導航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

長輸油氣管道金口焊接技術分析與選擇

文檔作者：朱本光文檔來源：中海福建天然氣有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月12日
下載地址：點擊這里	文件大小： 943.25 KB 共3頁	文檔格式： PDF	下載點數(shù)： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共3頁]

本文件共3頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?43.25 KB 共3頁文件格式：PDF 下載點數(shù)：1 點（VIP會員免費）

下一篇：油田井站輸油溫度自動監(jiān)控系統(tǒng)設計

上一篇： LNG接收站安全設計

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

第8期 - 61 -
長輸油氣管道“金口”焊接技術分析與選擇
朱本光
（中海福建天然氣有限責任公司， 福建 福州 350008）
[摘 要] 文章概述了影響長輸油氣管道“金口”焊接質量的因素，簡要分析了長輸油氣管道常用的焊接技術。在對施工
地形環(huán)境、焊接技術特性及經(jīng)濟性等因素綜合考慮的基礎上，本文提出了以保證質量、兼顧效率及經(jīng)濟性為原則的選擇方
法?！敖鹂凇焙附舆x擇手工鎢極氬弧焊(GTAW)進行根焊，自保護藥芯焊絲半自動焊(FCAW)進行填充和蓋面焊接。
[關鍵詞] 長輸油氣管道；金口；焊接技術；分析
作者簡介：朱本光（1986—），男，山東泰安人，遼寧石油化工
大學油氣儲運工程專業(yè)畢業(yè)，碩士研究生，助理工程師。主要從事
石油天然氣長輸管道的設計及施工管理工作。
管道輸送是石油天然氣工業(yè)中應用最廣的
運輸方式之一。長距離輸送原油、天然氣及其產
品的管道，稱為長（距離）輸油氣管道[1]。管道
建設中鋼管組對焊接后，為確保管道運行安全可
靠，須按照相關施工規(guī)范的要求進行分段試壓[2]。
分段試壓結束后各相鄰管段之間進行連頭焊接，
部分特殊連頭口不能進行水壓試驗，稱之為“金
口”。
長輸油氣管道承擔運送油品和天然氣的任
務，處于全年運行狀態(tài)，一旦發(fā)生泄漏將會產生
及其嚴重的后果。所以，長輸油氣管道建設質量
的關鍵是焊接質量，而長輸管線焊接質量的重中
之重在“金口”[3]。所以，正確選擇長輸油氣管道
“金口”的焊接技術尤為重要。
1 影響長輸油氣管道“金口”焊接質量的因素
1.1焊接應力
連頭時兩側是已完成焊接的鋼管，在實際
中，兩側鋼管中心軸完全在一條直線的情況幾乎
沒有，因此管工需借助外力將兩側鋼管中心軸與
連頭管段中心軸調整到一條直線上，這就導致連
頭焊接后存在較大的焊接應力。
1.2 管道內外溫差
長輸管線內外溫差會使管內外的空氣產生流
動形成局部氣流，焊接時會影響焊縫中的金相組
織形成，產生裂紋和缺陷，降低焊接質量甚至焊
接不合格。
1.3 擴散氫
焊接時，在高溫下很多氫溶解在焊縫中，
氫在電弧作用下分解并以原子或離子形態(tài)溶入到
液態(tài)金屬當中。焊縫中溶解氫的量與其溫度成正
比，當焊縫快速冷卻時，焊縫中氫的含量大于該
溫度下焊縫所能溶解氫的最大值。大部分氫原
子、氫離子重新結合成氫氣逸出，部分無法逸出
被強制性地鎖在晶粒中，這些無法逸出的氫原
子、氫離子集中在晶界的位錯和空位中，重新結
合成氫分子并產生較高的氣壓，使焊縫中的氫處
于過飽和狀態(tài)。擴散氫是焊縫產生冷裂紋的主要
因素之一。
1.4 拘束應力
焊接中存在的應力有：因焊接結構拘束條件
而產生的應力，熱輸出不均勻所產生的熱應力，
相變時產生的相變應力；這些應力的綜合作用形
成拘束應力。
1.5 施工質量管理
長輸油氣管道的建設施工點隨著施工進度不
斷變化，焊接的流動性在很大程度上影響著焊接
質量。由于長輸油氣管道的建設不是流水線性生
產，因此施工質量管理難度很大，對焊接作業(yè)管
理的優(yōu)劣決定著焊接質量的高低。
2 長輸油氣管道常用焊接技術分析[4][5]
長輸油氣管道的焊接技術主要包括焊條電弧
焊（低氫型焊條上向焊、低氫型焊條下向焊、纖
維素焊條下向焊和上向焊），手工鎢極氬弧焊，
半自動焊（STT技術氣體保護實芯焊絲半自動焊、
RMD技術氣體保護金屬粉芯焊絲半自動焊、自保
護藥芯焊絲半自動焊），自動焊。
- 62 - 技術交流
石油和化工設備
2016年第19卷
2.1 焊條電弧焊(Shielded Metal Arc Welding)
焊條電弧焊是指用手工操作焊條利用電弧作
為熱源進行焊接的電弧熔焊方法。該方法設備簡
單、移動方便、操作靈活、適應性強，是目前長
輸油氣管道焊接中應用最多、最普遍的一種焊接
技術。根據(jù)焊條和焊接方向的不同，可分為低氫
型焊條上向焊、低氫型焊條下向焊、纖維素焊條
下向焊和上向焊四種方法。
2.1.1 低氫型焊條上向焊
低氫型焊條上向焊具有操作簡單、容易脫
渣、焊縫韌性高、抗冷裂、缺陷概率低等特點。
焊接接頭即使存在較大錯邊量，焊縫檢測仍有
著較高的RT合格率，但是焊接速度較慢，僅為
8~12cm/min，焊接采用的焊條是具有代表性的
E7016、E8016等。該焊接技術廣泛應用于長輸油
氣管道的根焊和返修焊接中，一般為小口徑管道
焊接，管道連頭口、碰死口焊接，以及焊縫的返
修。
2.1.2 低氫型焊條下向焊
低氫型焊條下向焊采用的焊條為具有代表性
的E7015、E8018等，該焊條的藥皮含氫量較低
（一般小于10ml/100g），鐵水的流動性和浸潤性
好，凝固速度快，焊縫有著優(yōu)良的低溫韌性和抗
斷裂性能。該焊接技術主要適用于高等級材質、
大壁厚、焊縫韌性要求高、輸送高含硫油氣或酸
性氣體、在低溫環(huán)境下運行的管道焊接，但其根
焊適應性差，易出現(xiàn)未焊透、未融合、內咬邊等
缺陷，多用于管道環(huán)焊縫填充層和蓋面層焊道的
焊接。
2.1.3 纖維素焊條下向焊和上向焊
纖維素焊條下向焊具有焊接技術性能好、吹
力較大、熔渣量少、熔敷速度快、熔透能力好、
能有效防止鐵水和熔渣下淌、單面焊雙面成型、
根焊適應性強等優(yōu)點，是目前國內長輸油氣管道
廣泛采用的焊接技術，主要適用于材質等級在
X70以下的薄壁大口徑管道混合焊接中的根焊，
也可用于填充和蓋面；缺點是焊條含氫量高，可
達40ml/100g，焊縫低溫韌性和抗裂性與低氫焊條
相比較差。其采用的代表性焊條有AWS A5.1-91
E6010（奧地利伯樂公司BOHLER FOX CEL）和
AWS A5.5-96 E8010-P1（奧地利伯樂公司BOHLER
FOX CEL 85）焊條，AWS A5.1-91 E6010（中船
重工七二五所研制的SRE425G）和AWS A5.5-96
E7010-G（中船重工七二五所研制的SRE505）以
及AWS A5.5-96 E8010-G（中船重工七二五所研制
的SRE555）焊條。纖維素焊條上向焊主要應用于
管道連頭焊接的根焊。
2.2 手工鎢極氬弧焊(Gas Shielded Tungsten Arc
Welding)
手工鎢極氬弧焊是利用鎢極和焊接熔池之
間產生的電弧熔化填充焊絲和焊接母材的焊接技
術，其采用的是直徑為φ2.0~2.5mm的焊絲，執(zhí)行
標準為GB/T8110-2008《氣體保護電弧焊用碳鋼、
低合金鋼焊絲》中的ER49-1/ER50-6。手工鎢極氬
弧焊工藝優(yōu)點在于：操作簡單、焊縫潔凈度高、
單面焊雙面成形、焊縫背面不需清渣，根焊滲透
可以得到有效的控制；其缺點是：對焊前坡口清
理要求高，焊接速度與焊條電弧焊相比較慢，對
風速要求高（需低于2m/s），對施工環(huán)境要求較
高。手工鎢極氬弧焊主要應用于站場、閥室等小
管徑（≤89 mm）、小壁厚（≤4 mm）的碳鋼、不
銹鋼及低合金鋼管道的焊接，以及管道連頭、碰
死口的根焊，焊接的低效率限制了其在長輸管道
干線焊接中的推廣。
2.3 半自動焊
半自動焊主要包括STT(Sur f a c e Tens ion
Tr a n s f e r ) 技術氣體保護實芯焊絲半自動焊、
RMD(Regulated Metal Deposition)技術氣體保護金
屬粉芯焊絲半自動焊、自保護藥芯焊絲半自動焊
(Flux-cored and Casing Welding)三種。
2.3.1 STT技術氣體保護實芯焊絲半自動焊
S T T 技術焊接時采用1 0 0%二氧化碳或
（15%~20%）二氧化碳+（15%~20%）氬氣作為
保護氣，其電源輸出根據(jù)瞬間的電弧要求而產
生。在此電源控制下，熔滴實現(xiàn)表面張力過渡，
焊接具有焊接過程穩(wěn)定、熔敷速度快、焊肉厚、
焊縫含氫量低、焊縫成型美觀、飛濺少、熱輸入
量小、變形小、合格率高（約95%）等優(yōu)點，有
效解決了焊接飛濺問題和大口徑管道根焊單面焊
雙面成型的難題，但其抗風性較差（不大于2 m/
s）。STT技術焊接非常適于全位置下向焊接，多
用于全位置單面焊雙面成型的根焊，也可與FCAW
焊接技術相匹配，用于自動焊工藝的根焊。
2.3.2 RMD技術氣體保護金屬粉芯焊絲半自動焊
RMD技術是由美國米勒公司開發(fā)的一種短
弧控制技術。焊接時，通過軟件控制監(jiān)測焊絲短
第8期 朱 本 光 長輸油氣管道“金口”焊接技術分析與選擇 - 63 -
收稿日期：2016-04-18；修回日期：2016-06-12
◆參考文獻
[1] 《長輸油氣管道工藝設計》編委會編. 長輸油氣管道工藝
設計[M].北京：石油工業(yè)出版社，2012.
[2] 潘江芹，畢彩玉，曾九令. 山區(qū)長輸管道施工中試壓分段
的技巧[J].石油工程建設，2008，34(3)：75-77.
[3] 張輝宇. 長輸管線連頭及“金口”焊接引起的思考[J].中國
科技博覽，2012，(2)：203.
[4] 伊長華，高澤濤，薛振奎. 長輸管道安裝焊接方法現(xiàn)狀及
展望[J].電焊機，2013，43(5)：134-141.
[5] 楊波. 長輸管道焊接技術的應用分析[J].城市建設理論研究
（電子版），2014，4(27).
路過程，控制各個階段的電流波形，對短路過渡
作出精確控制，進而控制多余的電弧熱量，提高
電弧推力，在焊件根部產生高質量的熔深。RMD
技術焊接具有穿透性強、過渡頻率快、效率高、
飛濺小、熔池穩(wěn)定、熱影響區(qū)小、焊縫兩端融合
好、焊縫質量高、適合野外環(huán)境及規(guī)范適應性強
等優(yōu)點。西氣東輸二線工程的管道焊接根焊中應
用了RMD技術氣體保護金屬粉芯焊絲半自動焊，
所采用的保護氣體為20%二氧化碳+80%氬氣。
2.3.3 自保護藥芯焊絲半自動焊(FCAW)
自保護藥芯焊絲半自動焊的焊絲藥粉中有脫
氧劑、強氮化物、造氣劑和適量改善工藝性能的
鋰化合物，焊接時形成氣渣對電弧和熔池進行聯(lián)
合保護，具有電弧穩(wěn)定、焊接效率高、焊接技術
性能好、野外焊接適應性強、焊縫低溫韌性好、
焊縫成型好等優(yōu)點，適應于全位置管道焊接，
主要應用于管道環(huán)焊縫的填充和蓋面焊接。采用
的代表性焊絲有E71T8-Ni1、E71T8-K6、E81T8-
Ni2、E81T8-G型焊絲。這幾類焊絲全位置操作性
能穩(wěn)定、熔敷速度快、飛濺小、成型好、焊縫韌
性好、綜合成本低，廣泛應用于直徑大于等于406
mm的X52~X80鋼級鋼管環(huán)焊縫的填充與蓋面焊接
施工。
2.4 自動焊
隨著長輸油氣管道等級的提高、管徑及壁厚
的不斷增大，自動焊的應用正在不斷推廣。自動
焊焊接時，設備負責全過程焊接，可實現(xiàn)全位置
多機頭同時焊接，從管道內部和外部實現(xiàn)根焊。
自動焊工藝操作簡單，焊接速度快、質量高、成
型美觀，多應用于大口徑和大壁厚的管道焊接，
但其對管口組對、坡口加工精度及焊接環(huán)境要求
較高。受地形限制，自動焊適合于地形平坦地段
的管道焊接施工，如平原、戈壁、沙漠、無人區(qū)
等地。自動焊主要包括實芯焊絲氣體保護焊（二
氧化碳或二氧化碳+氬氣等）和藥芯焊絲自動焊兩
種。
3 結論與建議
“金口”焊接質量是長輸油氣管道建設質
量的關鍵，正確選擇焊接技術尤為重要。焊接技
術的選擇需要綜合考慮施工時的地形環(huán)境、焊接
技術特性及經(jīng)濟性等因素。技術選擇的原則須以
保證質量為前提，兼顧焊接效率及經(jīng)濟性?！敖?
口”的位置可人為控制在交通便利、地形平坦的
地方，以滿足半自動焊或自動焊設備進場的條
件。
通過對以上各類焊接技術的分析，結合現(xiàn)場
施工經(jīng)驗，綜合考慮各方面因素，“金口”焊接
施工可選擇手工鎢極氬弧焊(GTAW)進行根焊，
自保護藥芯焊絲半自動焊(FCAW)進行填充蓋面
焊接。為確保焊接質量，焊前坡口清理要達到要
求，優(yōu)化管口組對，減少焊接應力，并采取必要
措施降低管內外溫差，手工鎢極氬弧焊必須在風
速不大于2m/s的環(huán)境中實施焊接。

網(wǎng)友評論 more

化工安全論文最新內容

03-11