管道施工焊接的技术现状应用

2019-02-20 10:05:24      点击:

西气东输二线管道工程是我国距离最长(上万多公里)、口径最大(1219mm)、管线钢级最高(X80)、压力最大(12MPa)、站场最多及多级加压,以及采用先进钢材的世界级的天然气干线管道。西气东输二线管道工程已经成为西部大开发的标志性工程,成为我国石油天然气工业发展史上的又一座重要里程碑,西气东输二线管道工程将作为我国进入新世纪后的又一个重大建设项目而载入史册。
  西气东输两条线的建成,极大地缓和了南方和沿线城市、尤其是长江和珠海三角洲地区的能源需求。随着经济的发展,更多的用户认识到洁净能源的优势,对天然气的需求越来越大。

  三、我国管道焊接方法现状
  随着管道工程建设技术的不断迅速发展,管线建设和运行对安全性、经济性、管线钢的质量参数、焊接质量、焊接效率和焊接技术水平都提出了更高的要求,同时,推动了焊接材料、焊接设备和焊接技术的发展,也推动了焊接工艺和焊接方法的更新和发展。
  1.焊接技术在管道和管道站场的应用
  (1)传统的焊条上向焊法,由于焊接速度慢、焊接质量低已不适宜在大口径长输管道的建设中应用,主要在站场建设中采用。
  (2)氩弧焊焊接质量优异,焊后管内焊渣少,清洁度高,但由于焊接速度慢,抗风能力差,不适宜在野外大口径长输管道施工中应用,而适宜在固定场所的站场建设中采用。
  (3)20世纪70年代初,中国石油天然气管道局引进了欧美的焊条下向焊工艺,并逐步推广到大部分管道施工企业。
  (4)20世纪80年代,中国石油天然气管道局又引进了半自动下向焊工艺,这种工艺焊接速度快、效率高、抗风能力强,适宜在野外大口径长输管道施工中应用,并逐步推广到大部分管道施工企业。
  (5)20世纪90年代,管道工程建设开始大面积采用了管道半自动焊接方法。到目前为止,管道半自动焊仍是长输管道施工中最主要的焊接工艺。同时,90年代也开展了管道自动焊接的研究。
  (6)21世纪西气东输管道工程成功地采用了管道自动焊方法,大大提高了焊接质量和效率,但管道自动焊的配套设备内焊机、外焊机、坡口机对环境和钢管要求都非常苛刻。近期,中国石油管道科学研究院和一些国外公司分别研究出了环境适应性很强的管道自动焊成套设备,在印度和俄罗斯管道工程中应用效果良好。同时,我国大型钢铁生产企业也研制出了高强度级别的管线钢,大大提高了管道自动焊水平。
  2.管道主线路焊接方法及工艺
  (1)发电电焊机纤维素下向焊,纤维素下向焊是目前主线路中主要的根焊方法。其显著特点是根焊适应性强,速度快,工人容易掌握,射线探伤合格率高,普遍用于混合焊接工艺的根焊。该工艺的特点:有较大的熔透能力和优异的填充间隙性能,对管子的对口间隙要求不很严格,焊缝背面成形好,气孔敏感性小,容易获得高质量的焊缝。但由于焊条熔敷金属扩散氢含量高,焊接时应注意预热温度和层间温度的控制,以防止冷裂纹的产生。
  (2)低氢下向焊 低氢下向焊的显著特点是焊缝质量好,适合于焊接较为重要的部件,工人掌握的难度较大,根焊适应性较纤维素焊条差,多用于进行填充盖面焊接。
  (3)药芯焊丝半自动焊 90年代初,中油管道局从美国引进了自保护半自动焊设备和工艺。经过培训,将该工艺于1995年首次在突尼斯工程中应用,在以后的库鄯线、鄯乌线、苏丹工程及涩宁兰、兰成渝等管道工程中是主要的焊接方法。其焊接合格率按焊缝口统计,可以达到95%以上。其优点是连续送丝、生产效率高、焊接质量好,特别是自保护药芯焊丝的焊接工艺性能优良,电弧稳定,成形美观,能实现全位置(下向)焊接,抗风能力强,尤其适于野外施工。目前,是管道焊接施工的主要方法。
  (4)STT根焊 STT焊机是通过表面张力控制熔滴短路过渡的STT焊接工艺,以柔和的电弧、极小的飞溅、良好的焊缝背面成形、焊后不用清渣及使用纯CO2气体和实芯焊丝为主要特点,是根焊的优良焊接方法。
  (5)自动焊 在西气东输工程中,全自动气体保护焊工艺的使用已经日趋成熟。CO2气体保护短路过渡焊以其小电流、低电压、细直径实芯焊丝、短路过渡为主要特点,下向焊时熔池体积小、可实现全位置焊接,可分为:焊条电弧焊(根焊)+外焊机、STT(根焊)+外焊机、外焊机、内焊机(根焊)+外焊机,以及内焊机(根焊)+单焊枪热焊外焊机+双焊枪填、盖焊外焊机等方法。
  由于组对间隙、钝边及错边量等对口条件较高,因此对管子质量和坡口加工要求较高,在钢管制造运输时要求严格,坡口加工一般在现场进行。
  (6)埋弧焊双联管技术 在西方国家,如:中东、俄罗斯已经较普遍应用。在克拉斯诺达尔输油管道中应用该技术,大大减少了现场工作量,在中油管道局承担的苏丹管道工程中曾尝试应用。埋弧焊双联管技术也准备在西气东输二线管道工程中应用。
  3.管道站场焊接方法及工艺
  西气东输管道站场是目前较为复杂的站场,以西气东输管道站场为例,其系统包括压气站、清管站和分输站等各类工艺站场、线路截断阀室多座,其设计方案及施工技术都已达到国际先进水平。该站场设计中应用到大量的不同材质和规格的管子。管壁从3mm到40mm、直径从34mm到1300mm、管材屈服强度从200MPa到485MPa,并涉及到大量异种钢接头、变壁厚管壁的连接。

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