新一代大输量管道建设环焊缝自动焊工艺研究与技术进展

管道自动焊可保障环焊缝的焊接质量和安全可靠性,是发展数字管道、智慧管道的有效手段。随着油气管道建设用钢管强度等级的逐步提高,环焊缝焊接成为制约管道发展的瓶颈。着重介绍了大输量管道建设环焊缝自动焊工艺的应用现状,提出大输量管道自动焊的技术进展方向,阐述了管道自动焊质量控制的方法。分析认为:管道自动焊的应用是一个技术体系,其应用效果将受到人员、设备、材料、工艺、监测、环境等多因素影响;只有该应用技术体系中的每一个环节都达到了技术指标要求,才能保证自动焊作业过程顺畅,机械化焊接质量可靠,实现管道自动焊施工的高质量和高效率的目标。     

几种典型X80管线钢管及其环焊缝性能研究

环焊缝质量是影响高钢级长输管道安全的重要因素之一。国际焊接研究中心(IWTC)针对几种典型X80管线钢的焊接开展了大量研究,测试了钢管管体和环焊缝的组织及关键力学性能,分析了X80管线钢管环焊工艺及环焊缝性能影响因素,给出了推荐工艺参数、控制措施等。采用焊接热模拟试验研究了2种不同Nb含量的X80钢管的焊接性,分析了Nb含量对焊缝区域微观组织的影响机制。结果表明,国内典型的X80管线钢管均具有良好的性能,其管体性能及焊接性满足工程需要;应采用合理的环焊工艺和质量控制措施以保证焊缝的性能;铌含量较高的X80管线钢具有更优越的焊接性,但必须严格遵从焊接工艺规范。     

管道环焊缝半自动焊与自动焊技术对比分析

近年来我国的管道环焊缝焊接越来越多地使用了以半自动焊和自动焊为主的焊接工艺。从焊接原理、焊接材料、焊接设备、焊接坡口、管口组对、焊接施工以及施工组织、焊接质量控制、经济效益等几个方面总结分析了半自动焊工艺和自动焊工艺的适用性及其优缺点。并指出。随着管道建设用管线钢管强度等级的不断提高,以及管道建设长度、钢管强度等级、管径和壁厚的不断增大．为了环焊缝焊接的高质量和高效率,未来的管道建设将会越来越多地使用熔化极气保护自动焊技术。     

天然气输送管道环焊缝泄漏失效分析

通过断口形貌、金相分析以及力学性能检测等方法对某X80天然气输送管道环焊缝泄漏产生的原因进行了失效分析。分析结果表明,环焊缝焊接接头的拉伸性能符合Q/SY GJX 0110—2007《西气东输二线管道工程线路焊接技术规范》要求,但焊缝和热影响区的冲击性能均未达到焊接技术规范的要求,管道环焊缝泄漏裂纹位于环焊缝6点位置根焊区域,此位置根焊进行过内补焊作业,补焊焊缝焊趾处存在的焊接缺陷是环焊缝开裂泄漏的主要原因。     

X80管线钢焊接缺陷分析和预防措施

通过结合中缅管道工程中的天然气管道、X80管线钢焊接工艺,在保山市隆阳区潞江坝段的施工实践,介绍了X80管线钢基本特性、RMD根焊参数、工艺要求、设备条件,特别是对X80管线钢焊接过程中产生缺陷的类型及原因进行了详细的分析和研究,并结合工程特点针对各种缺陷制定了明确的预防措施,提高了X80天然气管道的焊接质量。     

西气东输二线X80钢自动焊工艺试验研究

针对西气东输二线工程的要求,对其主线路采用的X80钢的自动焊工艺进行了试验研究。通过对X80钢的材质特性分析,结合焊接材料的匹配以及自动焊设备的特点,对焊缝的坡口型式、根焊方法以及填充和盖面的参数进行了试验研究,并通过对焊接接头的力学性能试验,得到了典型的自动焊规范参数,并在工程中推广应用,满足现场自动焊施工的技术要求,为现场施工提供了有力的技术保征。     

基于应变设计的高强钢管道环缝焊接技术

在复杂地形地貌、地震断裂带和海洋环境等情况下的管道敷设通常采用基于应变的设计方法,这对管道环焊缝的性能提出了特殊的要求。为了掌握基于应变设计条件下高强度管道的环缝焊接技术,设计了FeNi合金焊丝,制定了焊接工艺,进行了环缝焊接试验,并对焊缝金属的力学性能进行了检测。结果表明,所焊环焊缝的性能满足基于应变设计的X80高强钢管道环焊缝的强度与韧性要求,焊缝强韧匹配度较好,且具有大的缺陷容限和高的抗大应变能力。     

管道全位置自动焊工艺在西气东输工程中的运用

西气东输工程是国家实施西部大开发战略的标志性工程 ,为了保证工程的施工进度和施工质量 ,该工程要求在平原地段采用全位置自动焊工艺。全位置自动焊工艺是目前国际管道施工中的一种重要的、较先进的施焊工艺 ,具有焊缝质量好、焊接效率高等优点     

Φ1 422mm大口径X80钢管道全自动焊接技术应用

全自动焊接工艺可以有效地提高焊缝焊接质量,提升焊接效率,尤其可以实现长输管道焊接流水化作业。通过管道控制断裂试验场科研项目,模拟野外环境,对Φ1 422 mm×21.4 mm的X80钢大口径管道焊接技术进行了全方位实地应用。现场分别采用中石油管道局研究院自行开发的CPP900-IW56型内焊机和CPP900双焊炬外焊全自动焊设备进行了全自动根焊和填充盖面,焊后对焊缝进行了热处理。焊接材料使用国外技术领先的药芯焊丝,全部焊缝焊接质量均达到了I级。管道爆破试验中Φ1 422mm的X80钢管焊缝未出现气孔、裂纹等质量缺陷,此次管道爆破试验可为即将开工的中俄东线天然气管道工程和国内陆续开工的大型长输管道工程施工提供技术储备和技术支持。     

高钢级油气管道环焊缝接头性能及质量控制

在介绍管道环焊缝特点及重要性的基础上,分析了典型化学成分X80钢管自保护药芯焊丝半自动焊(FCAW-S)和熔化极气体保护焊(GMAW)环焊缝接头的关键力学性能。结果表明,无论采用FCAW-S还是GMAW方法并匹配相应级别焊丝进行环焊缝焊接,其接头的抗拉强度均满足标准要求。FCAW-S和GMAW环焊接头热影响区的韧性分散性大于焊缝,但是FCAW-S环焊接头焊缝的冲击吸收能量容易出现低值而导致不满足标准要求,而GMAW环焊接头焊缝和热影响区的冲击韧性均满足标准要求。强度匹配和焊接缺陷对管道环焊缝接头性能和承载能力有重要影响。为了保证管道运行安全,需要加强环焊缝焊接质量控制。     

16万m~3 LNG储罐焊接工艺评定的热点问题

文章结合国内某液化天然气接收站工程16万m3LNG储罐建设实际,对LNG储罐焊接工艺评定过程中存在的问题进行了分析,认为:设计文件补加重要因素和试件检验项目不符合NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》,评定结果不具备省略、覆盖和替代范围;对9%Ni钢及其焊材应按焊接工艺评定规则分类分组,以保证评定结果的通用性;未按预焊接工艺规程中最大焊接热输入量进行的焊接工艺评定为无效评定,无法满足工程实际需要。并对16万m3LNG储罐焊接工艺评定项目进行优化选择,给出了推荐的焊接工艺评定项目。     

输气管线环焊接头抗HIC性能研究

采用目前输气管线常用的焊接工艺方法，对X60级管线钢管模拟野外现场施工条件进行焊接，将所得环焊接头进行金相组织、硬度和抗HIC性能试验，研究的成果可直接用于工程实际，为油气管线的施工建设提供技术保障。     

大应变管线钢和钢管的关键技术进展及展望

油气管道工程在途经地震带、滑坡带、矿山采空区、沉陷带等特殊地质环境时，使用的大应变管线钢和钢管的研制及应用配套技术是国际上研究的热点之一，也是我国重要油气管道工程必须破解的重大难题。为此，围绕大应变管线钢和钢管研发应用中的一系列关键技术难题，通过十余年的联合攻关，取得了多项理论技术创新。主要成果包括：①提出了应用多个不同的应力比、屈强比、均匀延伸率等参数联合表征和评价钢管变形行为的方法，建立了X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管新产品技术指标体系和标准；②研发形成了X70HD/X80HD钢板制造成套技术，获得了兼备低屈强比、高均匀伸长率、高应力比、高强韧性的大应变钢板；③研发形成了X70HD/X80HD JCOE和UOE大应变直缝埋弧焊管制造技术，解决了钢管母材和焊缝性能合理匹配及成型、焊接、扩径、热涂覆过程性能劣化难题；④自主研制了钢管内压+弯曲大变形实物试验装置，研发形成了钢管实物模拟变形试验技术。X70HD/X80HD大应变管线钢和钢管在西气东输、中缅管道等重大输气管道工程中实现了规模化应用，取得了良好的应用实效。根据复杂地质条件管道建设与长期安全运行的新要求，提出了进一步发展基于应变的管道设计新方法，研发或完善与环焊缝强匹配要求相适应的焊接方法、焊接材料、焊接工艺、环焊缝性能质量及缺陷控制要求等配套技术的建议。     

UNS N06625镍铬合金焊接工艺研究

分析了Gorgon液化天然气项目应用的UNS N06625镍铬合金管道的焊接性,并对该管道进行了焊接工艺评定试验,提出了控制焊接质量的措施。研究分析表明,UNS N06625镍铬合金焊接应采用较小的热输入,焊接工艺选用手工钨极氩弧焊和INCONEL Filler Metal 625焊丝,可以避免在焊接过程中出现热裂纹,使焊缝获得与母材良好匹配的性能。通过焊后无损检测和理化性能检测,UNS N06625镍铬合金焊缝性能符合标准要求。     

X80钢管双连管埋弧环焊用烧结焊剂研制

为了提高X80管线钢管双连管焊缝韧性和焊接工艺性,针对X80管线钢管双连管埋弧环焊工艺,对埋弧焊焊剂进行了优化。以CaF2-MgO-Al2O3-CaO-SiO2渣系为基础,加入稀土硅铁及镍合金等,研制出了一种适合于X80双连管埋弧环焊用烧结焊剂,并按照CDP-G-OGP-OP-081.01—2019-2《油气管道工程焊接技术规定 第1部分》标准进行了X80钢级双连管环焊试焊及焊缝性能检测。结果表明:采用所研制的焊剂配合相应焊丝焊接所得的环焊缝各项性能均能满足管道线路焊接标准要求,且环焊缝具备了良好的强韧性及断裂韧性,焊缝抗拉强度达到690 MPa以上,-10 ℃下焊缝冲击韧性达150 J以上,-10 ℃下焊缝CTOD值超过0.254 mm。     

X80管线钢环焊缝的焊接工艺研究

以目前在我国管道建设中使用的最高钢级X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了CO2气体保护焊工艺下X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。结果表明:采用设计的工艺参数对X80管线钢进行焊接,X80管线钢母材及其焊接接头的显微组织均为针状铁素体和晶内针状铁素体,可以得到合格的焊接接头,能够满足管道建设工程的需要。