管道焊接工艺方法综述.doc
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1、管道焊接工艺方法综述2005正第6期管技术5PioelineTechniaueandNo.6管道焊接工艺方法综述苏欣,袁宗明,范小霞,晏子(1.西南石油学院,四川成都610500;2./t)lI内江威东能源开发有限责任公司,/t)lI内江641000;3.油企信通(北京)科技发展有限公司,北京100086)摘要:介绍了国内外长输管道常见的焊接工艺和方法,重点介绍了国外的自动焊系统,说明了选择焊接的方法以及如何进行缺陷的检测,最后分析了焊接3-艺发展趋势,指出了自动焊技术将得到越来越广泛应用.关键词:管道;焊接;发展趋势中图分类号:qV_,44文献标识码:A文章编号:113049614(2o05
2、)06003503SummaryonPipelineWeldingTechnologySUXin,YUANZong-IIling,FANXiao-xla2,YANzi3(1.SouthwestPetroleumInstitute,Chengau610500,China;2.SichuanWeidongEnergyExplorationCorporation,Neijiang641000,China;3.InfoPetroTechnologyDevelopment,Ltd.,Beijing100086,China)Al-tract:Thispaperintroducedseveralweldin
3、gtechnologescommonlyusedathomeandaboainlongdistancepipeline.Besides,itgaveamainintroductiontotheautomaticweldingsystemandtothewaytoselecttheweldingmethodandtheweldingdefectstesttechnology.Finally,itanalysedthedirectionoftheweldingtechnologydevelopmentandpointedoutthedevelopingwiderangeof印一phcationof
4、automaticweldingtechnologies,Keywords:pipeline;welding;developingdirectionl引言随着石油和天然气工业的发展,管道输送油气以其安全,经济,专能,高效而飞速发展.长距离,大管径,高压力正成为陆上油气输送管道的发展方向,管线用钢X56XT0系列高强钢已广泛用于管道建设中,X80高级强度管线也处于开发应用阶段,如德国在1993年建成一条直径为1200mnl,长为126krn的X80管线,1994年,加拿大试建一条直径为1200mnl,长为33krn的X80管线.由于油气管线飞速建设的需要,管道焊接工艺,焊接设备,焊接材料也相应得
5、到了很大发展.2国内外油气管线常用的焊接工艺2.1目前管道焊接的施工工艺【卜J(1)手工电弧焊.由于手工焊的灵活性以及焊接设备要求不高等原因,目前,对于室外管线的焊接,手工电弧焊的工作量仍占40%50%.(2)纤维素下向焊接工艺.纤维素下向焊接工艺是国内外普遍采用的一种焊接工艺,应用于包括钢材为X70以下的所有薄壁大口径管道焊接.焊接速度快,根焊性能好,焊缝射线探伤合格率高,经济性优良.(3)低氢型立下向焊条焊接.该工艺与纤维素下基金项目:四川省重点学科建设资助项目(SZD0416)收稿日期:2O050628收修改稿日期:2O050812向焊接工艺相比,根焊速度较慢,主要用于气候条件极端恶劣,
6、输送酸性气体及高含硫油气介质,对低温韧性要求较高的管道或者厚壁管的焊接.(4)立下向纤维素焊条打底焊,co2气保焊填充面.由于C02焊生产率高,成本低,近年来不断得到推广和应用,但对油气管道焊,要实现全位置焊接,必须在较小的电流范围内,用短路过渡形式完成,而短路过渡方式用于打底焊易出现未焊透等缺陷.因此,采用立下向纤维素焊条打底实现单面焊,背面成型,然后再用效率高的co2气保焊填充面.(5)自保护药芯焊丝半自动焊.自保护药芯焊丝半自动焊特别适用于户外有风的场合,它不使用cch,靠药芯产生的气体保护,抗风性好,可用于管道的高熔敷率的全位置焊.目前,以林肯公司生产的自保护药芯焊丝为各国所认同,其品
7、牌有NR一207,NR一204一H,NR一208一H等多种,可适用于X70,X80等管道的立下向焊.但该方法在打底焊时,焊根易出现未熔合的缺陷.(6)高性能焊机的co2气体保护半自动或全自动焊.目前,国外相继生产了对焊接电流和电压波形进行适时控制或对输出特性进行电能控制的高性能电源,林肯公司的表面张力过渡焊接技术就属于波形控制的范畴.基于焊接设备性能的提高,使得管道半自动及全自动co2气保焊得以很好实现,这就大大提高了焊接效率和焊接质量.36PipelineTechniqueandEquipmentDec.20o5此外,在工厂内进行管道焊接也采用自动TIG焊,该方法质量好,但生产效率低.2.2
8、长输管道焊接方法llj2.2.1下向焊1983年,由管道三公司在秦京线林南仓煤矿改线工程试验下向焊工艺成功后,在以后的中沧输气管线,中安,中开以及东临复线,青海花格线,内蒙的达哈线,突尼斯工程的前半期,1995年鄯乌线,1996和1997年陕京线等工程上使用了此工艺十几年.手工下向焊接方法的焊接特点:在管道水平放置固定不动的情况下,焊接热源从顶部中心开始垂直下向焊接,一直到底部中心.其焊接部位的先后顺序是平焊,立平焊,立焊,仰立焊,仰焊.下向焊接工艺采用下向焊专用焊条.下向焊条以其独特的药皮配方设计,与传统上向焊焊条相比,具有电弧吹力大,焊接熔深大,打底焊时可以单面焊双面成型,焊条融化速度快,
9、熔敷效率高等优点.另外,此焊接方法避免了大量的点状未焊透及层间夹渣,提高了焊接质量,节省了挑弧停顿时间,加快了焊接速度,简化了运弧工艺,降低了焊工劳动强度,不足之处是根焊难以看到熔池.相对于自动焊,克服了在野外较差的自然条件下使用设备复杂,操作不便的不足.因此,下向焊以其焊接质量好,焊接速度快等优点,已经广泛地应用于焊接工程,尤其是大直径薄壁长输管道的焊接.目前,除了纤维素型焊条下向焊外,又出现了混合型焊条下向焊和复合型焊条下向焊焊接方法等.混合型下向焊是指在长输管道的现场组焊时,采用纤维素型焊条进行根焊,热焊,低氢型焊条填充焊,盖面焊的手工下向焊的焊接工艺.它主要用于焊接韧性要求高和材质级别
10、高的管道.复合型下向焊是指对其根焊层与热焊层采用下向焊焊接方法,而对填充焊层与盖面焊层才用上向焊焊接工艺.这种焊接方法主要用于焊接壁厚较大的管道.在国外,综合的焊接应用方案较多.在原苏联,混合型和复合型下向焊焊接方法颇为流行,而在德国,R管道中270km长的等级为APISLXS0管道也采用了混合型下向焊焊接.2.2.2半自动焊半自动焊是指借助于设备进行焊接,但设备只负责填充金属的供给,焊接速度由焊工控制.半自动焊的优点是劳动强度低,工作效率高,焊接质量优,综合成本低.半自动焊接方法为纤维素型焊条手工下向根焊,自保护药芯焊丝半自动焊填充,盖面焊接.焊接熔敷效率高,全位置焊接成型好,环境适应能力强
11、,是目前管道施工的一种重要的焊接工艺方法.目前,国内主要采用手工焊打底,林肯半自动焊填充盖面方式.在库鄯输油管道工程中有160km采用药芯焊丝半自动保护焊,中油管道一公司在东营至临邑输油管道改造工程中也采用了半自动焊接方法.国内管道施工队伍已经成功的将半自动焊接方法用于国外突尼斯天然气管道和苏丹输油管道工程的施工中.2.2.3自动焊自动焊接是指借助于设备进行焊接,设备负责全过程焊接,焊接操作工只起引导作用,对焊接操作工的技能可不作要求.国内的管道自动焊水平较低,目前主要处在研制阶段.在国外,野外管道施工的自动化焊接技术已得到了较广泛的应用,如美国,加拿大,原苏联等国家在管道施工中均大量采用了自
12、动化焊接设备.国外自动焊系统的主要种类如下l8:(1)自动焊内焊带/t-部单焊炬(Automaticinternalweldingw/ext.singleoutsidetorch).此系统应用气体保护金属极弧焊工艺.用多达6个焊头(装在内对口器上)从内部完成根焊,其余焊道用单焊炬完成.随着焊丝和电源保证技术的改进,熔剂心焊丝工艺将应用于未来的系统上.(2)自动焊内焊带/外部双焊炬(Automaticinternalweldingw/ext.dualtorches).该系统采用相同的基本内焊系统,但在外焊机上增加了一个焊炬.这样,同时可完成两个焊道,第二个焊炬增加了每焊道的焊接金属熔敷,从而提高
13、生产效率.(3)全自动焊外焊带/铜垫圈(Allautomaticexternalweldingw/copperbackupring).此系统中根焊(熔透)用铜垫支持,剩余焊道用单/双焊矩完成,提高了产量.(4)全自动焊外焊不带/铜垫圈(Allautomaticexter.nalweldingw/nobackupring).此系统中根焊(熔透)由电源电脑控制,由焊工控制行进速度,其余焊道由单或双焊炬完成.(5)半自动根焊道与sTY(表面张力转换)/剩余焊道用自动或半自动焊(外焊)(Semi.automaticlOOtpasswithSTY/remainderw/automaticorsemi-?
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