浅析天然气管道焊接技术

越喜军

越喜军

内蒙古金鑫泰钢结构有限责任公司内蒙古鄂尔多斯017200

摘要：以确保整个管道焊接施工能够成功地运行并具备完备的管道焊接技术为目标，分析天然气管道焊接技术和工艺，提出向下立焊焊接缺陷及预防措施，保证整个工程的质量。

关键词：焊接工艺；天然气管道；半自动护焊

引言

随着我国经济的发展，对于能源的需求量也越来越大，传统的能源资源已经不能够很好的满足我国高速发展的经济需求，因而对于新型能源的开发工作势在必行。天燃气作为一种新型能源，日益显现出其所具有的优势并得到了大力开发。

一、手工焊技术

手工焊技术主要包括手工电弧焊上向焊技术和手工电弧焊下向焊技术。前者主要应用于上个世纪七十年代，而后者主要应用于上个世纪八十年代，分别一低氢型焊条手工焊和纤维素焊条手工焊为主。手工下向焊技术取代手工上向焊技术，主要是由于下向焊技术焊接速度快、质量好、效率高、易于操作、节省焊接材料，并采用大钝边、小间隙、小坡口角度的施工技术加以实现，在许多国家的管道施工建设项目得到推广和应用。

（一）低氢下向焊技术

低氢下向焊技术具有焊缝质量高、冲击韧性好等优势，并因为具有抗冷裂纹而不易受到严寒、低温的影响。但低氢下向焊技术不易被人工掌握，工艺融化速度较慢，根焊的适应性较差，因而多应用于填充盖面的焊接。

（二）纤维素下向焊技术

该技术具有较为明显的根焊适用性优势并易于掌握，因而在国内外的管道焊接工程中被广泛应用。纤维素下向焊接技术对于管道的对口间隙要求不严格，熔透能力强、填充间隙性好、焊接背面成型好，能够获得高质量的焊接工艺。由于其气孔的敏感性小，因而适用于X70以下的薄壁大口径管道焊接。该技术的缺点在于焊接工艺焊条熔敷金属扩散氢含量高，因而在焊接时要注意间层温度和预热温度的把握，以避免产生冷裂纹。

二、半自动焊技术

与手工下向焊技术相比，半自动焊技术工艺易于掌握、焊接质量高、劳动强度低等优势，但在根焊方面则存在着一定的漏洞，难以对焊接质量做出保障，因而该工艺主要应用于管道的盖面焊接和填充等施工部分。

（一）自保护药芯焊丝半自动焊技术

该技术在进行焊接操作的过程中，不需要借助于保护气体，而主要是在管状的焊丝内部填充焊药，利用管状焊丝中所含有的焊药及合金元素，在冶金过程中保护熔池，以减少熔池中氮气所产生的不良影响，从而保证焊接质量，获得合格的焊缝。自保护药芯焊丝半自动焊技术具有电弧稳定、工艺性能优良等优势，并体现出了较大的综合成本性价比优势，能够很好的适应环境、全位置成型好，焊接合格率较高，适用于有风的户外焊接工程。但是，该技术在打底焊接中存在着一定的技术漏洞，会发生根焊未熔合的现象，因而主要用于管道焊接工程中的盖面和填充。

（二）CO2活性气体保护焊技术

CO2活性气体保护焊技术的缺点在于控制熔深与成型的矛盾、焊接飞溅大等，而通过改良之后所出现的自动焊的根焊工艺主要采用STT半自动焊技术，它能够做到对于峰值电流和基值进行精确的控制，实现了焊接过程的稳定，使得熔滴过渡更加有利于成型。而针对大口径管道根部焊环节单面焊双面成型的技术性难题、焊接中的飞溅问题等，也都有了应对之策，因而，综合来讲，CO2活性气体保护焊技术具有高效、廉价、优质的优势特点。

三、自动焊技术

自动焊技术是对于半自动焊技术的发展和完善，它借助于电气和机械，实现了整个焊接过程的自动化。管道自动焊接技术由于劳动强度小、焊接效率高、较小的受到人为因素的影响，因而施工过程较为稳定，适用于后壁管道、大口径管道等具有相当的施工难度的焊接工程中。其不利之处在于维修难度大、设备成本高，并且无论哪种焊接工艺，都尚未实现根部完美焊接，加之管端坡口整形机等相关的配套设施没有及时的跟上，使得自动焊技术的大力推广和实施仍然存在着较大的阻挠性。

（一）电阻闪光对焊技术

该技术具有经济效益好、技术工艺效率高等优势，通过低电压和强电流的作用，使得两管端发生高温反应，在外加顶锻压力的作用下，使熔化了的管端形成链接头，达到焊接的目的。但该技术具有一次投入大、技术针对性强、没有统一的焊缝无损检验标准等缺点，因而在大力推广应用方面仍然存在着一定的难度。

（二）实芯焊丝气体保护自动焊接技术

该技术的工作原理是在熔化焊丝与母材之间形成焊缝，它对于焊接工作人员有着较高的技术要求，并且在进行野外作业时要具备防风棚，对于控制系统和焊接装备都有较高的要求。

四、天然气管道焊接工艺

（一）焊接设备的选择

通常会使用DC-400焊机进行半自动自保护焊，选择ZX70-400B直流焊机作为焊条电弧焊接设备。

（二）焊前预热

焊前预热主要是为了避免天然气管道根部出现冷裂纹的情况，可以说整个管道焊接施工的余热温度范围，应当综合照顾到母材的强度和整个的组织性能的特定变化规律，以及整个管道的直径和壁厚，还应当考虑材料当中的含氢量。由于多层焊一般会在钢管壁厚度较大的管道上使用，所以，需要考虑焊接道层之间的温度，并尽量减缓缝区温度的下降。一般来说，层间的温度大致贴近预热的温度，应当避免出现近缝区的温度过高，还应当注意避免出现一些冷裂纹。在焊接时，预热温度保持在（100～150）℃。预热完成后立即进行焊接作业。在预热后如果关口位置出现污染问题，则应当在清除掉污染后再次进行预热流程，此外，还应当维持曾建焊接温度并大致维持在（100～150）℃。

（三）坡口制备以及焊接

（1）坡口制备以及焊接前的准备工作

这是焊接前需要进行的一个关键步骤，主要划分为坡口的角度、间隙等几大要素。①首先需要使用钢丝将坡口以及内侧表面≥25mm范围内的污垢、杂质清理干净，使金属光泽露出；②组对前要先修磨坡口，确保坡口的钝边和角度可以达到焊接要求；③焊接作业前，要将钢管的2段15mm以内的螺旋焊缝使用砂轮机打磨成缓坡，保证焊道熔合效果可以达到预期要求；④要根据焊接工艺要求确定装配尺寸。

（2）采用手工向下立焊的方法进行打底焊作业

盖面层和填充层使用向下立焊自我保护焊接的方法进行作业。使用管材直径保持在580mm左右。施工时安排两名焊工开展作业，以免出现焊接变形的情况。至于根焊，则建议借助焊条电弧向下立焊的方法，焊条适宜选用E6010高纤维素钠型药皮向下立焊条。此处可确保吹力更大的电弧，单面焊双面成形，较少出现熔渣，比较容易清除，而且焊波能够美观成形，速度也比较快。所选用的熔敷金属力学性能，能够确保不会出现太多的气孔，并具备很好的抗裂性，是一种管线现场环缝全位置向下立焊接的专属使用焊条，焊接上大多采用直流反接。进行焊接的时候尽量由2个焊工一起操作。

在完成根焊后，应当在热态下迅速实施半自动自保护焊热焊道，此间需要注意不进行横向摆动。此外，在进行焊接的时候还应当尽量做到避免焊丝过长，确保中间层以及盖面层不会出现横向摆动，为稳定熔化坡口的侧面边缘位置，应当确保摆动的幅度能够＞坡口的宽度，当然也要留意焊接的频率问题。

结束语

总之，天燃气管道施工中，很重要的一个环节是焊接工艺，因而要做好天燃气管道的焊接工作。天燃气管道施工中的焊接技术主要有手工焊、半自动焊、自动焊等焊接技术，根据不同的施工要求，考虑采用合适的焊接技术，才能够保证焊接工程的顺利开展，及管线运行期间的工程安全、工程质量、天燃气项目工程所带来的经济效益。

参考文献：

[1]郭根来，金满宇，贾洪涛.下向焊接技术在天然气管道中的应用[J].中国科技投资，2017（31）.

[2]张小强，蒋庆梅，李朝.自动焊在中俄东线天然气管道工程试验段的应用[J].焊接技术，2017（09）：100-102.