CRC管道全自动焊工艺在中亚天然气管线上的应用-.pdf

应用广角WeldingApplications 现代焊接年第5期 总第期3 ［摘要］ ［关键词］ 为了保质保量按时完成中亚天然气管线施工任务，中亚项目部多次组织召开工艺评审会研究并提出保障 中亚天然气管线施工任务的方案，在可行地段因地制宜采用高效、快速的CRC全自动焊焊接工艺是主线路焊接工艺 可行方案之一。为此，项目部开工前结合中亚项目特点对CRC全自动焊设备和工艺进行了调研，并进行了CRC管道 全自动焊焊接工艺评定。本文根据CRC全自动焊焊接工艺和施工现场特点，合理优化配置了CRC全自动焊单机组人 员及设备。项目开工后进行的CRC全自动焊工艺现场口检验及现场应用情况表明，CRC全自动焊焊接工艺方案在中 亚天然气管线上完全可行、适用。它的成功应用提高了项目施工效率和进度，为保质保量按时完成项目施工计划奠定 了基础，同时验证了CRC全自动焊工艺快速、高效的施工特点，为以后管线施工积累了经验。 CRC全自动焊；内焊机；现场口检验；机组配置；焊接质量 作者简介鹿锋华1981- ，男，硕士，2007年毕业于东北大 学机械专业，现任中亚天然气管道项目部焊接工程师，负 责项目的焊接工艺文件编制及其焊工培训、管理等工作。 CRC管道全自动焊工艺 在中亚天然气管线上的应用 中亚天然气管道项目部鹿锋华 1概述 中亚天然气管线起自土库曼斯坦, 经过乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦，到 达中国新疆霍尔果斯，单线全长1800 多km，设计压力9.81MPa，主线路管径 1067（42″）mm，钢级X70，壁厚为 15.9mm，其中穿越段壁厚19.128.6mm, 全线采用双管双沟并行敷设，管道外 部采用3PE防腐，内壁采用双组份环氧 涂料减阻内涂层，年输气量300亿m， 中国石油天然气管道局（英文简称为 “CPP”）承担了乌国2/3（单线约340 km）和哈国1/2的（桩号A1000A1750） 双线施工任务。本工程2008年7月1日 开工建设，2009年底实现双线建成、 单线通气的目标，工期之短，任务之 重实属海外工程罕见。因此，为了保 3 证按期完工，结合施工现场特点，必 须使用快速、高效的焊接工艺，确保 焊接质量的同时，务必保证焊接进度 和一次焊接合格率，尽量避免返工返 修。为此，CPP多次组织专家评审、论 证，最终确定了采用以自动焊、半自 动焊为主，手工焊为辅的焊接工艺, 其中，CRC全自动焊工艺就是线路最 主要的焊接施工工艺之一。 CRC管道全自动焊系统包括具有 6把焊枪的42″内焊机、P260热焊系统 和P600双焊枪焊接系统 。6把焊枪42″ 内焊机集对口器和根焊机于一体。根 焊在管口的内圆周完成，焊接速度快、 效率高、质量可靠，以X70钢、Ф1067 mm管材为例，用42″内焊机打底，3 个焊枪同时焊接，一道口根焊平均时 间为左右，焊接效率约是焊条电弧 2CRC全自动焊特点 [1] 焊的1015倍。P260热焊系统由焊接小 车和电源接线盒组成，辅助设备有导 轨、导线、电源、保护气体调节阀和 流量计等。该系统操作简单，除了电 弧电压外，所有重要焊接参数的控制 均由固定在小车上的控制箱完成，其 中包括各种操作、故障诊断及解除、 控制焊机行走、摆动、送丝、保护气 体和电源所需的控制电路。其编程、 操作、实时修改参数等均采用计算机 技术，不但可以降低焊工劳动强度， 保证焊接质量，提高焊接生产效率， 同时还降低了焊工操作难度，P260提 供了32个可编程通道，可为每个焊道 的焊接参数进行编程。提供数据钥匙, 允许用户实时存储所有关键的焊接数 据，并可以根据管道的不同位置进行 焊接参数的预编程。P600型双焊枪焊 接系统采用水冷式焊枪、外挂推丝式 送丝机构和带有熔滴过渡控制单元 DT Application of CRC pipeline fully-automatic welding process in natural gas pipeline of Central Asia 201089J-9 80sC 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 年第5期 总第期现代焊接 应用广角WeldingApplications 的脉冲焊接电源，可以实时存储所有 关键的焊接数据，适用于窄间隙叠焊 或宽间隙排焊，焊接效率与单焊头自 动外焊机相比提高50％以上。P600型 双焊枪焊接系统具有能对焊道进行自 动跟踪，可以根据弧压反馈来调节焊 枪的上下和左右位置，以保证整个焊 接过程中焊枪始终处于焊道的正中间 位置，保证焊口的质量，具有自动化 程度高、焊接速度快、全天候作业等 特点。 CRC管道全自动焊系统如图1、图 2所示，现场焊接如图3所示。 中亚天然气管道工程主线路焊接 工艺评定按照API1104Weldingofthe Pipeline and Relevant Facilities（管道 及相关设施的焊接标准）2005版和业 主批准的中亚天然气管道工程 线 3中亚天然气管线CRC全自 动焊工艺评定 3.1采用标准 路焊接工艺评定程序文件（文件编 号PWPS-ZYGD-07049）执行，采用 中亚天然气管线用钢管评定2个焊口。 中亚天然气管线CRC全自动焊工 艺评定和现场用焊材及保护气体如表 1所示。 其坡口采用CRC-EVANS公司推荐 的窄间隙坡口型式，其示意图见图4。 评定过程完全按照标准执行，其 工艺参数如表2所示。 外观检查焊缝外观整齐、均匀、 无裂纹、未焊透和烧穿，焊缝有咬边 但未超标，符合API外观检查标准要 求。 X射线检测无超标缺陷，符合 标准要求。 力学性能试验按照API1104-2005 标准和业主批准的焊接工艺评定程序 文件要求取样和试验。 8个拉伸试件均断裂于母材，抗拉 强度值均高于X70钢的最小抗拉强度 570MPa；刻槽锤断试验和弯曲试验均 未见明显缺陷；在-10℃时进行冲击试 验，熔合线和焊缝中心的冲击吸收功 均大于45J（中亚天然气管线施工规范 要求-10℃时的低温冲击功平均值不低 于45J）；宏观金相无明显缺陷，在母 材、热影响区、焊缝中心共取25个硬 度点进行硬度试验，焊缝和热影响区 硬度不大于280HV10，均满足中亚 天然气管道工程-线路焊接工艺评定程 序文件技术文件要求。所焊试件均 能满足API1104 －2005和中亚天然气管 道工程施工规范要求，说明采用该焊 接工艺所焊的焊接接头性能优良，完 3.2焊材及其坡口设计 3.3工艺参数 3.4CRC全自动焊工艺评定试验 类型 焊机 焊材标准 焊材尺寸/mm 保护气体 根焊 CRC-42″内焊机 AWSA5.18ER70S-G Ф0.9 75Ar25CO2 热焊 CRC EVENS P260 AW S A5.18ER70S-G Ф0.9 100CO2 填充焊 CRC EVENS P600 AW S A5.18ER80S-G Ф1.0 85Ar15CO2 盖面焊 CRC EVENS P600 AW S A5.18 ER80S-G Ф1.0 85Ar15CO2 表1中亚天然气管线CRC全自动焊工艺焊材及气体 J-2010894 0 - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 应用广角WeldingApplications 现代焊接年第5期 总第期 全可以在中亚天然气管线施工现场推 广和应用。 根据管道局多年管线施工经验， 结合中亚天然气管线项目特点，在乌 国和哈国一共配置了 个 R 全自动焊 4中亚天然气管线CRC全自 动焊机组配置 机组，其单机组配置如表3，现场施工 机组如图5所示。 2008年7月开工之初，在哈国针对 5现场口检验 主线路焊接工艺进行了现场口检验， 目的是检验焊接工艺的现场施焊情况 和工艺可行性等。现场口由四公司分 部施工现场焊接，试样在监理代表监 督下从线路管线上切割下来，送往哈 国阿拉木图TOO“К ра нэ н ер го Л ТД”焊接实验室，实验室焊接工程 师根据API1104-2005、AST MA370-2007 标准和哈国相关管道施工规范做了现 场口力学性能检验，其CRC全自动焊 工艺现场口检验力学性能试验项目如 表4所示。 检验结果表明，现场口力学性能 工艺 R 全自动焊 拉伸刻槽锤断侧弯低温冲击（- 10℃）低倍金相总计 表4CRC全自动焊工艺现场口力学试验项目 201089J-4 1 4C C C C44812129 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 年第5期 总第期现代焊接 应用广角WeldingApplications 比焊接工艺评定时力学性能还要好， TOO“Кр ан эн е рг оЛ ТД”焊接 实验室出具了中亚天然气管线现场口 检验报告和结论。结论指出，CRC全 自动焊工艺完全符合API1104-2005、 ASTMA370-2007关于管道焊接施工规 范要求，同时也符合哈国相关规范， 完全可以在中亚天然气管线上应用、 推广。 自2008年7月1日开工以来，截止 到2009年9月，中亚天然气管线CPP承 担段双线主体焊接完毕。为了保证按 质按量完成中亚管线施工任务，依据 现场特点，管道局先后投入4个CRC全 自动焊机组，CRC全自动焊机组因地 制宜科学组织施工，严格按照经评定 合格的CRC全自动焊工艺指导书作业, 率先完成其承担施工段，并创下了在 哈国单日168道口，乌国181道口的全 自动焊管道局长输管线焊接记录，一 次平均焊接合格率在94以上，为2009 年完成施工计划奠定了基础。管道局 下属4个施工单位CRC全自动焊工艺焊 接公里数如表5。 CRC全自动焊工艺在中亚天然气 6现场应用情况 7现场焊接质量保障措施 管线上的成功应用，再一次证明了CRC 全自动焊自动化程度高、焊接质量好、 生产效率高等特点。但是在现场施工 过程中，要因地制宜合理安排机组配 置，施工人员务必严格按照施工作业 指导书进行作业，并及时清理和维护 设备，为此，专门制定了保障CRC全 自动焊工艺现场焊接质量的措施，其 要点如下 因地制宜，根据施工现场环境 合理布置施工机组； 焊工培训合格并取得中亚天然 气管道工程焊工上岗证方可从事现场 施工焊接作业； 严格要求焊工按照CRC全自动 焊WPS（焊接工艺规程）操作； 由于CRC设备是高精度设备， 每天作业前务必检查设备、配件等， 焊接完毕后做好设备维护工作； CRC管道全自动焊接工艺采用 的是气体保护，抗风能力较差，在现 场组对焊接过程中，要在防风棚中进 行，并且在每个管段的端部加装盲板, 防止由于环境因素产生气孔等焊接缺 陷； 管口组对时要严格检查错变量 和对口间隙不要超标，避免引起未焊 透和烧穿等缺陷； 要求焊工根据坡口宽度的变化 及时调整焊枪摆幅、摆速，防止产生 未熔合缺陷。 中国石油天然气管道局首次在哈 国和乌国应用CRC全自动焊工艺进行 管线施工建设。它的成功应用，彰显 了CRC风采，为CRC以后在中亚地区 进行管线施工积累了丰富经验。同时 由于CRC全自动焊焊接工艺速度快、 效率高，使中亚天然气管线提前2个月 完成了预定的主体焊接施工计划，为 确保2009年单线投产、双线主体完工 奠定了基础。 [ 1]谭言毅,罗建国等编．管道建设中CRC- Evans自动 焊接设备简介与选用[J].电焊机,20095 [ 2]宝鸡石油钢管厂译. API SPECIFICATION 5L管线 钢管规范 第42版 [M]．美国石油协会标准,西安石油 学院印刷厂印,2001.01 [ 3]顾纪清,阳代军等编．管道焊接技术[M].北京化 学工业出版社,2005.05 [ 4] 吴彩勇,周晓辉等编.大口径管道自动焊接技术研 究[J]. 电焊机, 20095 8结束语 参考文献 CRC全自动焊工艺施工公里数 （km） 116（哈国） 83（哈国） 202（哈国） 152（乌国） 553 施工单位 CPP一公司 CPP三公司 CPP四公司 CPP二公司 总计 表5CRC全自动焊工艺焊接公里数 体保护焊在凝汽器壳体组合的应用中 力学性能符合要求，而且CO气体保护 焊比焊条电弧焊坡口角度较小，钝边 较大，电弧加热集中，焊接热影响区 较窄，节省了材料和能源，大大减小 成本，既提高了劳动生产率，又保证 , 2 了焊接质量。此外，CO 气体保护焊还 可用在循环水管的制作及现场安装上 可大力推广使用。 参考文献 [1] 王晓雷 主编.中国特种设备检验协会组织编写. NDT全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材 第 版承压类特种设备无损检测相关知识 ISBN 2 , -7-5045- 6091- 9. 北京中国劳动社会保障出版社 出版,2007 [ 2]劳动和社会保障部.中国就业培训技术指导中心 组织编写.国家职业资格培训教程. 焊工（初级技能 中级技能 高级技能）.ISBN7- 5045- 3819- 1.北京 中国劳动社会保障出版社出版. [ 3]火力发电厂焊接技术规程.DL/T869- 2004. [ 4]承压设备无损检测.JB/T4730-2005. （上接第J- 38页） J-20108942 2..978 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m