长输油气管道焊接方法及焊材选用1VIP专享VIP免费

长输油气管道焊接方法及焊材选用张振永(中国石油天然气管道工程有限公司)摘要介绍了国内外长输油气管道的三种主要焊接方法:手工焊、半自动焊和全自动焊,重点阐述和分析了国内近几年新建管线不同焊接方法的使用情况,同时对不同焊接方法的选用情况和管线钢与焊接材料的匹配进行了一定的探讨和研究。关键词油气管道焊接方法焊材选用0前言管道焊接是管道工程建设中的重要一环,其现场焊接效率和安全可靠性在每条管道建设中都倍受关注。从20世纪50年代国内第一条长输管道建设开始,至今半个世纪中,国内现场焊接施工方式大致经历了手工电弧焊上向焊、手工电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊四个发展过程。手工电弧焊下向焊是20世纪80年代从国外引进的一种先进焊接方式,在目前管道建设中最为常用;20世纪90年代以后,随着国内一批长输管线的开工建设,半自动焊也很快被引进应用,如前几年建成的1500km苏丹输油管道和国内940km的涩北—西宁—兰州输气管道以及1200km的兰州—成都—重庆成品油管道中都大量采用了半自动焊方式,其中在STT半自动焊中还首次采用了国产的气保焊丝;虽然国内自动焊技术发展较晚,但随着西气东输工程的开工建设,这种焊接技术的研制和发展也很快,现已在西气东输工程中得到了成功的应用。1管道焊接的特点及要求管道作为油气资源五大运输方式之一,具有线路长,跨区域范围大的特点,途经山区、平原、丘陵、沙漠和水域等多种地形、地貌。自然条件变化大、施工作业条件差。现场管道焊接具有以下特殊性:(1)焊接场地不固定。现场施工作业点随着施工地点变化而变化,与工厂焊接生产相比,环境条件变化大,外界环境因素对焊接质量影响大;(2)施工作业直接受沿线地形地貌的影响。长输管道线路长,一般要经过多种地形、地貌。所选焊接施工方法应对外界环境有良好的适应性;(3)自然环境对焊接质量有较大影响。长输管道施工焊接属于野外作业,不可避免要承受风、雪、雨、温度、湿度等自然环境因素的影响;(4)管道焊接自动化程度要低于工厂内焊接,焊接质量受焊工技能、焊工操作因素的影响较大。针对长输油气管道现场焊接的特殊性,选用焊接方法应满足以下要求:(1)必须能够进行全位置焊接(横、平、立、仰),以便能够完成整个环焊缝的焊接;(2)对外界不利气候有较大的适应性;(3)焊接效率高,焊接速度快;(4)能够获得高质量的焊接接头。2管道常用的几种焊接方法2.1手工电弧焊手工电弧焊设备简单、移动方便、操作灵活,是野外管道焊接最为常用的一种方法。根据管道焊接的施焊方向,分为上向焊和下向焊两种方式。上向焊是从管道环焊缝的管底起弧,向上运条焊接到管顶的一种自下而上的焊接方式,20世纪80年代初期此方式在我国占主导地位。下向焊焊接方向正好与上向焊相反,是从管顶起弧向管底焊接,此方法在20世纪80年代中期首先由石油管·73·焊管·第27卷第2期·2004年3月道局引进,并在以后的管道焊接中,逐渐取代了上向焊,占据了输油气管道焊接的主导地位。下向焊与上向焊相比,具有焊接速度快,薄层多焊的特点,焊接质量也明显优于上向焊。根据管道环焊缝全位置焊接特点,一般选用两种具有全位置焊接性能的焊条,即高纤维素焊条和低氢焊条。根据焊接方向和选用焊条的不同,手工电弧焊接主要有以下几种方式:纤维素焊条下向焊、低氢焊条上向焊、低氢焊条下向焊和组合焊。2.1.1纤维素焊条下向焊纤维素焊条下向焊是目前国内长输管线普遍采用的焊接方法,适宜于X60钢级以下、管径大于或等于254mm、厚壁7～16mm管道的焊接。其突出优点是大电流、高焊速,根焊速度可达20～50cm/min,焊接效率高。但纤维素焊条的熔解氢含量要达到30～40ml/100g,焊缝的低温韧性和抗裂性不如低氢焊条。因此,如果焊接高强度钢管和在寒冷地区进行焊接作业,要采取必要的焊前预热和层间加热以防止焊接裂纹。此种焊接方式在国内部分新建管线的应用如表1。表1纤维素焊条下向焊在国内部分新建管线中的应用情况工程名称管径/mm设计压力/MPa管道长度/km钢级焊条型号(AWS)建设时间/年靖边—银川输气管道4266.27300X52E60101996～1997义马—郑州输气管道4262.5198SM400CE60101998～1999中宁—银川输油管道273.16.27112L360E601020002.1.2低氢焊条下向焊这种焊接方法由...