油 气 储 运 ・4
0・ 2008年 线路工程
长输油气管道焊接技术的应用
颜爱政3 刘 华 刘 雷郑 熊(颜爱政 刘 华等:) 40～43。 摘 要, 即手工焊、半自动焊和全自动焊, 分析, 指出了不同焊接方式的适用范围、管道材料与焊接材料。
主题词 油气管道 焊接技术 焊接工艺 适用范围 应用
接头的一种方法。此方法设备简单、移动方便、操作
灵活, 是野外管道焊接最常见的一种焊接方法。根
据管道焊接的施焊方向, 分为上向焊和下向焊两种
方式。下向焊方法与上向焊相比, 具有焊接速度快、
薄层多焊的特点, 焊接质量优于上向焊。
根据焊接方向和采用的焊条不同, 管道手工电
弧焊接主要分为高纤维素焊条下向焊、低氢焊条下
向焊、低氢焊条上向焊、组合焊接四种方法。
(1) 高纤维素焊条下向焊
纤维素下向焊接是目前国内长输管道普遍采用
的一种焊接工艺方法, 适宜于钢级在X60以下, 直
径大于254mm 、厚壁为7～16mm 钢管的焊接。优
点是大电流、高焊速, 根焊速度可达20～50
cm/min , 焊接效率高。缺点是纤维素焊条的溶解氢
含量高达30～40mL/100g , 焊缝的低温韧性和抗
裂性不如低氢焊条。若焊接高强度钢管并且在寒冷
地区进行焊接作业, 要采取必要的焊前预热和层间
加热措施, 以防止产生焊接裂纹。该焊接方式在国
内部分新建管道的应用情况见表1。一、前 言 随着我国能源结构的调整, 管道建设正经历着飞速发展阶段, 在管道建设历程中, 管道焊接施工技术经历了手工焊、半自动焊、全自动焊的发展过程, 其技术水平已有了长足的发展和提高。油气管道具有线路长、跨越区域范围广的特点, 经由山区、平原、丘陵、沙漠和水域等多种地形与地貌, 自然条件多变、施工作业条件复杂。在野外现场组装焊接中, 由于钢管是固定不动的, 需要全位置焊接, 要求现场焊接所采用的焊接设备必须满足两个基本条件, 一是能够进行全位置焊接; 二是对环境适应性强, 具有良好的焊接性能。二、管道焊接工艺的应用 1、 手工电弧焊手工电弧焊是利用焊条和工件之间建立起来的
稳定电弧, 使焊条和工件熔化, 从而获得牢固的焊接
表1 高纤维素焊条下向焊在国内部分新建管道中的应用
管道名称
山西靖边—银川输气管道
义马—郑州输气管道
中宁—银川输油管道 管径(mm ) 426. 0426. 0273. 1设计压力(MPa ) 6. 272. 506. 27管道长度(km ) 300198112钢级 X52SM400C LL360焊条型号(AWS ) E6010E6010E6010建设时间 1996～1997年1998～1999年2000年 3457001, 河南省濮阳市; 电话:(0393) 4823573。
第27卷第8期 颜爱政等:长输油气管道焊接技术的应用
・41・ (2) 低氢焊条下向焊低氢焊条下向焊采用低氢型焊条药皮, 焊缝熔
合金属含氢量低, 小于5mL/100g , 焊缝具有优良
的低温韧性和抗断裂性能, 主要应用于硫化氢腐蚀
较严重的管道或在寒冷环境中运行的管道上。此方
法焊接速度与纤维素焊条速度相当, 缺点是焊接速
度明显低于纤维素焊条, 对根焊时的焊口组对和坡
口尺寸要求高, 容易出现未焊透、根部缺陷。因此, 。
(3) 接, 具有优良的抗冷裂性能, 以及在接头尺寸不规格
出现大错边情况下仍具有良好的X 射线合格率, 主
要应用于工艺厂站内的一些重要管件和接头上。该
方法的焊接效率低于高纤维素焊条下向焊和低氢焊
条下向焊。
(4) 组合焊
采用不同的焊接方法来共同完成一道环焊缝,
以获得最佳焊接效果, 称作组合焊, 主要有三种
形式。一是根焊和热焊采用纤维素焊条下向焊, 填充、盖帽采用上向焊。在壁厚为7～16mm 管子的焊接中, 下向焊最具有竞争力。当管壁太厚时, 焊接层数也相应增加, 焊接燃弧时间因素对整个焊接时间的影响降低了, 因此, 对于16, , 。。在一些连头对死口焊接中, 推荐使用上向焊打底根焊, 下向焊填充、盖帽。三是纤维素焊条下向根焊、热焊, 其余焊道采用低氢下向焊。纤维素的根焊速度快, 对于组对质量要求低, 非常适宜机械化流水线焊接作业, 填充、盖面采用低氢下向焊, 不但速度快, 层间清渣容易, 盖面成型美观, 而且焊缝具有优良的低温韧性和抗裂性能, 尤其适用于钢级在X56以上的输气管道。此焊接方式在国内部分新建管道的应用情况见表2。在管道焊接施工中, 由于钢管级别(材质) 、焊道、焊接方法不同, 选用的焊条也不相同, 手工电弧焊条整体选用情况见表3。
表2 组合焊在国内部分新建管道中的应用
输气管道
名称
陕甘宁—北京设计压力(MPa ) 6. 27管径(mm ) 660管道长度(km ) 840钢级 X60焊条型号(AWS ) E6010、E8010-G
E8010-G
E6010、E8010-G
E8010-G 建设时间 1996～1997年涩宁兰管道 6. 27660940X602000～2001年
表3 手工电弧焊焊条的选用
高纤维素焊条焊接
钢管级别
A PI -SL
X42
X46
X52低氢焊条焊接下向焊焊道下向焊根焊 热焊 填充盖帽
根焊 E6010E6010E6010E6010
E7010-G
E7019-G 上向焊低氢焊条E7016E7016E7018E7016E7016E7018低氢焊条+纤维素焊条X56热焊 填充盖帽
・42・
续表3油 气 储 运 2008年
高纤维素焊条焊接
钢管级别
A PI -SL 焊道
下向焊根焊
热焊
填充盖帽
根焊
热焊根焊X70E6010E7010-G E7010-G -G G E7010-G E8010-G
E8010-G 低氢焊条焊接下向焊上向焊低氢焊条E7016E7016E7016E9018-G E9016-G E9018-G E9018-G E8-G E8018G G E8018-G E8018-G E8018-G E8018-G E8018-G 低氢焊条+纤维素焊条--E7010-G E8018-G E8018-G E7010-G E8010-G E8018-G X60X65热焊 填充盖帽
2、 半自动焊
管道半自动焊是采用电焊工手持半自动焊枪施
焊, 由送丝机构连续送丝的一种焊接方式。由于在
焊接过程中送丝连续, 节省了更换焊条等辅助工序
的时间, 熔敷速度快, 同时减少了焊接接头数量, 焊
接收弧、引弧产生的焊接缺陷较少, 提高了焊接合
格率。
管径
(mm )
610
711
508
5086. 273. 90目前, 我国管道主体焊接中应用半自动焊工艺为纤维素焊条打底, 自保护药芯或CO 2气体保护焊丝进行填充、盖面。药芯焊丝半自动焊抗风能力强, 在风速为8m/s 的环境中, 仍可得到性能优异的焊缝。与之相比, CO 2气体保护焊丝抗风能力较差, 在风速大于2m/s 的情况下, 需要采取有效的防风措施。半自动焊在部分管道工程上的应用见表4。管道长度(km ) [1**********]80表4 半自动焊在部分管道工程中的应用管道名称库尔勒—鄯善输油管道苏丹输油管道 济南—青岛输气管道 东明—济南输气管道 设计压力(MPa ) 6. 27选用钢规格X65X65X60X56焊条型号(AWS ) E6010E71T8-K6E6010E71T8-K6E6010E71T8-K6E6010
E71T8-K6建设时间1995～1997年1999～2000年2000～2002年2004～2005年
半自动焊焊接设备比手工电弧设备复杂, 一般
应用于地形较平坦并能开展机械化流水线作业的地
段, 例如平原、低矮丘陵和坡度较缓的山区地段。管
道采用半自动焊的焊接材料选用情况见表5。
由于用于管道全位置打底焊的自我保护芯焊丝
(Lincln N R204) 性质不够稳定, 焊缝组织和力学性
能达不到规范要求, 因而应用很少。近几年, 在苏丹
输油管道工程上, 由中国石油天然气管道局从美国
引进了ST T 型CO 2半自动焊接技术, 用于双连管
工艺的打底焊取得了成功, 为完善长输管道主体管道半自动工艺提供了新的思路。ST T 半自动焊接工艺特点为, 电弧燃烧稳定, 飞溅极少; 根焊焊道成型好, 基本不需打磨; 焊缝接头少, 焊丝熔敷率高
(可达95%) ; 焊缝含氢量低, 低温冲击韧性好。在济南—青岛输气管道和东明—济南输气管道的实际应用表明,ST T 半自动焊接用于主体管道根焊的技术已趋于成熟〔2〕。3、 全自动焊借助于机械和电气的方法使整个焊接过程实现自动化, 即为自动焊。自动焊技术主要有实芯焊丝
第27卷第8期 颜爱政等:长输油气管道焊接技术的应用 ・43・气体保护焊和药芯焊丝自(气体) 保护焊两种。
全自动焊接减少了人为因素对焊接质量的影
响, 减轻了工人劳动强度, 保证了焊接质量, 同时具
有焊接速度快、焊接材料成本较低(比同条件下药芯
钢管种类(A PI )
X42 X46 X52
X56 X60
X65 X70焊丝成本低20%) 、对焊工技术水平要求低等优点, 应用于大口径、大壁厚管道现场焊接领域。管道环缝为全位置焊接, 对焊接装备及控制系统要求较高。全自动气体保护焊缺点是设备造价高, 维修困难。() -表5 半自动焊焊接材料的选用根焊(AWS ) E6010E6010-ER70S -6ER79S -7
用广泛。(CO 2或CO 2+Ar 等) 〔1〕, 基本
原理与实芯焊丝气体保护焊相似。药芯材料主要有
矿物质材料、钛合金透气剂、稳弧剂、造渣剂及还原
剂等。与实芯焊丝比较, 药芯焊丝具有熔敷速度快、
焊接质量好、冲击韧性好、适应各种管材、设备投资
成本比全自动气体保护焊低等优点。
药芯焊丝自动焊接技术在济南—青岛输气管道
和东明—济南输气管道上的应用情况表明, 焊缝表
面成型规则、饱满, 且与母材过圆滑; 在试验段4. 8
km 范围内X 射线拍片400道焊口, 一次合格率达到97%; 每道焊口的电弧燃烧时间为35min , 全自动焊比手工焊效率提高30%～40%; 焊缝内在晶体组织较好。考虑到全自动焊设备较为复杂, 尤其是采用实芯焊丝气保焊时, 防风棚必不可少, 因此全自动焊接技术一般用于大口径、大壁厚管道的平原、微丘等地形较好的地段。4、 管道环缝焊接工艺方法比较根据试验和实际应用情况, 将纤维素下向焊、低氢下向焊、低氢上向焊、药芯焊丝半自动焊、全自动气保焊、药芯焊丝自动焊等五种管道环缝焊接工艺方法进行了比较, 结果见表6。
表6 管道环缝焊接工艺方案比较结果
焊接方法操作
技术适应性(根焊)
一般
较差
较好
较好
较差
较差其余焊道好 较好好 好 好 好 焊接速度快快慢快快快适用壁厚(mm ) 6～176～17接头性能一般优良优良较好优良优良抗裂性一般优良优良较好优良优良气孔缺陷率敏感性不敏感敏感敏感一般敏感一般一般较大较小较小较小较小抗风能力一般较低较低较强差 较强环境风速限值(m/s ) 855828纤维素下向焊 一般低氢下向焊 偏难低氢上向焊 较难药芯焊丝半自动焊较易全自动气保焊 较易药芯焊丝自动焊 较易≥17≥8≥8≥8
三、结束语
手工焊、半自动焊和全自动焊作为管道焊接的
三种基本方式, 在管道焊接中各具特点, 互为补充。
半自动焊在国内应用比较成熟, 是目前管道焊接中
最常用的一种方法; 全自动焊接也已从试验阶段进
入到工程实用阶段, 将在今后的大型管道工程中得
到广泛的应用; 而手工焊作为一种传统的焊接方法,
在管道焊接中的主导地位已基本被替代, 但因其设
备简单, 操作方便, 在管道焊接中仍将被采用, 尤其是小口径管道工程。在管道焊接中, 要根据工程的实际特点, 考虑到具体的管径、壁厚、钢管级别, 以及管道沿途的地形情况, 选择合适的焊接工艺, 以获得最佳的焊接效果。参
考文献1, 陈继库:药芯焊丝自保护半自动下向焊在突尼斯天然气管道工程的应用, 石油工程建设,1996,22(1) 。2, 鲍云杰 朱志明:STT 型CO 2半自动焊在管道焊接中的应用, 焊接技术,2000,28(3) 。(收稿日期:2007206221) 编辑:李在蓉
第27卷第8期 油 气 储 运
・61・
作 者 介 绍
谭羽非 教授, 博士生导师,1962年生,1998年博士毕业于哈尔滨建筑大学供热供燃气专业, 现在哈尔滨工。
赵晓琴 工程师,1979年生,2003年毕业于中国石油大学() , 北气矿工程设计所工作。
王立辉 助理工程师,1981年生, 2003, 现在中国石油管道公
崔之健 , 现任西安石油大学石油工程学
张 绚 工程师,1975年生,1995年毕业于新疆工业高等专科学校自动化管理专业, 现在新疆油田油气储运
公司生产科从事计量、化验管理工作。
张冬敏 高级工程师,1961年生,1983年毕业于中国石油天然气管道局管道职工学院储运专业, 现在中国石
油管道公司管道研究中心工艺所从事油气管道储运技术研究工作。
邵 辉 教授,1955年生,1982年毕业于安徽理工大学采矿工程专业, 现任江苏工业学院环境与安全工程系
副主任, 安全工程研究所所长。
倪玲英 教授, 1964年生,1987年毕业于华东石油学院机械系储运专业,1999年获石油大学油气田开发硕
士学位, 现在中国石油大学(华东) 石油工程学院从事教学和科研工作。
华 遵 助理工程师,1981年生,2004年本科毕业于中国地质大学(武汉) 电子信息工程专业,2007年硕士
毕业于中国地质大学(武汉) 通讯工程专业, 现从事状态监测系统的开发与研究。刘文泉 工程师,1974年生,1999年毕业于莱阳农学院机电一体化专业, 现在中油管道天然气压缩技术有限
公司从事压气站的生产运行管理工作。
陈文强 工程师,1963年生,1987年毕业于广西大学化工机械专业, 现在柳州铁路生活服务总公司从事液化
石油气储运、经营管理工作。
姬成录 1954年生,2000年毕业于国防大学部队管理系, 现任中国人民解放军后勤指挥学院副院长。颜爱政 工程师,1971年生,1994年毕业于南京师范大学精细化工专业, 现在中原石油勘探局勘察设计研究
院从事油气长输管道工程、油气集输管道工程、石油化工工程设计工作。
成畴夫 高级工程师,1941年生,1965年毕业于北京石油学院储运专业, 退休前任民航规划设计院副总工程
师, 供油工程部总工程师。
张石超 工程师,1974年生,1998年毕业于西安石油大学机械系焊接工艺及设备专业, 现在中国石油管道公
司廊坊技术服务中心从事西气东输罗罗压缩机组的管理、维护及运行故障处理等工作。刘建臣 工程师,1961年生,1985年毕业于中国石油天然气管道局职工学院自动化仪表专业, 现在中国石油
管道公司兰州输气分公司从事管道压缩机组技术管理工作。
李佳青 工程师,1958年生,1986年毕业于中国石油天然气管道局职工学院石油工程专业, 现在中国石油管
道公司秦京输油气分公司雄县站从事管道运行管理工作。
梁 平 副教授,1972年生,1997年硕士毕业于西南石油大学油气储运专业,2008年博士毕业于中国人民
解放军后勤工程学院, 现在重庆科技学院从事教学与科研工作。
油 气 储 运 ・4
0・ 2008年 线路工程
长输油气管道焊接技术的应用
颜爱政3 刘 华 刘 雷郑 熊(颜爱政 刘 华等:) 40～43。 摘 要, 即手工焊、半自动焊和全自动焊, 分析, 指出了不同焊接方式的适用范围、管道材料与焊接材料。
主题词 油气管道 焊接技术 焊接工艺 适用范围 应用
接头的一种方法。此方法设备简单、移动方便、操作
灵活, 是野外管道焊接最常见的一种焊接方法。根
据管道焊接的施焊方向, 分为上向焊和下向焊两种
方式。下向焊方法与上向焊相比, 具有焊接速度快、
薄层多焊的特点, 焊接质量优于上向焊。
根据焊接方向和采用的焊条不同, 管道手工电
弧焊接主要分为高纤维素焊条下向焊、低氢焊条下
向焊、低氢焊条上向焊、组合焊接四种方法。
(1) 高纤维素焊条下向焊
纤维素下向焊接是目前国内长输管道普遍采用
的一种焊接工艺方法, 适宜于钢级在X60以下, 直
径大于254mm 、厚壁为7～16mm 钢管的焊接。优
点是大电流、高焊速, 根焊速度可达20～50
cm/min , 焊接效率高。缺点是纤维素焊条的溶解氢
含量高达30～40mL/100g , 焊缝的低温韧性和抗
裂性不如低氢焊条。若焊接高强度钢管并且在寒冷
地区进行焊接作业, 要采取必要的焊前预热和层间
加热措施, 以防止产生焊接裂纹。该焊接方式在国
内部分新建管道的应用情况见表1。一、前 言 随着我国能源结构的调整, 管道建设正经历着飞速发展阶段, 在管道建设历程中, 管道焊接施工技术经历了手工焊、半自动焊、全自动焊的发展过程, 其技术水平已有了长足的发展和提高。油气管道具有线路长、跨越区域范围广的特点, 经由山区、平原、丘陵、沙漠和水域等多种地形与地貌, 自然条件多变、施工作业条件复杂。在野外现场组装焊接中, 由于钢管是固定不动的, 需要全位置焊接, 要求现场焊接所采用的焊接设备必须满足两个基本条件, 一是能够进行全位置焊接; 二是对环境适应性强, 具有良好的焊接性能。二、管道焊接工艺的应用 1、 手工电弧焊手工电弧焊是利用焊条和工件之间建立起来的
稳定电弧, 使焊条和工件熔化, 从而获得牢固的焊接
表1 高纤维素焊条下向焊在国内部分新建管道中的应用
管道名称
山西靖边—银川输气管道
义马—郑州输气管道
中宁—银川输油管道 管径(mm ) 426. 0426. 0273. 1设计压力(MPa ) 6. 272. 506. 27管道长度(km ) 300198112钢级 X52SM400C LL360焊条型号(AWS ) E6010E6010E6010建设时间 1996～1997年1998～1999年2000年 3457001, 河南省濮阳市; 电话:(0393) 4823573。
第27卷第8期 颜爱政等:长输油气管道焊接技术的应用
・41・ (2) 低氢焊条下向焊低氢焊条下向焊采用低氢型焊条药皮, 焊缝熔
合金属含氢量低, 小于5mL/100g , 焊缝具有优良
的低温韧性和抗断裂性能, 主要应用于硫化氢腐蚀
较严重的管道或在寒冷环境中运行的管道上。此方
法焊接速度与纤维素焊条速度相当, 缺点是焊接速
度明显低于纤维素焊条, 对根焊时的焊口组对和坡
口尺寸要求高, 容易出现未焊透、根部缺陷。因此, 。
(3) 接, 具有优良的抗冷裂性能, 以及在接头尺寸不规格
出现大错边情况下仍具有良好的X 射线合格率, 主
要应用于工艺厂站内的一些重要管件和接头上。该
方法的焊接效率低于高纤维素焊条下向焊和低氢焊
条下向焊。
(4) 组合焊
采用不同的焊接方法来共同完成一道环焊缝,
以获得最佳焊接效果, 称作组合焊, 主要有三种
形式。一是根焊和热焊采用纤维素焊条下向焊, 填充、盖帽采用上向焊。在壁厚为7～16mm 管子的焊接中, 下向焊最具有竞争力。当管壁太厚时, 焊接层数也相应增加, 焊接燃弧时间因素对整个焊接时间的影响降低了, 因此, 对于16, , 。。在一些连头对死口焊接中, 推荐使用上向焊打底根焊, 下向焊填充、盖帽。三是纤维素焊条下向根焊、热焊, 其余焊道采用低氢下向焊。纤维素的根焊速度快, 对于组对质量要求低, 非常适宜机械化流水线焊接作业, 填充、盖面采用低氢下向焊, 不但速度快, 层间清渣容易, 盖面成型美观, 而且焊缝具有优良的低温韧性和抗裂性能, 尤其适用于钢级在X56以上的输气管道。此焊接方式在国内部分新建管道的应用情况见表2。在管道焊接施工中, 由于钢管级别(材质) 、焊道、焊接方法不同, 选用的焊条也不相同, 手工电弧焊条整体选用情况见表3。
表2 组合焊在国内部分新建管道中的应用
输气管道
名称
陕甘宁—北京设计压力(MPa ) 6. 27管径(mm ) 660管道长度(km ) 840钢级 X60焊条型号(AWS ) E6010、E8010-G
E8010-G
E6010、E8010-G
E8010-G 建设时间 1996～1997年涩宁兰管道 6. 27660940X602000～2001年
表3 手工电弧焊焊条的选用
高纤维素焊条焊接
钢管级别
A PI -SL
X42
X46
X52低氢焊条焊接下向焊焊道下向焊根焊 热焊 填充盖帽
根焊 E6010E6010E6010E6010
E7010-G
E7019-G 上向焊低氢焊条E7016E7016E7018E7016E7016E7018低氢焊条+纤维素焊条X56热焊 填充盖帽
・42・
续表3油 气 储 运 2008年
高纤维素焊条焊接
钢管级别
A PI -SL 焊道
下向焊根焊
热焊
填充盖帽
根焊
热焊根焊X70E6010E7010-G E7010-G -G G E7010-G E8010-G
E8010-G 低氢焊条焊接下向焊上向焊低氢焊条E7016E7016E7016E9018-G E9016-G E9018-G E9018-G E8-G E8018G G E8018-G E8018-G E8018-G E8018-G E8018-G 低氢焊条+纤维素焊条--E7010-G E8018-G E8018-G E7010-G E8010-G E8018-G X60X65热焊 填充盖帽
2、 半自动焊
管道半自动焊是采用电焊工手持半自动焊枪施
焊, 由送丝机构连续送丝的一种焊接方式。由于在
焊接过程中送丝连续, 节省了更换焊条等辅助工序
的时间, 熔敷速度快, 同时减少了焊接接头数量, 焊
接收弧、引弧产生的焊接缺陷较少, 提高了焊接合
格率。
管径
(mm )
610
711
508
5086. 273. 90目前, 我国管道主体焊接中应用半自动焊工艺为纤维素焊条打底, 自保护药芯或CO 2气体保护焊丝进行填充、盖面。药芯焊丝半自动焊抗风能力强, 在风速为8m/s 的环境中, 仍可得到性能优异的焊缝。与之相比, CO 2气体保护焊丝抗风能力较差, 在风速大于2m/s 的情况下, 需要采取有效的防风措施。半自动焊在部分管道工程上的应用见表4。管道长度(km ) [1**********]80表4 半自动焊在部分管道工程中的应用管道名称库尔勒—鄯善输油管道苏丹输油管道 济南—青岛输气管道 东明—济南输气管道 设计压力(MPa ) 6. 27选用钢规格X65X65X60X56焊条型号(AWS ) E6010E71T8-K6E6010E71T8-K6E6010E71T8-K6E6010
E71T8-K6建设时间1995～1997年1999～2000年2000～2002年2004～2005年
半自动焊焊接设备比手工电弧设备复杂, 一般
应用于地形较平坦并能开展机械化流水线作业的地
段, 例如平原、低矮丘陵和坡度较缓的山区地段。管
道采用半自动焊的焊接材料选用情况见表5。
由于用于管道全位置打底焊的自我保护芯焊丝
(Lincln N R204) 性质不够稳定, 焊缝组织和力学性
能达不到规范要求, 因而应用很少。近几年, 在苏丹
输油管道工程上, 由中国石油天然气管道局从美国
引进了ST T 型CO 2半自动焊接技术, 用于双连管
工艺的打底焊取得了成功, 为完善长输管道主体管道半自动工艺提供了新的思路。ST T 半自动焊接工艺特点为, 电弧燃烧稳定, 飞溅极少; 根焊焊道成型好, 基本不需打磨; 焊缝接头少, 焊丝熔敷率高
(可达95%) ; 焊缝含氢量低, 低温冲击韧性好。在济南—青岛输气管道和东明—济南输气管道的实际应用表明,ST T 半自动焊接用于主体管道根焊的技术已趋于成熟〔2〕。3、 全自动焊借助于机械和电气的方法使整个焊接过程实现自动化, 即为自动焊。自动焊技术主要有实芯焊丝
第27卷第8期 颜爱政等:长输油气管道焊接技术的应用 ・43・气体保护焊和药芯焊丝自(气体) 保护焊两种。
全自动焊接减少了人为因素对焊接质量的影
响, 减轻了工人劳动强度, 保证了焊接质量, 同时具
有焊接速度快、焊接材料成本较低(比同条件下药芯
钢管种类(A PI )
X42 X46 X52
X56 X60
X65 X70焊丝成本低20%) 、对焊工技术水平要求低等优点, 应用于大口径、大壁厚管道现场焊接领域。管道环缝为全位置焊接, 对焊接装备及控制系统要求较高。全自动气体保护焊缺点是设备造价高, 维修困难。() -表5 半自动焊焊接材料的选用根焊(AWS ) E6010E6010-ER70S -6ER79S -7
用广泛。(CO 2或CO 2+Ar 等) 〔1〕, 基本
原理与实芯焊丝气体保护焊相似。药芯材料主要有
矿物质材料、钛合金透气剂、稳弧剂、造渣剂及还原
剂等。与实芯焊丝比较, 药芯焊丝具有熔敷速度快、
焊接质量好、冲击韧性好、适应各种管材、设备投资
成本比全自动气体保护焊低等优点。
药芯焊丝自动焊接技术在济南—青岛输气管道
和东明—济南输气管道上的应用情况表明, 焊缝表
面成型规则、饱满, 且与母材过圆滑; 在试验段4. 8
km 范围内X 射线拍片400道焊口, 一次合格率达到97%; 每道焊口的电弧燃烧时间为35min , 全自动焊比手工焊效率提高30%～40%; 焊缝内在晶体组织较好。考虑到全自动焊设备较为复杂, 尤其是采用实芯焊丝气保焊时, 防风棚必不可少, 因此全自动焊接技术一般用于大口径、大壁厚管道的平原、微丘等地形较好的地段。4、 管道环缝焊接工艺方法比较根据试验和实际应用情况, 将纤维素下向焊、低氢下向焊、低氢上向焊、药芯焊丝半自动焊、全自动气保焊、药芯焊丝自动焊等五种管道环缝焊接工艺方法进行了比较, 结果见表6。
表6 管道环缝焊接工艺方案比较结果
焊接方法操作
技术适应性(根焊)
一般
较差
较好
较好
较差
较差其余焊道好 较好好 好 好 好 焊接速度快快慢快快快适用壁厚(mm ) 6～176～17接头性能一般优良优良较好优良优良抗裂性一般优良优良较好优良优良气孔缺陷率敏感性不敏感敏感敏感一般敏感一般一般较大较小较小较小较小抗风能力一般较低较低较强差 较强环境风速限值(m/s ) 855828纤维素下向焊 一般低氢下向焊 偏难低氢上向焊 较难药芯焊丝半自动焊较易全自动气保焊 较易药芯焊丝自动焊 较易≥17≥8≥8≥8
三、结束语
手工焊、半自动焊和全自动焊作为管道焊接的
三种基本方式, 在管道焊接中各具特点, 互为补充。
半自动焊在国内应用比较成熟, 是目前管道焊接中
最常用的一种方法; 全自动焊接也已从试验阶段进
入到工程实用阶段, 将在今后的大型管道工程中得
到广泛的应用; 而手工焊作为一种传统的焊接方法,
在管道焊接中的主导地位已基本被替代, 但因其设
备简单, 操作方便, 在管道焊接中仍将被采用, 尤其是小口径管道工程。在管道焊接中, 要根据工程的实际特点, 考虑到具体的管径、壁厚、钢管级别, 以及管道沿途的地形情况, 选择合适的焊接工艺, 以获得最佳的焊接效果。参
考文献1, 陈继库:药芯焊丝自保护半自动下向焊在突尼斯天然气管道工程的应用, 石油工程建设,1996,22(1) 。2, 鲍云杰 朱志明:STT 型CO 2半自动焊在管道焊接中的应用, 焊接技术,2000,28(3) 。(收稿日期:2007206221) 编辑:李在蓉
第27卷第8期 油 气 储 运
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作 者 介 绍
谭羽非 教授, 博士生导师,1962年生,1998年博士毕业于哈尔滨建筑大学供热供燃气专业, 现在哈尔滨工。
赵晓琴 工程师,1979年生,2003年毕业于中国石油大学() , 北气矿工程设计所工作。
王立辉 助理工程师,1981年生, 2003, 现在中国石油管道公
崔之健 , 现任西安石油大学石油工程学
张 绚 工程师,1975年生,1995年毕业于新疆工业高等专科学校自动化管理专业, 现在新疆油田油气储运
公司生产科从事计量、化验管理工作。
张冬敏 高级工程师,1961年生,1983年毕业于中国石油天然气管道局管道职工学院储运专业, 现在中国石
油管道公司管道研究中心工艺所从事油气管道储运技术研究工作。
邵 辉 教授,1955年生,1982年毕业于安徽理工大学采矿工程专业, 现任江苏工业学院环境与安全工程系
副主任, 安全工程研究所所长。
倪玲英 教授, 1964年生,1987年毕业于华东石油学院机械系储运专业,1999年获石油大学油气田开发硕
士学位, 现在中国石油大学(华东) 石油工程学院从事教学和科研工作。
华 遵 助理工程师,1981年生,2004年本科毕业于中国地质大学(武汉) 电子信息工程专业,2007年硕士
毕业于中国地质大学(武汉) 通讯工程专业, 现从事状态监测系统的开发与研究。刘文泉 工程师,1974年生,1999年毕业于莱阳农学院机电一体化专业, 现在中油管道天然气压缩技术有限
公司从事压气站的生产运行管理工作。
陈文强 工程师,1963年生,1987年毕业于广西大学化工机械专业, 现在柳州铁路生活服务总公司从事液化
石油气储运、经营管理工作。
姬成录 1954年生,2000年毕业于国防大学部队管理系, 现任中国人民解放军后勤指挥学院副院长。颜爱政 工程师,1971年生,1994年毕业于南京师范大学精细化工专业, 现在中原石油勘探局勘察设计研究
院从事油气长输管道工程、油气集输管道工程、石油化工工程设计工作。
成畴夫 高级工程师,1941年生,1965年毕业于北京石油学院储运专业, 退休前任民航规划设计院副总工程
师, 供油工程部总工程师。
张石超 工程师,1974年生,1998年毕业于西安石油大学机械系焊接工艺及设备专业, 现在中国石油管道公
司廊坊技术服务中心从事西气东输罗罗压缩机组的管理、维护及运行故障处理等工作。刘建臣 工程师,1961年生,1985年毕业于中国石油天然气管道局职工学院自动化仪表专业, 现在中国石油
管道公司兰州输气分公司从事管道压缩机组技术管理工作。
李佳青 工程师,1958年生,1986年毕业于中国石油天然气管道局职工学院石油工程专业, 现在中国石油管
道公司秦京输油气分公司雄县站从事管道运行管理工作。
梁 平 副教授,1972年生,1997年硕士毕业于西南石油大学油气储运专业,2008年博士毕业于中国人民
解放军后勤工程学院, 现在重庆科技学院从事教学与科研工作。