长输管道全位置自动焊技术应用

摘要：随着长输管道的投入使用量越来越大，全位置自动焊接技术的应用也进入了崭新的时期。文章从长输管道全位置自动焊技术的概念、优点、施工过程以及其应用范围等方面进行阐述，从多方面体现了全位置自动焊技术的优越性。

关键词：长输管道；全位置自动焊技术；焊接质量工艺控制

中图分类号：TG457　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)04-0063-02

随着新一轮管道建设在世界各地开展，油气管道逐渐向大口径、长距离的方向发展，而我国的地域范围广阔，地形地貌复杂，使得我国的油气管道管道口径大，管壁厚，而且布置复杂，管线设计压力高，钢材强度等级高，使得施工难度大大增大。特别是长输管道焊接是一道非常关键的工序，其焊接质量的好坏直接影响了管线以后的使用安全。以往的传统手工焊接方法已经不能适应新的要求，需要寻找一种优质、高效的管道全位置自动焊接工艺来使用时代的发展。

一、长输管道全位置自动焊技术的概念及特点

全位置自动焊接技术是现今国际管道施工中比较先进的施焊工艺，其工艺过程就是将管道固定不动，焊接小车带动焊枪沿轨道管壁转动来实现管道的全位置自动焊接。全位置自动焊接装置主要由焊接小车、行走轨道、自动控制系统组成，采用二氧化碳(CO₂)或混合气体(CO₂＋Ar)保护，通过对送丝速度、焊接速度和摆动频率等焊接工艺参数的修改来保证每台焊机和每台焊口焊接工艺参数的一致性，从而保证了焊接质量，其优点主要体现在以下几个方面：

第一，工作效率高。由于全位置自动焊接技术的焊丝能够连续送进，焊丝的熔敷速度快，减少了焊工换条的时间，而且更加容易清理层间的杂物，其焊接效率相对于手工焊接，足足提高了3-4倍。

第二，保证质量。由于药芯焊丝和气体的保护，使得焊道成型好，缺陷少，焊接质量也不再受焊接工人的技术水平限制，可以获得优良的焊接质量，特别是在大口径、大壁厚的管道上表现显著。

第三，降低工人的劳动强度。在焊接过程中，焊接稳定，飞溅小，烟尘少，不仅降低了工人的劳动强度，还改善了工人的劳动环境。

二、长输管道全位置自动焊技术的施工过程

长输管道全位置自动焊施工过程，如图1所示：

第一，管口清理。由于长输管道应用全位置自动焊接技术时，管径都比较大，管壁也比较厚，在进行流水作业时，要先进行管口组对，这时就需要对管口附近100mm内的尘土、油污、铁锈等污垢进行清理，直到呈现金属光泽为止。

第二，管口修整、组对及焊接管道的安装。由于管口的坡口角度、钝边厚的硬度过硬会造成轨道的损伤，所以在焊接作业时要求对坡口角度和钝边厚度、管口椭圆度、垂直度等进行测量并对不符合要求的进行修整，以便焊接轨道的安装。安装焊接轨道时要用专用安装工具进行安装，且要求专用安装工具的硬度略低于焊接轨道的硬度，防止对轨道造成损伤。轨道安装好后要保证轨道与管道表面的距离小于3mm，轨道与管口端面的距离小于2mm。

第三，焊接参数的输入。当轨道安装完毕后，直接将焊机安装在轨道上，然后严格按照焊接指导书上的要求调整焊机的焊枪位置和角度，然后根据现场焊接的要求，通过输入器将焊接参数输入到计算机中。

第四，焊接。启动焊接按钮，焊机就会沿着焊接轨道对管道实现全位置的自动焊接施工了。焊接工人只需在旁监视，对焊接过程中出现的断弧、跑偏等采取停机或纠正措施，待焊接工序完成后，拆卸焊接装置，并对现场进行清理。

三、长输管道全位置自动焊技术的应用

(一)长输管道全位置自动焊接技术的应用概况

我国从2001年5月起，就开始将全位置自动焊技术和设备正式用于西气东输工程上。石油行业的专业研究所与中油管道局共同研究西气东输工程的焊接工艺技术，针对西气东输工程的高标准、高质量的技术要求，对大口径、大壁厚、高强度的管道进行深入分析，采用管道全位置自动焊设备，对其工艺技术和工艺评定进行反复研究和实验，为我国的西气东输工程提供重要的技术支持。在技术开发的同时，中油管道局为备战西气东输，积极开展自动焊焊工培训，为新技术的推广和实施打下结实的基础。例如APW-Ⅱ型管道全位置自动焊机从2001年5月起先后应用于大庆、辽河、长庆、华北、大港能油建施工单位，累计完成西气东输工程的管线焊接100多公里，焊接一次合格率达98％以上。

(二)工程应用实例

2002年，辽河油建二公司利用APW-Ⅱ型管道全位置自动焊机设备10套组成自动焊作业班，对20名焊工进行专业培训，培训后经考核一次性取得西气东输管道公司颁发的上岗作业证，与2002年7月到11月正式投入西气东输施工建设中去。施工中累计焊接完成1252焊口，其中Φ1016×14.6管道915道口、Φ1016×175管道337道口，累计长度1416公里，焊接一次合格率达到98％，是西气东输工程上焊接质量最好的机组之一，受到了工程总监的高度评价。

长庆油建公司于2003年6月到11月，采用APW-Ⅱ型管道全位置自动焊机设备14套在西气东输10标段日段上施工，焊接管道Φ1016×14.6累计长度达20多公里，焊接焊接一次合格率达到98％以上，也保证了焊接的质量。

大港油建公司于2005年4月，采用APW-Ⅱ型管道全位置自动焊机设备组成一个流水作业机组，在冀宁联络线8标段进行自动焊作业，取得预期的效果。

(三)全位置自动焊应用中常遇到的问题

在全位置自动焊接施工过程中，也有出现不合格的焊口，其主要缺陷是未焊透和未熔合，一方面是由于工艺和设备的磨合期内焊工还不能尽快的适应这样的坡口和大口径的管道焊接，另一方面是由于管口的质量不好使得坡口的加工质量和组对时的质量不太适合自动焊施工，遇到这类情况我们采取手工施焊。

经过多年的努力，西气东输工程中全位置自动焊机焊接的焊缝外观一次合格率达99.8％，RT检测一次合格率达98.5％，UT检测一次合格率达95.4％，使得全位置自动焊技术在我国第一次投入使用后就获得很大的成就，不仅受到了西气东输工程监理和业主的一致好评，也受到了外国投资方的认可和支持。

四、结　语

综上所述，全位置自动焊技术在西气东输工程中的成功投入使用，标志着我国长输管道的焊接施工技术上了一个新的里程碑。然而全位置自动焊技术也在不断的进步，逐渐向柔性化、智能化技术方向发展，该技术结合施工现场遇到的实际情况和日益增长的施工要求进行不断的技术革新，开发了一代又一代的新设备，一方面能够在现有的技术上得到进一步的完善和提高，另一方面增加了智能化功能，用自动化技术代替人工，不仅使焊接技术更加精湛，焊机参数设置更加精确和完善，而且还降低了工人的劳动强度和工人自身的技能要求，使得新技术的全位置自动焊接技术的应用更加普及，能够保证长输管道焊接施工工程优质、高效的顺利进行，推动我国经济开发不断前进。

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