油气长输管线的焊接技术与质量控制

油气长输管线的焊接技术与质量控制

【摘要】对于油气长输管线来说，现场环焊缝接头质量的好坏对管线质量及使用期限具有重要影响。本文首先对根焊道技术、闪光对焊技术、激光焊与光纤激光焊等油气长输管线的焊接技术进行简单介绍，在此基础上分别从管线焊接前、焊接过程中以及焊接后三个阶段对油气长输管线焊接质量控制进行分析和探讨。

【关键词】油气长输管线？焊接技术？质量控制

1 前言

我国幅员辽阔，能源分布不均，主要的油气资源都分布在西部及北部，但主要的油气消耗市场都集中在经济发展较快的东部地区。随着我国经济的迅猛发展，石油天然气工业也迅速崛起，原油、成品油以及天然气输送量剧增。管道运输建设时间短，投资回报快，受外界干扰低，运输效率及自动化程度较高，应用范围越来越广泛。油气长输管线的安全性十分重要，如果管道出现泄漏破坏，将会导致火灾或爆炸等严重后果，管道工作可靠性直接决定着整个系统安全性，换句话说，整个管道安装过程中最为关键的就是确保管道工作可靠性。本文将主要对油气长输管线焊接技术及质量控制进行全面分析。

2 油气长输管线的焊接技术分析2.1 根焊道技术

油气输送管线根焊道焊接要在确保焊道内表面光滑的前提下，尽可能的避免缺陷。管线焊接施工效率在很大程度上受根焊道焊接速度的影响。在进行焊条电弧焊施工时，要顺着向下方向进行纤维焊条的根焊道焊接，操作人员要集中注意力；半自动焊的劳动强度较高，操作人员的主观经验对焊接质量具有重大影响。

根焊道既可以利用内焊机进行内焊，也可以在铜垫下进行外焊，美国CRC公司通过将四个焊矩安装在内焊夹，可以实现同时焊接，根焊速度通常可以保持在2m/min以上。最新研发出的Synchrowire高速根焊技术，可以有效控制根焊道熔深，焊接速度为1200mm/min。电源焊接需要利用精密送丝系统以及可控熔滴过渡。Synchrowire高速焊的根焊道以及变极性GMAW焊详见下图1所示。

2.2 闪光对焊技术

最先提出管道闪光对焊的是EO Paton焊接研究所，并利用该技术成功对长达2万千米的油气长输管线进行焊接，焊接管径最大为1067mm，详见下图所示。

闪光对焊具有明显优势，可以在同一时间进行管子圆周记壁厚的焊接施工，这样可以有效减少焊接操作时间，提升施工效率，控制施工成本。然而闪光焊并未在实践中得到普遍应用，主要原因在于焊口可靠性。我国之前曾在直径较小的锅炉管焊接中应用过闪光焊，但当出现焊接参数波动的情况，极有可能出现焊口

残留非金属夹杂物后果，这样会在焊口位置出现灰斑，对接头塑性及韧性具有不利影响。现如今我国锅炉生产厂家已经不再使用这一焊接技术。管道焊光也存在上述问题，通常情况下，焊接接头硬度及强度可以达标，但冲击韧度常出现不符合标准的情况。

2.3 Nb：YAG激光焊与光纤激光焊

实际上，受电光转换效率、冷却条件以及设备尺寸等因素的影响，Nb：YAG激光焊并不是管线铺设焊接的最佳选择。二极管激光器及光纤激光器体积小、转换效率高，更具发展前景。二极管激光技术发展迅猛，能量效率保持在30%以上，相比较于Nb：YAG激光器而言，其运行成本降低了一半左右。用二极管激光器充当固体器件，便于搬运，在油气长输管线施工中尤为实用。但二极管激光束流质量较差，只可以在传导型焊接中

使用，在深熔穿孔焊中无法应用。

3 油气长输管线的焊接质量控制3.1 焊接前

首先，检查并清理焊口。主要是查看管口形状、焊件坡口大小以及型式是否达标；确保被焊表面的平整性及光滑性，清除诸如油脂、铁锈以及油漆等对焊接质量造成负面影响的物质；其次，钢管对口的质量对焊接质量具有直接性影响，要严格控制对口间隙，如果过大，极易导致焊接过程中出现烧穿现象，如果过小，可能导致根部熔化不到位问题。

在钢管对口方面，内对口器组队是最佳选择，如果不具备使用内对口器对口条件，也可以选择外对口器。两管在对口位置的制管焊缝需要错开10厘米左右。需要在所有根焊道结束之后再将内对口器进行撤除；如果使用的是外对口器，则需要确保在将其撤除之前已经完成了至少一半的根焊道，并且要沿着周长均匀布置焊道，只有在所有根焊道结束之后才能撤除对口支撑及吊具。

为避免在焊接过程中出现裂纹，在焊接管线之前必须进行预热，要依据焊接工艺规程相关规定控制预热温度；通过预热可以有效避免低温裂纹以及应变脆化裂纹的出现。在预热过程中最好使用环形火焰，采取中频加热方法也可以，但需要注意对焊接部位进行均匀加热，并确保温度始终维持在规定范围内。

3.2 焊接过程

焊缝质量主要是取决于焊接过程，在进行焊接的时候，必须要严格依据焊接规范所规定的相关参数及作业指导书中的相关要求进行，特别需要注意对焊接电流进行严格控制，焊条熔化速度、母材熔深、焊接接头性能以及焊缝内在质量等都主要取决于焊接电流大小。因此，要坚决杜绝操作人员依据自己主观判断或者是作业习惯对相关参数进行随意调整。

焊接完毕需要对焊缝外观进行检查，焊缝外形尺寸高度及宽度和焊接质量之

间不存在必然联系，焊缝尺寸过宽或者过高都属于焊接缺陷，会导致局部应力集中，焊接抗疲劳强度会受到一定影响，加大焊缝线能量，进而对机械性能造成不利影响。所以，需要以焊接工艺规范的相关要求为依据进行操作，通常情况下，焊缝高度不应超过1.6mm，焊缝增宽单边不应超过1.6mm。

3.3 防腐技术

首先，外界因素，这主要是指管道周围的环境因素以及周边介质所具备的特性，具体有以下几点：

（1）温度，即油气储运期间的温度以及环境温度，管道的敷设深度是影响温度的首要原因，此外地域也会对温度造成一定影响。随着温度的上升，腐蚀速度也会加快；

（2）周围介质的物理性状，主要是指土壤的水分交替变化、地下水变化以及芦苇类根系的影响等；（3）施工因素，主要包括施工人员素质以及质量意识、对施工材料把关等；

（4）管道周围介质所具有的腐蚀性，这主要受到土壤性质以及微生物的影响，一般而言，对土壤腐蚀性做出准确评定极为困难，我国石油业实行两种评定方法，一是在一般情况下，根据土壤所具有的电阻率将土壤腐蚀性分为强、中、弱三类；在复杂地区则按照电阻率、含水量、土质以及酸碱度等十二种相关因素将土壤划分为强、中、弱以及不腐蚀四类。其次，油气自身原因，由于油气中所含有的物质具有一定的氧化性，例如硫酸氢、氧以及二氧化碳等气体所具有的酸性会导致电化学反应以及对金属晶格造成破坏的化学反应，这就会导致油气管道内壁出现腐蚀现象。3.4 操作要领

管子焊接过程中，应注意避免管内出现穿堂风；现场焊接过程中，要严格依据焊接工艺规定确定焊接层数、相关工艺参数以及焊后缓冷等；如果是两个焊工存在收弧交接，为便于后焊焊工收弧，先到交接位置的焊工需要多焊部分焊道；焊道起弧或收弧位置应至少错开30mm，并且所有接头在进行焊接前都需要进行修磨。所有焊道的焊接都应连续进行，焊道层间温度必须达标；完成焊口猴子猴，需要及时清除干净接头表面的飞溅物及熔渣等。

4 结语

综上所述，油气长输管线的安全性十分重要，如果管道出现泄漏破坏，将会导致火灾或爆炸等严重后果，管道安装过程中最为关键的就是确保管道工作可靠性。本文对几大焊接技术进行简单介绍，并分别从管线焊接前、焊接过程中以及焊接后三个阶段对油气长输管线焊接质量控制进行分析和探讨。

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