石油天然气管道焊接技术水平提高研究

　　文振忠卢瑞伟马明奎
　　【摘要】管道是石油天然气输送和存储的重要基础设施，其焊接质量对石油天然气的输送和存储有着直接的影响。在油气资源需求日益加剧的现在，提高石油天然气管理焊接技术水平，对保障石油天然气资源的安全、稳定输送和存储具有实际的意义。本文分析了石油天然气管道焊接技术及特点，提出了强化石油天然气管道焊接效果的有效策略，旨在为提高石油天然气管道焊接技术水平提供一些参考和借鉴。
　　【关键词】石油天然气；管道；焊接；技术
　　目前，石油天然气行业蓬勃发展，石油天然气需求量的增长加快了其开采和储运，因此，为了保障石油天然气资源的安全储运，对石油天然气的管道建设质量提出更高要求，焊接作为管道建设中的重要工序，其技术水平的提高尤为重要。由于石油天然气具有易燃、易爆等特点，因此必须提高管道焊接技术水平，优化输送环境，从而为我国社会与经济的发展提供强有力的能源基础。
　　一、石油天然气管道焊接技术
　　（一）自动焊
　　（1）实芯焊丝气体保护自动焊接
　　此焊接方式对野外作业的管道焊接装备与控制系统及周圍的环境要求较高，需设置必要的防风棚。
　　（2）药芯焊丝自动焊接
　　此焊接方式相较于实芯焊丝具有管材适应性好、焊接韧性好、熔敷速度快及经济性较好等优势，其药芯材料包括钛合金、稳弧剂、还原剂、造渣剂及矿物材料等。另外，药芯焊丝自动焊接还可划分为药芯焊丝气体保护焊和自保焊两种方式。
　　（3）电阻闪光对焊
　　此焊接方式是一种压力焊，通过强电流与低电压交流电的作用，使两管瞬间达到高温来保护焊接区，再通过外加顶锻压力融化管端，实现焊接作业。
　　（二）手工焊
　　（1）混合型手工焊
　　此焊接方式在长输管道的现场组焊时主要采用纤维型焊条和低氢型焊条进行焊接，纤维型焊条用于打底焊（下向焊，上向焊）、热焊（下向焊）；低氢型焊条用于填充焊（上向焊）、盖面焊接（上向焊）。混合型手工焊接方式主要用于钢管材质级别较高、焊接接头韧性要求较高、输送介质硫含量较高以及处于严寒环境里的管道焊接。
　　（2）全纤维素手工下向焊
　　此焊接方式在管道现场组焊时采用纤维型焊条进行根焊、热焊、填充焊及盖面焊，其中根焊时要求采用单面焊双面形式。全纤维素手工下向焊主要焊接材质等级较低的薄壁大口径管道，是油气管道常用的一种焊接方法。
　　（三）半自动焊焊接技术
　　（1）自保护药芯焊丝半自动焊
　　此焊接方式是填充焊与盖面焊广泛使用的方法之一，其具有全位置成型好、环境适应能力强、工艺性能好、合格率高以及成本较低等优点，焊接工艺简单对焊接人员要求较低，是户外场所焊接作业的首选方式。
　　（2）CO2活性气体保护焊
　　传统的短路过渡CO2焊在焊接作业时焊接飞溅大、控制熔深与成型的缺陷，因此，需要一种新型的焊接技术来解决此问题。CO2活性气体保护焊中的STT半自动焊接方式通过控制精确的峰值和基值电压及电流使溶滴更易于过渡成型，焊接时的稳定性较高，能够有效解决大口径管道根部环节单面焊双面成型和飞溅问题，主要应用于全位置单面焊双面成形的打底焊。CO2活性气体保护焊降低了焊接作业过程的飞溅，焊接过程较为稳定使焊缝成形变得较为简便，具有高效、优质、劳动强度低、经济性好等优势，从而广泛应用于石油天然气管道的焊接作业中。
　　二、提高石油天然气管道焊接技术水平的有效策略
　　（一）焊接作业前的质量控制
　　首先，做好焊接前的准备工作。焊接作业前的准备工作是保障焊接作业效果的基础性工作，应予以重视。石油天然气管道在进行焊接作业前由技术人员编写焊接工艺指导文件和焊接工艺评定文件，其内容要涵盖适用于不同管径和壁厚的基材的焊接方法及焊接材料的选择、焊接速度、焊接接头形式以及焊道数等。之后就编写的焊接工艺研讨与评定工作，焊接施工按照评定合格的焊接工艺进行。另外，焊接人员是焊接作业实施的主体，其专业水平和综合素质对焊接效果有直接的影响，因此，必须要求参与石油天然气管道焊接施工的焊工具有有效的资格认证书，并对其进行焊接工艺考核，检验其焊接工艺的质量，检验合格后才能参与管道的焊接施工。
　　（二）焊接施工过程中的质量控制
　　首先，焊接作业必须严格按照操作规范与标准进行，保障石油天然气管道焊接作业的各项参数符合焊接操作规范的详细规定以及设计文件的要求。由于焊接电流直接决定着焊条的熔化速度、母材的熔深以及焊缝成分等，因此，焊工在进行焊接作业时要根据基材的材质、厚度等合理设置焊接电流，使其处于最佳状态，有效避免电流过大导致基材坡口要变、烧穿基材与电流过小导致未焊透、夹渣等质量缺陷。
　　其次，注意焊接操作重点。第一，确保焊接作业时焊条熔化速度与焊缝成形速度均匀变化，防止焊缝出现过宽或过厚等问题，尽可能保持焊缝整体的均匀性，提高石油天然气管道焊接的强度。第二，采取科学、有效的措施防止管道产生穿堂风。管道两端未封闭时管道内部出现穿堂风会带来较快的空气流速，急剧增加焊缝的冷却速度导致管道出现冷裂纹，因此应采取必要的措施来有效避免穿堂风的产生，例如在焊接现场设置遮挡装置。第三，焊接收弧交接处的处理。由于每个焊工的焊接速度不一致，就会出现先后到达交接处，此时需要先到达交接处的焊工多焊部分焊道，以便顺利完成后到交接处焊工的收弧作业。第四，注意每层焊道的起弧与收弧错开间距，并确保起弧在坡口以内，多层焊接作业必须保持一定的顺序，只有上层焊接结束后才能焊接下一层。第五，随时观察焊条的状态，一旦出现偏吹、易粘条等问题应及时更换新焊条并修磨焊接接头后再继续进行焊接施工。第六，焊接时在不损坏坡口形状的基础向管外表上延长焊道12mm，同时注意纤维素焊条的焊接要尽量降低焊条摆动幅度，有效提高焊接成型效果和质量。
　　（三）焊后质量控制
　　焊接结束后的质量控制主要是针对焊缝的内外部进行检查，以便及时发现质量不合格的焊缝，并采取相应的措施进行解决。具体来说，焊缝外部的检查主要包括对焊缝表面的裂纹、夹渣、咬边、焊瘤、气孔以及焊缝的外观尺寸等方面，对于质量不合格或不符合设计要求的焊缝，根据具体情况进行返修或返工处理。同时焊接结束后要及时清理焊缝表面的焊渣与杂物并标记好焊口编号；焊缝内部的检查要采用超声波探伤及射线探伤等无损检测技术，遇到特殊情况经设计与技术人员同意也可采用磁粉检测或渗透检测等方法。若焊缝无损检测判定不合格要及时进行返修并再次无损检测返修后的焊缝质量。此外，还要做好焊缝的防护工作，焊缝是整个石油天然气管道强度的薄弱环节，因此，应采取必要的防护措施保障整个管道的强度。如果管道采用的是金属材质，那么就要采用焊缝处喷防锈漆、套装热缩套管等方式做好防腐处理，隔绝管道表面与外界环境的接触来防止其生锈。而针对已生锈焊缝的防腐处理要采用先打磨表面或在表面喷砂除锈再套热缩套管的方式。
　　三、结束语
　　总的来说，石油天然气管道的焊接技术水平对石油天然气行业的发展速度和效率有着直接的影响，因此，在国内外市场竞争日益激烈的现在，必须提高石油天然气管道焊接的技术水平，保障管网的安全运行，促进石油天然气行业可持续发展，进一步增强我国石油天然气资源的储运能力，从而为提升我国的综合实力及国际市场的竞争力奠定坚实的基础。
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