天然气管道的焊接技术.pdf

上海煤气 2 0 0 3年第 4期 一 2 3 一 天然气管道 的焊接技术 上海煤气第二管线有限公司 朱亮广 摘要 文章叙述 了用于天然 气管道 的几 种常用焊接 工艺，并介绍 了几种 焊接的新技术 ，供有关工程技术 人 员参考 。 关键词高压 天然气管道 合金钢 焊接 自动焊 1 前言 随着东海气 田的进一步开发 ，西气 东输项 目的 全面启动 ，天然气作为一种洁净能源逐步替代传统 的人工煤气 ，其热值高、成本小、污染少，可广泛 用作城市燃气和 火力发 电又 因天然气碳氢含量 高 ，也是一种优质 的化工原料。 天然气 的特点是压力大 ，其输配系统为高 中压 燃气管道，对燃气供应的安全性、可靠性的要求较 高 。天然气管道 的材质一般为合金钢 ，从 X5 2到 X7 0 ，壁厚为 2 1 ． 5一mm 的并不鲜见，承压值有较大 的提高。作为管道安装 的主要环节，焊接质量直接 关系到天然气管道的安全运行 。当前，如何确保大 直径、厚壁钢管的焊接质量与施工进度 ，显得十分 突 出 。 2 常用天然气管道焊接工艺介绍 双面焊容易保证接头质量，对焊工的焊接 技术 要求低；但是工作效率不高，作业条件差 ，并且受 到管径和施工条件 的限制，应用范围很小，天然气 管道的焊接多采用下述几种工艺。 2 ． 1 氩 弧 焊 打 底 低 氢 型 焊 条 焊 填 充 盖 面 T I G5 0 E 5 0 1 5 目前这种工艺非常成熟，焊接方 向由下而上 ， 在管道安装行业中的应用相 当普遍 。氩弧焊几乎适 用于任何金属材料，背面成型较好，并且对组对要 求不高，手工 电弧焊全位置焊接现在 已经成熟 。但 是，这种传统工艺的工效不高 ，不能适应大规模流 水作业的需要；而且氩弧焊打底时，仰焊部位容易 产生内凹，尤其在大直径、厚壁管道焊接时，这种 缺点更加明显，有时这种缺陷甚至是致命的。 2 ． 2 手工纤维素焊条焊接 如 E 6 0 1 0 手工纤维素焊条焊接主要用于纤维素焊条打 底 低氢型焊条焊填充盖面 如 E 6 0 1 0 E 8 0 1 8 、 纤维 素焊 条 打底 自保护 药芯焊 丝半 自动焊 填充盖 面 如 E 6 0 1 0 E 7 1 T 8 一 Ni l 。 为了适应大直径、厚壁高压管道焊接 的需要， 目前西气东输 工程中下游地区广泛采用 以上工艺。 焊接方 向 自上而下，使用的焊接 电流较大，因 而效率大大提高；而且因为顺流焊接，焊缝表面纹 路较小，成型美观 。 纤维素焊条焊接时，产生的电弧吹力足，容易 获得理想的背面成型，是比较理想 的打底材料，这 种方法缺点是对组对要求较高，尤其要保证组对 间 隙，否则影响根部质量 由于 电弧吹力较大，飞溅 多 ，焊接时层间打磨量较大 。在管道材质强度不高 如 X4 2 ，X4 6 ，X5 2 时，可 以采用 E 6 0 1 0纤维素焊 条打底 与填充盖面，操作起来 比较简单 。在管道材 质强度较高 如 X 5 6 ， X6 0 ， X6 5 ， X7 0 时， 采用 E 6 0 1 0 纤维素焊条打底 ，E 7 0 1 8或 E 8 0 1 8填充盖面 ；如果 管壁较厚或者气温较低 ，在打底后立即用 E 6 0 1 0 ， E 7 0 1 0或 E 8 0 1 0纤维素焊条加焊一层热焊道，具体 选材视管材而定 。 药芯焊丝半 自动焊可 以大大提高工作效率 ，改 善工作条件 。由于焊丝的连续性，焊接过程断弧停 1 www． s h g a s ． c oml 维普资讯 上海煤气 2 0 0 3年第 4期 ． 2 4 ． 顿 的机会较少，因而焊缝质量大大提高；同时 ，自 动焊使用 的焊接 电流大大增加，工作效率高，便于 排管过程 的流水作业 。由于焊丝内含药芯 ，可以方 便地调节成分 ，所以适合焊接不同成分的合金钢的 需要，应用前景十分广阔。 2 ． 3 纤维素焊条打底 普通低氢型焊条焊填充盖面 如 F _,6 0 1 0 E S 0 1 5 在 山区或其他地形复杂区域 ，只适合小型手弧 焊机作业时，一般可采用这种工艺 ，特点是比较灵 活 ，操作简单，可 以保证焊接质量。由于国产焊条 质量的提高，在一定区域有相 当的应用空间。 3 管道焊接新工艺 由于 国内油气 田的开采 建设 以及西气 东输工 程的需要，大口径厚壁管的高压管道安装推动了 自 动焊技术 的发展 。近年来 ，全 自动氩弧焊和 CO 2 气体保护焊技术相 当成熟 ，表面张力过渡 S Tr 焊 接设备 的研制成功 ，使管线安装的 自动焊接成为可 能 ，这里就几种典型的工艺作些介绍 ，焊接方 向均 为下向焊。 3 ． 1 C o2 S T T半 自动焊接 适合于焊接合金含量较低的管道 ，对坡 口及组 对要求不高，焊 丝为熔化极 ，与传统 C O2 气体保护 焊相 比，飞溅 小，效率高 ，操作者容易掌握 。 3 ． 2 S T T半 自动打底自保护药芯焊丝半 自动焊填 充盖 面 打底焊接材料为实芯焊丝 ，直径 0 ． 9 ～ 1 ． 6 rai n 。 保护气体可为纯 或混合气 c o 2 ，根据 管材级别的高低 ，合理调节气体 比例 ，C r 元素等对 CO 2 比较敏感，故高合金管道焊接时 量要高些 ， 适合于厚壁大 口径管道的焊接，效率较高，坡 口组 对要求不高，一般可开 4 5 0 。的小角度坡 口，减 小 了焊接量 ，提 高了工作效率。 3 - 3 S T T半 自动打底 R MS自动外焊机填充盖面 焊接材料为实芯焊丝 ，直径在 0 ． 9 ． 5 rai n 。 保护气体可 为纯 或混合气 c o 2 ，根据 管材级别的高低 ，合理调节气体 比例 ，焊接高合金 管道时 A r 量要高些； 并且通常在打底层时 A r 量稍 高 ，填充盖面焊道 Ar量可适当减少，甚至完全使 用 C O2 气体保护。由于填充盖面是全 自动控制 ，坡 口角度可大大减小，因而填充金属少，这在厚壁管 道焊接 时，效益非常明显。 3 ． 4 S T T全 自动打底 R MS自动外焊机填充盖面 焊接材料为实芯焊丝 ，打底及热焊 时焊丝一般 直径在 1 ． 2 ～ 1 ． 6 rai n ，填充盖面焊丝直径在 0 ． 9 ～ 1 ． 2 rai n ，具体视管壁厚度及工艺要求而定。 保护气体可为纯 或混合气 c o 2 Ar ，根据 管材级别的高低，合理调节气体比例 ，高合金管道 焊接时 量要高些 ；并且一般打底层 量稍高 ， 填充盖面焊道 A r量适 当减少，甚至完全使用 C O 2 气体保护 。坡 口角度可大大减小，如有 的工艺采用 单边 8 。的坡 口，提高功效。 3 ． 5 美国 C R CM3 0 0外焊机 自动焊 采用这种工艺 ，全部焊接过程 只用一种焊机 ， 单种焊丝 ，只需要调整焊接参数就可完成整道焊缝 焊接 ，操作过程大大简化 。 焊接材料为实芯焊丝，直径在 0 ． 9 2 ． 5 rai n 。 保护气体可为混合气 c o2 或纯 ， 坡 口角 度可大大减小 ， 因而填充金属量少， 功效大大提高。 根据母材成分选用焊接 焊用实芯焊丝国内已大量生 满足焊接要求。 全 自动焊接对坡 口及组 部质量 、较高的生产效率 ， 小角度 V型坡 口， 一般采用 口机加工坡 口。 在西气 东输上游工地 ， 工艺评定 ，目前 已用于正式 克服了人为因素，焊接质量 格率在 9 8 ％以上，工作效率 限的人力从繁重的具体劳动 iwww． s h - g a s ．c o ml 维普资讯 w w w . b z f x w . c o m 上海煤气 2 0 0 3年第 4期 一 2 7 一 气管，还有高压 电缆，甚至军用通信电缆，给施工 带来一定的难度 。在钻进轨迹设计和施工前 ，必须 对工作 区及 管线经过 区域进 行认真周密 的地 面和 地下的勘察。地面勘察包括对地形地貌的测量 ，确 定施 工区域是否有足够 的场 地来保证设备 的安放 和正常施工；地下勘察包括地质条件的勘探和地下 管线及设施的探测。 3 ． 4 ． 2 采用水平定 向钻铺设的钢管，一般敷设深度 较深 ，铺设后外防腐很难检测。即使发生泄漏 ，也 不可能进行开挖抢修，因此对钢 管的防腐涂层提 出 了很高要求 ， 除 了要有 良好的电绝缘性， 能耐腐蚀、 抗菌外， 还要有足够 的机械强度； 有较好的耐磨性， 以防止与土壤摩擦而损伤 ；有 良好 的抗弯 曲性，以 确保防腐层在一定曲率半径下不致损坏 。环氧粉末 由于具有优 良附着力 、柔韧性、耐化学腐蚀性强、 电绝缘性好等 的优 点，在穿越钢管上广泛应用 。为 了提高环氧粉末层的耐机械撞击力与防水性，目前 使用 的双层环氧粉末 的涂层结构和环氧 粉末外加 挤压聚乙烯 P E夹克 的防腐技术 ， 保证 了燃气输气 管道的万无一失。 3 ． 4 ． 3 虽然 已进行 了一定程度的有效控制 ，但该方 案 的具体实施仍涉及 到施工 区域 附近 居 民用地 的 占用 ，人行道 、车道 的局部开挖，绿化赔偿等 ，在 施工过程 中需要各方面的通力配合 。 4结束语 在天然气管网建设中，水平定向钻技术作为一 项高精度 、高效率 、环保、安全的施工技术，将得 到越来越广泛 的应用 。而对于上海地区人工煤气管 线施工 ，由于施工 区域狭窄 、地下管线复杂 、设置 集水器等各类其他因素的影响，对水平定 向穿越该 项技术 的发展应用提 出了新的课题，在今后的施工 实践中需进一步加以研究及不断充实完善。 收稿 日期2 0 0 3 ． 0 4 ． 2 4 T h e A ppI i ca ti o n E xa m pI e o f H ori z on Di r e cti o n aI Cr os si n g Te ch n oI o gy S h a n g h a i Ga s No ． 2 P i p e l i n e En g i n e e rin g Co ． ， Lt d Da i Bi n L i n g Ch a n g A b s t r a c t B y t a k ing Yan ’ an e l e v a t e d r o a d e n g i n e e r i n g f o r e x a mp l e ， t h e a r t i c l e i n t r o d u c e s the a p p li c a ti o n o f the h o r i z o n d i r e c t i o n a l c r o s s i n g t e c h n o l o g y in we s t S h an g h ai． K e y w or ds gas ,pi pe l i ne n on - e x ca va tio n ho r i z on di r e c tio na l c r o s s in g 上接第 2 4页 4 结语 社会 需要 是科技发 展的唯一动 力 ，除天然气 外，目前固体物质 如粉煤 等都 已成功实现管道输 送 。随着物流技术 的进一步发展 ，冶金技术的 日新 月异，高合金化 、高强度以及热处理强化钢管的使 用将越来越普遍 ，其必然引发焊接技术的一次又一 次革新。而具体采用什么工艺，首先要与现实条件 结合起来，最合适 的才是最有效的。 收稿 日期2 0 0 3 5 1 2 ，修回日期2 0 0 3 0 5 2 7 W eI d T e ch n oI o gy of Na tu r aI G as Pi p eI i n e S h anghaiGa s No ． 2P i pel i n e E n g i n eer i n gC o ． ， L t d Z h uL i ang g u ang A b s t r a c t T h e a r t i c l e d e s c ri b e s man y we l d p r o c e s s an d t echn o l o g i e s an d the n introd u c e s s o me n e w t ec hn o l o g i e s o f n a m r a l g as p i p e we l d i n g． K e y w o r d s ugh p res s u re n a t u r a l g asp i pel i n e a l l o y s t eel we l d a u t o ma ti c we l d i n g 1 www． s h - g a s ．c o ral 维普资讯