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天燃气管线线头焊接工艺研究

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：王成美

[导读] 摘要：在运输业高速发展的今天,管道运输已经成为一种比较重要的运输方式,重点是输送石油、天然气等,尤其是近年来,管线运输向着长距离、高压力、高温、高腐蚀等方向发展,更对天燃气管线焊接工艺提出了更高质量的要求。

        河北华北石油工程建设有限公司炼化工程（北京）分公司 062550
        摘要：在运输业高速发展的今天,管道运输已经成为一种比较重要的运输方式,重点是输送石油、天然气等,尤其是近年来,管线运输向着长距离、高压力、高温、高腐蚀等方向发展,更对天燃气管线焊接工艺提出了更高质量的要求。在这样的背景下,加快对天然气管道材料的研究与分析,完善管线焊接工艺,使其适应当前管道运输恶劣环境的需要,是促进我国天然气管道运输质量提高的关键。
        关键词：天燃气管线；工艺；焊接技术
        铺设石油、化工、燃气系统压力管道的任务越来越繁重。天然气管线输送的大多是易燃、易爆、有毒性与腐蚀性的介质，因此必须保证管线的质量，否则火灾、爆炸等事故就会不可避免地发生，使国家与人民的生命财产安全受到严重的损害，因此应该在切实保证天然气管线材质质量的同时，有效保证天然气管线的焊接质量的可靠性，只有这样才能最大限度地保障整个天然气管线工程的安全。在整个工程中，天然气管线对接接头焊接技术的要求十分严格，一方面要求使用具有完全熔透焊缝的焊接接头，另一方面还要求焊缝的表面质量应该均匀、平缓、无明显凹凸焊道。因此可以说，控制天然气管线工程中的质量的关键在于对焊接质量进行合理有效的控制。
        一、天燃气管道焊接工艺
        天燃气管道焊接工艺与管道用材、管道建设环境等因素有着极其密切的关系。由于当前我国各地油田开发环境、管道建设环境不同,因而管道用材以及管线焊接工艺也呈现出一定的区别。事实上,每一个管线焊接工艺的问世,都是建立在对管道钢材及具体管道建设环境的分析之上,通过对钢材化学成分、力学性能、焊材性能、焊接性的分析制定出完整的焊接工艺。
        1、纤维素焊条向下焊。焊条向下焊在我国大部分施工企业中广泛使用，而纤维素线条向下焊是焊条向下焊工艺的一个分支,因为焊接工具的不同,而与低氢焊条向下立焊技术有一定的区别。这套焊接工艺具有明显的优势,具体表现在根焊具有很强的适应性,而且速度比较快,效率很高,弥补了电弧焊效率低下、质量不高的缺憾。同时技术简单,操作方便、利于工人学习掌握也是其广受欢迎的一个重要原因。此外,就焊接工艺质量而言,射线探伤合格率高于传统数据,能够普遍适用于混合焊接工艺的根焊,这些优势都奠定了其在施工企业焊接工艺中的重要地位。纤维素焊条向下焊技术关键在于纤维素焊条的使用,纤维素向下焊的焊条种含有一定的药皮成分,将近一半的纤维素,这种药皮成分大大提高了焊条向下焊的技术工艺,发挥出了向下焊技术的优势。因为纤维素属于有机物,具有很强的造气功能,而这种造气功能在焊接时通过电弧热的作用分解出大量的一氧化碳和二氧化碳,不仅可以保护电弧以及熔池金属,同时还能大大增加电弧的吹力,这样就能够保证在全位置焊接的时候,熔滴能够实现向熔池的稳定过渡,对于铁水以及熔渣的下淌起到阻止作用大力提高熔透能力以及填充间隙的性能,因而焊缝的质量比较高。但是在焊接时还要注意一点,纤维素焊条焊接时氢含量可能会比较高,因此在进行纤维素向下焊时,要加强对预热温度以及道间温度的控制,避免产生冷裂纹。
        2、低氢焊条向下立焊，与纤维素焊条向下焊相比,低氢焊条向下立焊属于焊条向下焊工艺的另一个分支,它与纤维素向下焊技术相比,区别在于焊接工具的不同,因而其优势也不一样。该焊接工艺的显著优势是适于焊接比较重要的部位,因为其焊缝质量比较高,但是相对而言,其焊缝的技术操作比较复杂,工人掌握难度比较大,其次与纤维素焊条向下焊相比,其根焊的适应性也相对差些。除了焊条向下焊工艺以外,目前天燃气管道焊接工艺也开始向着多样化、高质量方向发展。
        二、天然气管线接头焊接技术
        1、打底层技术。保证关键焊接接头质量的关键因素就是打底焊，具有极大的操作难度。

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必须对运条的角度、方式及速度的均匀性进行认真的观察，还应该对焊接时接头的方法给予特别的关注，只有这样才能将产生焊接缺陷的情况发生率降低到最低限度。焊接时，应该在调整电流时严格依据坡口角度的大小。坡口角度与散热面积成反比例关系，在坡口角度较大和散热面积较小的情况下，应该适当调小一点电流，否则，反面咬边与塌陷等焊接缺陷就会出现。实施焊接时，先通过长弧预热起焊点，坡口出现汗珠状铁水时，将电弧迅速压低，并按照右侧向左侧横摆，左侧向右侧横摆，左侧开始起弧的顺序，来形成熔池。再次起弧时，必须将电弧对准坡口内角，使管壁背面产生凹陷的现象得到有效的避免。尽最大努力将焊条向上顶，让电弧完全作用于管壁，以此来实现正确的焊接。焊接操作过程，必须注意其操作方式的正确性，以此来提高焊接质量，操作方式应是左右交替断弧，左侧开始起弧，且在左侧坡口融合以后，立即进行左侧向上灭弧操作，然后再在右侧起弧，在溶合了右侧的坡口之后，应该保持基本一致的溶孔大小，焊条的倾角类似于立焊时。应该迅速地换掉焊条接头，先将电弧拉长，再将正常的断弧焊接恢复。当焊条处于坡口中心时，应将电弧有意识的往里压，通常此动作停留时间保持2s左右，然后再将其恢复正常即可，以此来避免接头内焊缝出现凹坑等不良缺陷。封口接头时，应该将环缝的起焊处磨成斜坡状，封口接头处不应该再有另一个接头出现。由于气孔与夹渣极易在焊缝的接头处产生，因此一般情况下，应该在熔池收弧后10mm处引弧，然后将电弧拉长并进行片刻的预热，运条达到接头处时。将焊条角度结合实际情况适当增大，同时压短电弧形成熔池，然后以正常焊接形式实现焊接过程。收弧之前尽量加快焊接速度，并使焊条的角度有效缩小。
        2、填充焊接技术。填充焊应该在没有烧穿打底焊且有一定熔深的条件下进行，一般情况下，弧长应该在2-3mm，同时保持均匀的焊速，以对坡口的两侧进行良好的溶合。焊条角度等于打底焊时的焊条角度，热填充焊时应该将焊条的角度恰当地缩小并作直线往复运动，从而使烧穿的现象得到有效的避免。3min之内是层与层之间的最佳间隔时间，最后一次填充焊时，立焊端应该和母材保持齐平。实施焊接之前，线清理干净打底层焊渣，实施焊接时在摆动运条时应该两侧稍慢、中间稍快，这样可以保持填充层的焊道平坦，坡口两侧没有深沟出现，同时对层间夹渣等缺陷进行有效的防止。实施焊接时应该具有较短的电弧和较为均匀的焊条摆动，只有这样才能促使熔池温度的有效条，并重新熔化前一层焊道上的气孔与残渣，从而使气孔、夹渣等缺陷得到有效的避免。应该让填充层焊道的上表面比管子表面低0.5-1.5mm，将坡口轮廓保留，这样做有利于表层的焊接。
        3、盖面焊的操作方法。为了对焊缝外形进行填充并使其尽量美观，必须在其表面实施焊接。通常情况下，所选用的方式是运条直线或直线往复运动。应该将电弧的电压适当的提高，让熔滴过度时呈喷射状，在这种情况下就能有效缩小焊条的角度了。盖面焊过程中，如果操作方法不正确，很容易在焊缝接头处产生一些气孔。因此收弧熔池前10mm左右处应重新予以引弧，然后将电弧进行拉长，并在接头处预热1-2s，然后压低电弧并进行轻微摆动的操作，形成熔池进行焊接。在焊接操作中，方法类似于填充层操作时所使用的方法。应该保持均匀的焊条摆动速度，从而形成更加美观的焊缝成形。
        总之,科学技术的进步以及管道建设的不断发展,我国的天燃气管道焊接工艺也在不断的发展和完善。管道建设环境的日趋恶劣以及天然气需求量的增大,对管线建设提出了更高的要求,对管线焊接技术也是一个重大的考验。相关工作人员要加强对管线焊接技术的研究,推动我国的管线焊接技术不断发展,也为我国的管道运输事业也作出自己的贡献。
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        [2]徐英浩.焊接技术在管道施工中的应用[J].民营科技，2018(4)，35—36.
        [3]李吉庚.适用长输管道焊接施工的半自动焊技术[J].石油天然气学报，2018，30(2)，35—36.