石油、天然气管道焊接工艺现状及展望.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 道焊接方法以熔化焊为主， 经历 了焊条电弧焊 、 半 自动 焊和 自动焊三种方式 近年来 ，人们不仅对 常规管道熔焊方法进行研究 以期提高其焊接质量和焊接效率 ，同时对应用与管道 焊接 的新工艺新方法进行 了研究和开发 ， 如爆炸焊 、 电 子束焊 、 激光焊 、 闪光对焊 、 径 向摩擦焊 、 搅拌摩擦焊和 活性气体保护锻焊等f2 ]。人们对管道焊接常规熔化焊工 艺方法和高效新方法研究取得的进展 ，有力推动了管 道铺设施工中焊接技术的发展 。 1 管线钢的发展现状及焊接方法 1 ． 1 管线 钢 的应用 发展 现状 2 0世纪 4 0年代之前 ，管线用钢只是普通的碳钢。 到了 2 0世纪 5 O年代采用控轧工艺生产出的 3 5 2 MP a 级别的 C Mn钢是世界上首次采用形变热处理工艺进 行的商业生产的控轧钢。1 9 6 0年 ， G r e a t L a k e s S t e e l 第 一 次生产出含 N b的 X 6 0级热轧钢。 2 0世纪 7 0年代微 合金控轧技术得到了广泛应用。sl ,l 工艺 的优化 ， 炼钢 工艺的改进 以及计算机控制技术都大大提高 了管线钢 的综合性能 ，生产出了 X 7 0级管线钢。2 O世纪 8 0年 代 ， 采用控轧及轧后加速冷却技术 ， 在不损害韧性 的前 提下生产出了 X8 0 ， X1 0 0级的管线钢[引 。 由于早期 的管道材料采用的是 普通低碳 钢和 C Mn钢 ， 所以管道设计压力小 ， 口径小 ， 输送效率低。为 了进一步提高输送效率 ， 高压力 、 大 口径 、 大输量成为 了管道工业发展的一个 主要趋势 。另外 ，提高钢管强 度 ， 采用大 口径 、 高压力的油气管道 。 还能够提高管道 建设 的经济效益 。 1 ． 2油气 管道 焊接 工艺方 法 根 据焊 接过 程 中母 材是 否熔 化 以及 是 否对 母 材施 加压力 ， 可将管道 焊接方法分为熔化焊 、 压力焊 ， 其中 熔化焊工艺是 目前管道铺设施工过程 中主要的焊接工 艺方法 。 1 ．2 ． 1 熔化焊工艺 熔化焊在油气管道铺设施工中得到了广泛应用。 包括传统的药皮焊条电弧焊、 手工钨极氩弧焊、 熔化极 气体保护焊和埋弧焊等工艺方法 。 从 自动化程度来看， 管道熔焊方法经历了焊条 电弧焊 、半 自动焊和 自动焊 的历 程闻 。 1 ． 2 ． 1 ．1 焊条电弧焊 油气管道焊接方法主要包括焊条电弧焊和手工钨 极氩弧焊。 一 专家论坛 t蜉掳 焊条电弧焊主要有焊条 电弧向上立焊和向下立焊 2种 。焊条电弧 向上立焊过程中， 焊接电弧 自下而上移 动 ， 主要采用 高纤维素焊条和低氢型焊条 ， 其特点为管 I- I 组对 间隙较大、 焊接过程 中采用熄弧操作法完成 、 每 层焊层厚度较大、 焊接效率低 ， 是以往管道施工 中的主 要 焊接 方法 。 焊条电弧向下立焊是焊接电弧 自上而下移动的一 种 电弧焊方法 ，主要采用低氢型焊条 、高纤维素焊条 等 。由于每层焊层厚度较薄， 通过后面焊层对前面焊层 的热处理作用可提高环焊接头 的韧性 。其特点为管 口 组对 间隙小 ， 焊接过程中采用大电流 、 多层 、 快速焊的 操作方法来完成 ， 适合于流水作业 ， 焊接效率高 ， 质量 好， 且操作技术易于掌握， 降低了工艺难度和劳动强度[7】。 手工钨极氩弧焊fT I G 1 由于热输入较低 、 适合全位 置焊而在薄壁管或小 口径管 的焊接 中有着 独特的优 点。但对厚壁油气输运管道焊接来说 ， 氩弧焊具有效率 低 、 野外施工环境对焊接质量影响大等缺点 。因此根据 要求不同及环境状况 ， 有的全部采用 T I G焊 ． 有 的则采 用 T I G焊打底 ， 其余用焊条电弧焊等其它工艺方法。 1 ． 2 ． 1 ． 2半 自动焊 半 自动焊是指借助于设备进行焊接 ，但设备只负 责填充金属的供给 ． 焊接速度由焊工控制。目前使用 的 半 自动焊方法分为 2种 自保护药芯焊丝进行 向下立 焊方法和实心焊丝 C O 气体保护电弧向下立焊方法[81 。 1 ． 2 ． 1 ． 3自动焊 自动焊是指借助于设备进行 自动化焊接 ，设备负 责全过程焊接 ， 焊接操作工只起引导作用 。 目前随着长输管道建设用钢管强度等级的提高以 及管径和壁厚的增大 ，长输管道现场焊接施工中在不 断地推广应用 自动焊方法 。近年来用于生产现场 比较 成熟的 自动熔化焊方法 ，主要有实心焊丝气体保护 自 动焊 、药芯焊丝 自动焊 。实心焊丝气体保护 自动焊 G MA W 是最常用的一种熔化极气体护焊工艺。早期 的 GMA W 自动焊是单炬单丝焊 ， 自2 0世纪 8 0年代 以来 ， 双炬管道全位置 自动焊机得到了发展 图 1 ， 在 国外 已 广泛应用于大 E I 径 、大壁厚的管道铺设施工中的焊接 领域[9- 彻 。 在油气输运管道焊接施 工过程 中为全位 置焊接 ， 为此 ， 要求稳定、 可靠的熔滴过渡是保证焊缝成形和焊 接质量 的关键 。 目前 主要采用表面张力熔滴 过渡的 G MA W 工艺可以较好地控制焊缝熔深 ，防止未熔合等 缺 陷的产生 ，已用于 XS O及 X1 2 0管线钢 的焊接 施 2 0 1 1年第 8期 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m