國內(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)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，焊接設(shè)備的控制技術(shù)進入智能化時代，因此為管道焊接自動化新設(shè)備、新工藝的成功實施創(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)焊接中熔池溫度過高時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%，例如近年來我國陜西至北京的管線工程就從伯樂公司購買了各種纖維素焊條1千多噸，預(yù)測今后幾年我國油氣管線的年需焊條量位3—5 kt，并還有增加的趨勢。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，相對低的流速可降低對泵的要求。

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，該方法近年來不斷得到推廣和應(yīng)用，但對油氣管道焊，要實現(xiàn)全位置焊接必須在較小的電流范圍內(nèi)，用短路過渡形式完成，而短路過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檢測設(shè)備是由成都三方電氣有限公司在其參與研制的國家科技部專項資金項目“智能交/直流電源測試系統(tǒng)”樣機基礎(chǔ)上，進行第二次開發(fā)設(shè)計后推出的新一代PTE系列信息化檢測系統(tǒng)為典型代表。

3. 自保護藥芯焊絲半自動焊

   自保護藥芯焊絲半自動焊特別適用于戶外有風(fēng)的場合，它不使用CO2靠藥芯產(chǎn)生的氣體保護，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)的自保護藥芯焊絲為各國所認(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焊根易出現(xiàn)未熔合的缺陷。(5)國內(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. 焊機的CO2氣體保護半自動或全自動焊

   由于對CO2氣保焊短路過渡過程控制技術(shù)深入研究的結(jié)果，目前國外相繼生產(chǎn)了對焊接電流和電壓波形進行適時控制或?qū)敵鎏匦赃M行電能控制的電源，前述的美國林肯公司的STT表面張力過渡焊接技術(shù)就屬于波形控制的范疇?；诤附釉O(shè)備性能的提高，使得管道實現(xiàn)半自動及全自動CO2氣保焊得以很好實現(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)境中運行的管線，采用低氫型立下向焊條焊接。

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

通常情況下，弧焊過程往往伴隨著短路過渡、弧長變化、電流脈沖以及其他如送絲速度變化等因素對電弧產(chǎn)生影響，焊接電源對這些影響因素的反應(yīng)能力就是其動態(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，在綜合評價焊接電源性能及質(zhì)量時，動態(tài)性能是一項重要的檢測內(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”的檢測要求，并提出了校準(zhǔn)焊接設(shè)備的實施周期。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，德國汗諾威大學(xué)D.Rehfeldt研制了焊接動態(tài)模擬機，即第四代弧焊電源檢測設(shè)備。

熱焊采用藥芯半自動下向焊，半自動焊熔池溫度高、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，焊接時發(fā)現(xiàn)熔池溫度過高可采用斷弧焊進行焊接過渡。斷弧焊的基本原理就在于當(dāng)焊接中熔池溫度過高時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熱風(fēng)進行焊接，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，即它是通過擠出機或類似擠出機的裝置對焊條進行加熱擠出，使其先形成均勻塑化或熔融的熔體條，并不經(jīng)過冷卻就直接壓在待焊部位進行焊接。斷弧焊按照正常運條角度起弧，形成熔池后按常規(guī)運條方法運條，然后立即斷?。ㄒ徊揭粩喾ǎ┗蛳蚯靶纬蓭讉€焊波后斷?。◣撞揭粩喾ǎ?，斷弧后熔池稍一冷卻迅速起弧，形成下一個熔池，再斷弧、起弧，如此反復(fù)進行。