大庆油田建设集团有限责任公司管道公司 黑龙江大庆 163000
摘要：现如今，各行各业的发展越来越好，对能源的需求越来越大，推动了油气工程的快速发展。石油和天然气管道建设的过程中，管道强度的应用材料，管道直径，管道壁厚，管道压力上升，这也使得管道焊接施工面临着巨大的挑战，在实际过程中优质管道焊接施工，中央焊缝焊接质量和安全问题突出、石油和天然气管道焊接施工的发展形成了一定的约束。
关键词：油气管道；环焊缝焊接；施工；问题
引言
近年来，管道建设用钢管的强度等级、管径、壁厚和输送压力不断升级，这对管道现场焊接施工技术提出了新的挑战，也使得高钢级管道环焊缝的质量与安全问题突显，成为制约管道发展的瓶颈。
1油气管道环焊缝焊接施工关注问题
1.1连头焊接
连头焊接主要指的是针对两个相邻固定管道利用一段钢管作为焊接接头的焊接施工，通常情况下也被称为是死口。对于连头焊口来说金口是不能参与管道试压的一种特殊焊口。这种焊口通常是应用在新老管线的连接位置。在实际进行油气管道建设的过程中“连头”具有更加广泛的意义。在实际管道建设过程中通常将后期管道闭合连接位置的焊接施工作业称为是“连头”作业，在该施工过程中不仅会涉及到线路焊口，而且也会涉及到真正意义上的连头焊口，针对两种不同形式的施工过程应该分别采取不同的焊接工艺。
1.2返修焊接
目前在整个行业内部针对焊接返修和修补在技术层面以及管理层面所引起的质量和安全风险争论比较多。返修主要指的是充分利用无损检测、目视检测方法来及时发现焊接施工过程中存在的缺陷问题，针对这种问题，焊接施工人员可以在受控的状态下，通过焊接以及打磨等方式来进一步完善焊接质量。修补则主要指的是针对焊接过程中所发现的表面缺陷，焊接施工人员通过打磨和焊接来充分保证焊接质量的一种手段。返修和修补从焊接质量影响角度来看最大的不同是所受到的约束应力不同。返修多数情况下都属于多层焊接，必须要针对多层甚至是整个壁厚的管道金属进行打磨或者是焊接，这样才能完全消除管道存在的缺陷问题；而修补多数情况下是针对油气管道表面进行打磨或者是采取单层焊接方法来有效改善焊接质量。
1.3沉降和滑移等地质条件下环焊缝承载状态
当油气管道输送压力保持一定的条件下，如果油气管道钢管强度等级逐渐提升、管道直径逐渐增大、管道厚度逐渐变薄，钢质管道在径向上的厚度比会逐渐增加，由此就会对管道本身的稳定性产生一定影响，油气管道环焊缝在外部载荷的影响作用下非常容易出现破坏现象。如果油气管道在运行过程中仅仅承受内部压力，管道环焊缝在进行水压试验的过程中实际所承受轴向应力为最大状态，轴向方向的应力通常情况下是环向方向的1/2，但是当管道处在正常运行的过程中其轴向压力仅仅能够达到还向压力的1/3左右，这也就表示，如果油气管道环焊缝顺利完成了水压试验，那么其完全能够达到正常运行的实际需求。如果油气管道在实际运行过程中环焊缝受到内部压力以及其他外部载荷的共同作用，会导致油气管道的轴向方向上的用力明显增加，并产生应力集中现象，在这种情况下必然会导致环焊缝根部以及焊缝区域产生开裂现象，因此在实际进行焊接施工过程中必须要对环焊缝焊接工艺设计、管口组对问题给予高度关注。
2油气管道环焊缝焊接施工建议
2.1头部和修复根部的焊接建议采用顶部焊接
根据焊接方向区分上下焊。由于焊接池是液态的，所以具有向下流动的重力特性。为了保持焊接池，一般采用向上焊，也称为传统焊接。需要使用特殊的焊接材料，如纤维素焊条、特殊的低氢焊条等，向下焊接的熔池具有较大的粘度，能快速固化的特点，焊接速度快。近年来，随着管道建设的快速发展，越来越多的焊工掌握了向下焊接的方法，特别是纤维素电极向下焊接，自保护药芯焊丝半自动向下焊接，传统向上焊接方法逐渐减少。目前，管道施工中使用的一些焊接材料（如纤维素电极）可以上下焊。当纤维素电极焊接到根部时，接头间隙约为2.0mm，焊接速度快，焊接层厚度约为2.0mm。该方法主要用于顺序群焊接接头的根部焊接。纤维素电极向上至根部焊接可适应约3.5mm的间隙，焊接速度较慢，焊接层厚度约3.0mm，这种方法主要用于管接头，修复和管组质量不能保证根部焊接的焊接接头。首先，它能较好地适应由现场切割、管椭圆度、温度差以及外部接口组等因素引起的群坡口尺寸误差。焊工通过改变带材的焊接方式，降低焊接速度，容易保证根焊质量。其次，将根部孔道的最后一道密封留在有利于焊接操作的位置，以避免在最后一段封闭焊缝的焊接过程中，由于管道内外强烈的空气对流造成的焊接缺陷。最后保证根焊层厚度，避免外吹口去除过程中过度的约束应力造成焊接裂纹。现场施工过程中，当实际甚至维修组槽管的尺寸精度好，熟练的焊工将旁边的焊接方法是根焊接（一样的订单组接头的焊接过程），快速完成封闭的管道，在这一点上，如果它已经被后续监督验证链接焊接质量合格，不产生重大影响管道安全的本质。但也有这样的情况，也就是说，同样的联合槽大小在一个好的位置（垂直）用于根焊、焊接方法和其他可怜的槽大小位置（如持平或反向焊接）和用于根焊，焊接方法在这个时候由于焊接方向的变化和焊接顺序，使焊缝金属残余应力和焊接变形太大，有一定的质量和安全风险。
2.2自保护药芯焊丝不得用于补焊的填充和覆盖
自保护药芯焊丝半自动焊接以其焊接速度快、合格率高等优点，在我国管道建设中得到了广泛的应用。但修复关节，焊接，因为大约束应力长度短，焊接位置更有利于操作，成为整个管道的最薄弱的环节，如果使用自我保护药芯焊丝填充，覆盖，存在环形焊缝韧性的负面影响难以保证，和焊缝金属的变化属性只能通过破坏性的测试，测试通过随后的无损检测没有找到链接。管道运行的潜在危险是焊缝金属的焊接缺陷在外力作用下会因韧性差而发展成为裂纹源。自保护药芯焊丝的修复焊接韧性难以保证。首先，由于通道间温度的影响，修复焊缝长度较短，焊接过程中经常超过80~120℃的最佳通道间温度，使焊缝金属韧性的稳定性变差。其次，由于焊接操作稳定性的影响，补焊大多是仰焊位置，操作困难，一些焊工需要使用小电流、消弧方法形成一个令人满意的外观，但是这导致了可怜的电弧稳定，焊缝金属的高含氮量的减少会导致焊缝金属的韧性。最后，由于焊接接头的影响，自保护药芯焊丝半自动焊接工艺的固有缺陷是焊缝金属的离散韧性。综合分析表明，它与基体材料的冶金成分、粉末的充填均匀性、焊接稳定性等条件有关。因此，对于X65及以上强度等级的管道，建议采用氢扩散率低、氢含量低、焊缝金属性能稳定的低氢向上焊或低氢向下焊的方法。由于低氢焊条向下焊接性能差，焊工的技术水平也高，所以补焊大多采用低氢焊条向上焊接的方法。
结语
在油气管道现场进行焊接施工的过程中，必须要注意针对连头、返修焊口的根焊要采取上向焊的焊接施工方法，这样才能充分保证焊接质量达到油气管道运行的实际需求，而且在施工过程中要避免上向、下向焊的混合操作。针对返修焊口的填充、盖面充分利用低轻型焊条上向或者下向焊的提供方法，能够充分保证焊缝的金属性能，而且在实际的使用过程中，针对上述位置自保护要尽量避免采取药芯焊丝来进行施工。
参考文献：
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