國(guó)內(nèi)外油氣管線常用的焊接工藝概述

   70、80年代管線的焊接主要以下向纖維素焊條手工焊和半自動(dòng)CO2焊為主，由于這些方法為手工操作，因此效率低，且焊接質(zhì)量也受到了人工技能水平的制約，80年代中期，由于電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接設(shè)備的控制技術(shù)進(jìn)入智能化時(shí)代，因此為管道焊接自動(dòng)化新設(shè)備、新工藝的成功實(shí)施創(chuàng)造了條件，使管道的焊接效率和焊接質(zhì)量有了很大提高，如林肯公司開發(fā)的STT（The Surface Tension1  Transfer）CO2氣保焊電源技術(shù)和設(shè)備，以其柔和的電弧，的飛濺和極1佳的打底焊質(zhì)量引起了世人的關(guān)注，成為管道焊接，特別是打底焊首1選的方法之一。又如MAGNATECH公司生產(chǎn)的管道全位置自動(dòng)焊接設(shè)備，應(yīng)用了自適應(yīng)控制技術(shù)，不僅克服了人工操作的水平制約，而且大大提高了焊接效率和質(zhì)量。斷弧焊的基本原理就在于當(dāng)焊接中熔池溫度過(guò)高時(shí)利用斷弧方式使熔池短暫的冷卻，然后再繼續(xù)焊接，從而將熔池溫度控制在較為合適的范圍內(nèi)。

歸納目前管道焊接的施工工藝主要有下述幾種：

1. 用纖維素下向焊條手工焊，當(dāng)有硫化1氫腐蝕較嚴(yán)重的管線或在寒冷環(huán)境中運(yùn)行的管線，采用低氫型立下向焊條焊接。 由于手工焊的靈活性以及焊接設(shè)備的要求不高等原因，目前室外管線的焊接，手工電弧焊的工作量仍占40—50%，例如近年來(lái)我國(guó)陜西至北京的管線工程就從伯樂(lè)公司購(gòu)買了各種纖維素焊條1千多噸，預(yù)測(cè)今后幾年我國(guó)油氣管線的年需焊條量位3—5 kt，并還有增加的趨勢(shì)。5m/s~2m/s的范圍內(nèi)，礦漿摩阻損失隨著流速的增加而增加，相對(duì)低的流速可降低對(duì)泵的要求。

2. 立下向纖維素焊條打底焊，CO2氣保焊填充面

   由于CO2焊生產(chǎn)率高、成本低，該方法近年來(lái)不斷得到推廣和應(yīng)用，但對(duì)油氣管道焊，要實(shí)現(xiàn)全位置焊接必須在較小的電流范圍內(nèi)，用短路過(guò)渡形式完成，而短路過(guò)渡方式用于打底焊易出現(xiàn)未焊透等缺陷，因此采用立下向纖維素焊條打底實(shí)現(xiàn)單面焊，背面成型，然后再用的CO2氣保焊填充面，這種工藝應(yīng)用較普遍。第三代1檢測(cè)設(shè)備是由成都三方電氣有限公司在其參與研制的國(guó)家科技部專項(xiàng)資金項(xiàng)目“智能交/直流電源測(cè)試系統(tǒng)”樣機(jī)基礎(chǔ)上，進(jìn)行第二次開發(fā)設(shè)計(jì)后推出的新一代PTE系列信息化檢測(cè)系統(tǒng)為典型代表。

3. 自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊

   自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊特別適用于戶外有風(fēng)的場(chǎng)合，它不使用CO2靠藥芯產(chǎn)生的氣體保護(hù)，抗風(fēng)性好，可用于管道的高熔敷率的全位置焊，目前以林肯公司生產(chǎn)的自保護(hù)藥芯焊絲為各國(guó)所認(rèn)同，其品牌有：NR-207、NR-204-H、NR-208-H等多種，可適用于X70、X80等管道的立下向焊。但該方法也存在打底焊時(shí)焊根易出現(xiàn)未熔合的缺陷。(5)國(guó)內(nèi)焊材制造廠商的研發(fā)制造設(shè)備陳舊，制約了批量焊材的性能穩(wěn)定性。

4. 焊機(jī)的CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)或全自動(dòng)焊

   由于對(duì)CO2氣保焊短路過(guò)渡過(guò)程控制技術(shù)深入研究的結(jié)果，目前國(guó)外相繼生產(chǎn)了對(duì)焊接電流和電壓波形進(jìn)行適時(shí)控制或?qū)敵鎏匦赃M(jìn)行電能控制的電源，前述的美國(guó)林肯公司的STT表面張力過(guò)渡焊接技術(shù)就屬于波形控制的范疇?；诤附釉O(shè)備性能的提高，使得管道實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)及全自動(dòng)CO2氣保焊得以很好實(shí)現(xiàn)，這就大大提高了焊接效率和焊接質(zhì)量。用纖維素下向焊條手工焊，當(dāng)有硫化1氫腐蝕較嚴(yán)重的管線或在寒冷環(huán)境中運(yùn)行的管線，采用低氫型立下向焊條焊接。

   此外，在工廠內(nèi)進(jìn)行管道焊接也采用自動(dòng)TIG焊，該方法質(zhì)量好，但生產(chǎn)效率低。

通常情況下，弧焊過(guò)程往往伴隨著短路過(guò)渡、弧長(zhǎng)變化、電流脈沖以及其他如送絲速度變化等因素對(duì)電弧產(chǎn)生影響，焊接電源對(duì)這些影響因素的反應(yīng)能力就是其動(dòng)態(tài)性能，它的好壞與工藝性能及其穩(wěn)定性有直接的聯(lián)系。因此，在綜合評(píng)價(jià)焊接電源性能及質(zhì)量時(shí)，動(dòng)態(tài)性能是一項(xiàng)重要的檢測(cè)內(nèi)容。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN729的第二部分中，已經(jīng)提出了關(guān)于“焊接設(shè)備綜合質(zhì)量”的檢測(cè)要求，并提出了校準(zhǔn)焊接設(shè)備的實(shí)施周期。3、吹氧焊接鋼管：用作煉鋼吹氧用管,一般用小口徑的焊接鋼管,規(guī)格由3/8寸-2寸八種08,10,15,20或Q195-Q235鋼帶制成。為適應(yīng)這一發(fā)展需要，德國(guó)汗諾威大學(xué)D.Rehfeldt研制了焊接動(dòng)態(tài)模擬機(jī)，即第四代弧焊電源檢測(cè)設(shè)備。

熱焊采用藥芯半自動(dòng)下向焊，半自動(dòng)焊熔池溫度高、熔深大，在根焊道較薄的位置焊接極有可能將根焊金屬全部熔化而出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。為避免燒穿及內(nèi)凹現(xiàn)象的發(fā)生，焊接時(shí)發(fā)現(xiàn)熔池溫度過(guò)高可采用斷弧焊進(jìn)行焊接過(guò)渡。斷弧焊的基本原理就在于當(dāng)焊接中熔池溫度過(guò)高時(shí)利用斷弧方式使熔池短暫的冷卻，然后再繼續(xù)焊接，從而將熔池溫度控制在較為合適的范圍內(nèi)。擠出焊接雖然也是通過(guò)熱風(fēng)進(jìn)行焊接，但是，它和前面所述的兩種熱風(fēng)焊接存在明顯的不同之處，即它是通過(guò)擠出機(jī)或類似擠出機(jī)的裝置對(duì)焊條進(jìn)行加熱擠出，使其先形成均勻塑化或熔融的熔體條，并不經(jīng)過(guò)冷卻就直接壓在待焊部位進(jìn)行焊接。斷弧焊按照正常運(yùn)條角度起弧，形成熔池后按常規(guī)運(yùn)條方法運(yùn)條，然后立即斷?。ㄒ徊揭粩喾ǎ┗蛳蚯靶纬蓭讉€(gè)焊波后斷弧（幾步一斷法），斷弧后熔池稍一冷卻迅速起弧，形成下一個(gè)熔池，再斷弧、起弧，如此反復(fù)進(jìn)行。