长输管道焊接施工工艺

2 8 焊接2 0 0 2 ( 8 ) 长 输 管 道 焊 接 施 工 工 艺 中国石油天 然气管道局焊接试验培 训 中心 ( 廊坊 市0 6 5 0 0 1 ) 薜振奎隋永莉黄福祥杨天 冰 摘 要焊接 施 工是 长 输管 道建 设 过程 中重 要 的环 节之 一 ， 它 制约 着 管道 建 设 的质 量 和 效率 。从工 程 应 用 的 角 度 出发 ， 介绍 了我 国长输管道焊接施工工艺 ， 尤其是根焊工艺的特点 ， 瞻望 了管道建设 、 焊接施工的发展前景。 关键词 ： 长输管道焊接施工根焊工艺 W ELD G PRo CEDURE oF Lo NG DI STANCE P ELI NE CoNSTRUCTI o N P i p e l i n e R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C N P C Xu e Z h e n k u i ， S u i Yo n i ，Hu a n g F u x i a n g ，Y a n g T i a n b i n g Ab s t r a c t T h e we l d i n g c o n s t r u c t i o n Wa S o n e o f i mp o r t a n t l i n k i n l o n g d i s t a n c e p i p e l i n e c o n s t ru c t i o nI t h a d l a r g e i n flu e n c e o n q u a l i t y an d e f f i c i e n c y o f p i p e l i n e c o n s t r u c t i o n P r o c e e d i n g f r o m p o i n t o f a p p l i c a t i o n，t h e p a p e r i n t r o d u c e d t h e w e l d i n g p r oc e d u r e o f l o n g d i s t an c e p i p e l i n e c o n s t r u c t i o n，e s p e c i a ll y i n t r o d u c e d r o o t w e l d i n g p r o c e d u r e Th e p a p e r l oo k e d f o r wa r d t o d e v e l o p me n t f o r e g r o u n d o f p i p e l i n e w e l d i n g c o n s t ruc t i o n i n f u t u r e Ke y wor ds：l ong di s t anc e pi pe line， we l di ng c ons t r uc t i on， r oo t we l ding pr o ce dur e 在长输管 道 建设 过 程 中 ， 焊接施 工具 有 气候 条 件 和地理环境复杂 ， 施工流 动性 大 ， 全位置 的焊 接操 作和 焊接工艺多样化 等特点 。由于施 工单位 没有 能力选 择 理想 的施工场 地 ， 这 给 焊接 施 工 的管 理 、 安 全 、 焊接 质 量带来 了一定 的困难 。 1 管道焊接 施工工艺 1 1 我 国管道焊接施工工艺 的特 点 我 国钢质管道 环焊缝焊 接技术 经历 了几 次大 的变 革 ， 2 0世纪 7 0年代 采用 传统 焊接 方法 ， 低 氢 型 焊条 手 工 电弧焊上 向焊工艺 ， 2 0世纪 8 0年代推广 手工 电弧焊 下 向焊工艺 ， 为纤维素 型焊条 和低氢 型焊 条下 向焊 ， 2 0 世纪 9 0年代 应用 自保护 药芯 焊丝半 自动 焊工艺 ， 到今 天开始全面推广熔 化极气体保护 自动焊工艺 。 手工 电弧 焊上 向焊工艺 的特 点是管 口组 对 间隙较 大 ， 焊接过程 中采用 熄 弧操 作 法 完成 ， 焊层 厚 度 大 ， 焊 接效率 和焊 接质 量低 ， 目前 主要用 于 长输 管 道 站场 的 焊接施工 ， 在线路工程建设 中已基本不采用 。 手工 电弧 焊 下 向焊 工 艺 的特 点 是 管 口组 对 间 隙 小 ， 焊接 过程 中采用 大 电流 、 多层 、 快 速焊 的操 作方 法 来 完成 ， 焊层厚 度薄 ， 焊接 效 率 高 ， 并且 通 过 后 面 焊层 对前面焊层 的热处 理作用可提 高 环焊缝 接头 的力 学性 能。手工 电弧焊具有灵 活简 便 、 适应 性强 等特 点 ， 同时 由于焊条工艺性能 的不断改 进 ， 其熔 敷效 率 、 力学 性能 仍 能满足当今 管 道建 设 的需 要 ， 在 很 多场 合 下 是 自动 焊 方法所不能代替 的。 自保 护药芯焊 丝半 自动 焊工 艺具有 较 高 的技 术经 济指标 ， 主要用来 填充焊 和盖 面焊 ， 其特 点 为熔敷 效率 高 ， 全位置成 形好 ， 环境 适应 能力 强 ， 焊工 易于 掌握 ， 施 工 配套机具简 单 ， 是 目前 管道 焊接 施 工 中一 种 重要 的 焊接 工艺方法 。 随着管道建设用钢 管强度 等级 的提高 ， 管径和壁 厚 的增大 ， 在管道焊接施 工过程 中逐 渐开始应 用 自动 焊工 艺 。管道 自动焊工艺主要 采用熔化 极气体保 护焊方法 ， 具有焊接效率 高 ， 劳动强度小 ， 焊接过程受人为因素影响 小 等优势 ， 在大 口径 、 厚壁管道建设 中具有很大 的潜力。 另外在 2 0世 纪 9 0年代 ， 为 了提 高 焊接 施 工 效率 采用 了双联管 焊接 工艺 ( 又称 二接 一 )， 即在施 工 现场 附近建立临 时 的工作 站 ， 采 用 埋弧 焊 等焊 接 方 法 完成 两根钢管 的对接后 再运送 到施工 现场进 行 固定钢 管 的 环 焊缝对接 。 长输管道焊接施 工 中常用 的焊接材料 ， 见表 1 。 1 2根焊 工艺 在长输管道 焊 接施 工 中 ， 根焊 工 艺 是制 约 着 施工 维普资讯 焊接2 0 0 2 ( 8 ) 2 9 效率的关键环节。目前我国管道焊接施工采用的根焊 方法 主要有 手工 电弧焊 根焊 、 S r丌 根 焊 、 内焊机 自动根 焊 、 单面焊双 面成 形 自动 根 焊 以及 背部 衬 垫 强 制成 形 自动根 焊 。 表 1 长输 管道 焊 接施 工 中常 用 的焊 接材 料 NR 2 07 FABSHI ELD 81 N1 ELGASHI ELD BFS 42 4Ni l 手工 电弧焊根焊采用 纤维 素型焊 条 ， 操作 灵 活 ， 抗 风性能好 ， 适应性强 ， 能保 证 良好 的根部 焊透 ， 焊 速快 、 凝 固快 、 脱 渣 好 。但 对 于 大 口径 、 厚 壁 钢 管 的焊 接 来 说 ， 劳动强度较 高 ， 焊接效 率较 低 。手 工根 焊主要 与 手 工 电弧焊 和 自保 护 药 芯 焊 丝 半 自动 焊 焊接 工 艺 相 匹 配 ， 也可用于 自动焊工艺 的根 部焊 接 ， 但 由于手工 清根 以及管 口组对 间 隙不一 致 等 因 素的影 响 ， 往 往 造 成 自 动外焊 机填充 、 盖面焊时形成坡 口边缘 未熔合 和夹渣 。 s r丌 根焊是基 于短路 液桥 表面 张力 过渡 理论 的熔 化极气体 保护 焊方 法 ， 具 有操 作 灵 活 ， 焊 接 速度 快 、 焊 道光 滑 、 不易 出缺 陷 等优 点 ， 但 其 抗 风能 力 较 差 ， 现 场 施工 时应有 防风措 施 。s r丌 根 焊 主要 与 自保 护 药芯 焊 丝半 自动焊焊 接工 艺 相 匹配 ， 也 用 于 自动 焊工 艺 的根 部焊接 。 内焊机 ( N O R E A S T A W4 0 4 2 ) ， 见 图 1 ， 是 针对 西 气东输 管道工程从 国外 引进 的根焊 专机 ， 设 备投 资大 。 内焊机根焊 焊接效率 高 ， 焊接质 量好 ， 对 于 1 0 1 6 mm 1 4 6 mm 的钢 管根焊 需 时约 6 07 0 S 。这种 根焊 工 艺对管 口组对要求 非常 严格 ， 若 管 口组对 达不 到要求 ， 将 造成烧穿 、 未焊 透等焊接缺 陷。 图 1 N OR E A S T A Wd O一4 2内焊机 自动根焊 单 面 焊 双 面 成 形 自 动 焊 设 备 ( P wT C MS V 0 2 N R T) ， 见图 2， 是针对 西气东输 管道工 程从 国外引进 的焊接专 机 ， 设 备投 资 大 。该 设 备 不 仅 能完 成 一 般 的 自动焊工 作 ， 还 突 出地解 决 了不用 背 面衬 垫 的单 面焊 双面成形 根焊问题 ， 根焊厚度 达 4 55 mm， 远高 于 内 焊机 的焊 接厚度 ( 11 2 mm) ， 而且采 用计 算机控 制 ， 焊接 质 量 高 ( 返 修 率 2 )， 焊 接 效 率 比较 快 ， 对 于 1 0 1 6 mm1 4 6 mm 的钢 管根焊需 时 7 mi n左右 。 图 2 P wT C MS V 0 2 N R T单面焊双面成形 自动根焊 2我 国管道焊接施 工的发展前景 随着我 国管 道建 设 高 峰 期 的到 来 ， 扩 大 管 道 的 直 径 ， 在一定范 围 内提 高 管道 输 送压 力 已成 为管 道 建设 的科学 技术进步 的标 志 。管 道建设 用 钢管 强度 等级 的 提高 ， 管径 和壁厚 的增 大 ， 管 道运 行 压 力 的增 高 ， 这些 都对 管道环焊 接 头 的性 能要 求更 高 ， 这就 需 要 研 发高 肯 难 伯 尔 一 5 5 一 A 9 。A 硎 阢 晌 芯下 维普资讯 3 0 焊接2 0 0 2 ( 8 ) 质量 的焊接材料和高效 率 的焊接方 法与之匹配 。 未来 的管道建设 ， 为 获得施 工 的高效 率 和高质 量 ， 将优先 考虑熔 化极 气 体保 护 自动焊 工 艺 ， 其 中研制 管 道焊接 的新一 代 自动 焊装 备 ， 特 别 是 解决 管 道 根 部 焊 接 问题 ， 是 当前 管道 焊 接装 备 发 展 的趋 势 。如 研制 开 发技术性 能好 、 生 产效 率高 、 性 能价 格 比高 的管道 自动 焊机 ， 从单焊头 、 单丝焊 向双 焊头 、 双 丝焊 甚至 多焊 头 、 多丝焊 发展 ， 以增强 单 台焊 机 的能力 。而单 面 焊双 面 成形 自动根焊工艺将 以其 高度 智能 化控 制 的特点 和有 效解决 根焊 的能力 ， 展 现 自动焊 的优势 。 为了保证焊 接接 头 的强 韧性 ， 需 要 研制 开发 高 质 量 的焊接 材 料。如 研 制 开发 管道 焊 接 用 高 韧性 、 高 纯 净度 的纤 维素型焊条 、 低 氢型 焊条 、 自保护 药芯 焊丝 和 实心焊 丝 ， 在 保证 其 焊接 工 艺 性 能 的前 提下 提 高 其熔 敷效率 和力学性能 ， 以适应 长输管道建设 的发展速度 。 ( 收 稿 日期2 0 0 2 0 6 3 0) 作者 简 介 ： 薛振 奎 ， 1 9 5 5年 出 生 ， 硕 士 ， 教 授 级 高 工。现 为 管 道 科 学研 究 院 院长 ， 从 事 焊接技 术 工作 。 T HJ 5 0 7 R 高 韧 性 焊 条 的 研 制 天津大桥 集 团有 限公 司 ( 3 0 0 3 8 1 ) 于 国宏 吕基农 高盛平 摘要通过优化熔敷金属化学成分 ， 促使熔敷金属形成针状铁素体 ( AF ) 组织 ， 提高 了熔敷金属 的低温冲击韧 性 ， 研 制 出具有 国 内先 进水 平 的 T H J 5 0 7 R 高韧性 焊 条 。 关 键词 ： 熔 敷金 属低 温韧 性针 状铁 素体 ( A F) DEVELoPM ENT oF THJ 5 0 7R CoVERED ELECTRoDE W I TH H I G H To UGH NESS T i a n j i n B r i d g e G o u p C o ， L t d Yu Gu o h o n g ，L u J i n o n g， Ga o S h e n g p i n g Abs t r ac t The we l d me t a l c o ul d f o r m t h e mi c r o s t r uc t u r e o f a c i cu l a r f e r r i t e b y o p t i mum ma t c h o f c he mi c a l c ompo s i t i on o f d e p o s i t i o n me t al，S O t h a t t h e l o w t e mp e r a t u r e i mp a c t t o u g h n e s s c o u l d b e i n c r e a s e d We h a v e d e v e l o p e d THJ 5 0 7 R C O V e r e d e l e c t r o de wi t h hi g h t ou g hne s s po s s es s e d d ome s t i c a dv a nc e d l e v e 1 Ke y wo r ds：de pos i t i o n m e t al ，l ow t e m pe r at ure t oug hne s s， a ci c ul ar f e r