油气管道的焊接

随着石油工业的发展，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X56—X70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1993年建成一条直径1200mm、126km长的X80管线，1994年加拿大试建一条 Φ1200mm33km，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、焊接材料也相应有很大发展，不少厂家参与了市场竞争，国内外已具备了不少成熟的管道施工的焊接设备和焊材，以下为有关国外著名厂家生产的管线焊接用设备和材料的调查情况供参考。
　　一、国内外油气管线常用的焊接工艺概述
　　七、八十年代管线的焊接主要以下向纤维素焊条手工焊和半自动CO2焊为主，由于这些方法为手工操作，因此效率低，且焊接质量也受到了人工技能水平的制约，八十年代中期，由于电力电子技术和计算机技术的不断发展，焊接设备的控制技术进入智能化时代，因此为管道焊接自动化新设备、新工艺的成功实施创造了条件，使管道的焊接效率和焊接质量有了很大提高，如林肯公司开发的STT（The Surface Tension Transfer）CO2气保焊电源技术和设备，以其柔和的电弧，极小的飞溅和极佳的打底焊质量引起了世人的关注，成为管道焊接，特别是打底焊首选的方法之一。又如MAGNATECH公司生产的管道全位置自动焊接设备，应用了自适应控制技术，不仅克服了人工操作的水平制约，而且大大提高了焊接效率和质量。
　　归纳目前管道焊接的施工工艺主要有下述几种：
　　1. 用纤维素下向焊条手工焊，当有硫化氢腐蚀较严重的管线或在寒冷环境中运行的管线，采用低氢型立下向焊条焊接。
由于手工焊的灵活性以及焊接设备的要求不高等原因，目前室外管线的焊接，手工电弧焊的工作量仍占40—50%，例如近年来我国陕西至北京的管线工程就从伯乐公司购买了各种纤维素焊条1千多吨，预测今后几年我国油气管线的年需焊条量位3—5千吨，并还有增加的趋势。
　　2. 立下向纤维素焊条打底焊，CO2气保焊填充面。
由于CO2焊生产率高、成本低，该方法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，这种工艺应用较普遍。
　　3. 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CO2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，其品牌有：NR-207、NR-204-H、NR-208-H等多种，可适用于X70、X80等管道的立下向焊。但该方法也存在打底焊时焊根易出现未熔合的缺陷。
　　4. 高性能焊机的CO2气体保护半自动或全自动焊。
由于对CO2气保焊短路过渡过程控制技术深入研究的结果，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，前述的美国林肯公司的STT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，使得管道实现半自动及全自动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。
　　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。
　　二、管道焊接用焊接材料
　　1. 纤维素立下向焊条
　　（1）奥地利伯乐公司是生产管道焊条世界知名厂家，该公司多年来致力于开发和改善专门用于管道焊接的焊条，品种全、质量好，欧洲、澳洲和中东以及在我国该公司均有很大的市场，焊接X60-X70管的纤维素焊条有FOXCEL85。焊接X80管的有FOXCELMOFOXBVD100等。
　　（2） 美国林肯公司也是生产纤维素焊条的著名厂家之一，该公司生产的相当于AWSE6010、E7010G、E8010G等焊条在国内管道施工中也占相当比例。
此外，合伯乐公司生产的管道下向焊条PIPEMASTER系列，瑞 典伊萨公司生产的E6010、 E7010G焊条近年来也都参与了国内市场的竞争。
　　2．实芯焊丝和药芯焊丝
实芯焊丝和药芯焊丝国外供应厂商比较多，如法国的沙福、日本神钢以及美国的合伯乐和林肯等大公司都生产管道用各种实芯焊丝和药芯焊丝。在我国管道焊接用药芯焊丝以林肯公司占的比重最大，实芯焊丝LN50、LN56、LN70，药芯焊丝OUTERSHIELD71H/81B2H以及自保护焊丝NR207、NR232等可适用强度不同等级的管道钢的焊接。合伯乐公司的自保护焊丝FABSHIELD811K6应用也很成熟。