径长输管道的厚度基本会在8mm以上，所以需要采用多层焊接的工艺，而打底与盖面的焊接施工工艺数量比较多，需要结合工程的实际需要来选择合适的焊接方式，最为主要的目标就是保证焊接质量达到要求。由于管径比较大且输送压力较高，其管道材料一般会选择高碳钢材料的管路，并且钢级为X60以上，焊接材料主要采用的是实芯焊丝加气保护、药芯焊丝等。根据实际焊接施工的需要，长输管道的焊接坡口采用的是复合型、U型等形式，这就需要施工人员按照技术要求来进行参数的确定，以达到焊接质量的要求。

二、焊接缺陷的产生原因与防治要点

1、烧穿产生原因与防治要点

烧穿主要指的是焊接的过程中将上一层或者前几层烧漏，导致这一问题的存在多数是因为焊接参数设置过大或者根部焊接过薄等。要想进行烧穿的防治，就要适当的增大根部焊接的厚度，需要控制在3mm的左右，保证技术参数在合理的范围内，一旦发现存在烧穿的问题就要立即停止施工，并且需要将该位置打磨处理，设置必要的坡度之后再进行焊接施工，同时需要保证厚度达到要求。

2、裂纹产生原因与防治要点

裂纹主要指的是在焊接完成之后的冷却阶段，焊道焊接材料所产生的应力高于母材或者焊接位置的强度不足而导致的缝隙问题，该问题的产生主要是因为组对的过程中质量不合格。从焊接施工的实际情况来分析，直管段的部分角度与弯头部分的角度和实际要求存在很大的差异，并且在组对的过程中，为了能够组对好管口就要施加必要的外力，但是此时也会产生一定的应力，从而导致根焊位置的厚度较薄而出现裂纹的病害问题。在焊接过程中如果选择使用药芯焊丝、纤维焊条等焊接材料，焊接完成之后就会导致焊道中的扩散氢含量会大量的聚集，此时会导致裂纹病害问题的出现。根据裂纹发生的原因，在防治时需要从以下几个方面来进行：加强组对质量控制；焊接施工前要进行焊接位置的预热；适当增加焊道厚度，根焊结束后才能开始盖面、填充焊接施工；冬季环境温度比较低的情况下，要进行缓冷处理，并且需要严格控制扩散氢，消除裂纹。

3、未焊透产生原因与防治要点

未焊透主要指的是熔孔在根部焊接的过程中没有完全打开或者没有打开，进而导致原始钝边残留，而出现了部分或者单侧出现未焊透的情况。从发生原因的角度来分析，未焊透的主要原因就是钝边厚度过大或者组对时间隙过小。对于未焊透问题的防治来说，需要在焊接之前检查组对质量，进行必要的打磨处理，保证坡口光度，焊接材料能够顺利流入到焊口内。

三、长输管道全自动焊接技术施工分析及应用

1、管道全位置自动焊接技术及装置简介

该焊接装置内主要组成部分为焊接小车、轨道、控制系统等，在焊接时，需要将管道进行固定，焊接小车中的焊枪会按照预定的管道焊口进行焊接施工。因为其属于自动控制，所以精度比较高、工艺性能稳定，人为因素影响比较少，简单培训就能完成，所以人工成本比较低，尤其是在焊接大口径、厚壁管的过程中，无论是焊接质量、焊接效率，都要优于其他焊接方式。

自从20世纪60年代开始，国际上就已经出现自动焊技术，在当时属于比较前沿的科技，其主要是用来在大口径、厚壁管的焊接中，并且操作非常简单、焊接质量比较高、美观性较好，成为当时各国所关注的焦点。近年来，我国自动焊技术有了较大的突破，很多都应用到实践中，特别是我国的西气东输管道项目中。

2、自动焊接技术实验和施工分析

为了能够满足更长距离、更大压力、更大口径与更大壁厚的油气输送管道焊接施工，并且能够积极参与到国内外的市场竞争行列中，加速进行自动焊技术的研发和应用，以我国的某油田的长输管道焊接实际需求和试验进行全面化的分析，从而可以得出该技术的优势，进而可以在更大范围内推广使用自动焊技术。该油田于2011年引进的法国SERIRMAX公司生产SATURNAX05焊炬全位置自动焊接设备，该项目的焊接目前还处在试验的过程中，人员、设备的契合度比较差，在未来的发展中还需要进一步的提升，从而可以满足长输管道项目的焊接施工要求。

2.1焊接工程量

本次试验所选择的焊接管道长度为2.2km、材质API5LX70，直径Φ1016mm，壁厚19mm，设计工作压力10MPa。

2.2管道全位置自动焊接施工过程

施工人员在开始施工前进行管口位置的清理，将焊口两侧100mm内的杂质清理干净，保证该区间内不会存在任何油污、锈迹等，坡口位置可以露出金属光泽。

打坡口。首先，需要根据焊接工艺的要求来制作坡口，准确的测量钝边、坡口角度、平面度等参数，保证其可以满足焊接施工的需要，如果发现存在不平整的情况，需要进行修整处理。其次，打磨坡口附近100mm内的螺旋焊缝，确保设备轨道正常使用。

根据设备要求进行焊接轨道安装施工，并且需要检测轨道边缘与坡口的松紧度，确保其安装位置的精确度达到要求，焊接小车在行走的过程中符合稳定性要求，不会出现颠簸、偏移的问题，从而可以保证焊接质量。轨道安装完成之后，应该保证其与管道表面的距离在3mm以下，轨道和管口端部位置的距离应在2mm以下，从而可以达到焊接施工的需要，保证焊接质量。

焊接开始之前，需要根据需要来调整焊枪的角度与高度，并且按照焊接工艺的要求来进行焊接参数的输入，比如电压、电流等。全部设置完成之后开启自动焊接设备，并且随时监控焊接过程，如果发现异常需要立即停机，并且纠正问题，保证焊接质量。

3、无损检测

应用X射线和超声波设备对本次试验的管路部分进行检测，经过评定之后确定，本次焊接试验的一次合格率达到99%。

4、焊接施工能力

从应用实践的角度出发，自动焊的主要优势就是焊接速度和效率有了很大的提升，尤其是对于大管径、厚壁管的焊接中，优势比较明显。经过相应的数据统计分析，自动焊较之人工焊来说，其焊接效率提升达40%以上，并且焊接质量非常好，只要焊接参数设置合理，不会出现焊接缺陷的问题。从这个角度出发，自动焊技术有着非常明显的优势，能够满足长输管道的焊接施工技术要求。

5结束语

大口径管道自动焊接技术是当前工程领域中非常重要的一项技术，其颠覆了传统人工焊接技术，不仅焊接速度快、效率高，并且焊接质量也非常高，可以满足管道使用的需要。现代科学技术的高速发展之下，焊接技术有了很大的提升，自动焊技术被广泛的应用到长输管道焊接领域中，使得管道的质量得到提升，保证油气等资源输送过程中的安全性，还能够改善工作环境，对于经济与社会的发展都是非常有益的。

参考文献：

[1]石油化工管道焊接工艺与质量控制措施分析[J].多洁才仁.中国石油和化工标准与质量.2016(20)

[2]浅析油田管道焊接工艺与质量控制措施[J].王德华.全面腐蚀控制.2017(08)

[3]油田管道焊接技术存在的问题与对策[J].刘忠波.中国石油石化.2017(01)