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。     

自动焊技术在长输管道焊接中的应用

长输管道建设中,焊接是制约施工速度和施工质量的关键环节,自动焊焊接质量高、速度快、经济性好、对焊工的技术水平要求较低,大大加快了管道敷设的速度。调研开总结了目前国内外自动焊焊接技术的发展现状,建议加快自动焊焊接技术在国内的开发和应用。     

长输管道焊接技术及发展前景

介绍了国内外目前采用的5种焊接技术:自动焊技术;手工下向焊技术;自保护半自动焊技术;双联管焊接技术;闪光焊技术,并对这5种技术的优缺点进行分析研究。分析了焊接技术在西气东输工程试验段应用情况,并对我国管道焊接技术的发展提出了建议。     

钨极氩弧自动焊根焊在中小管径管道焊接中的应用

为全面推广自动焊在中小管径长输管道建设中的应用,通过对自动焊焊接方式的调研和比选,提出采用钨极氩弧自动根焊+外焊机自动焊试验段应用方案。该方案是使用自动钨极氩弧焊工艺实现根焊单面焊双面成形,熔化极单焊丝气体保护下向焊填充盖面的一种焊接工艺,该工艺参数范围大,适用于各种地形,充分发挥了氩弧焊抗风能力强、熔透可靠、缺陷少的优势,减少了人为因素的干扰,实现了高质量自动化的全自动焊接。焊接工艺评定研究结果表明,此种焊接方式符合国标及DEC文件的要求,为中小管径管道自动焊的应用提供了技术储备和支持。同时该焊接方式也为集气管道、二氧化碳输送管道等中小管径高压管道焊接提高焊接质量指明了方向,具有良好的应用前景。     

长输管道自动焊现状

介绍了国内外长输管道焊接施工中常用的几种自动焊接方式,并对其进行了比较。在我国西气东输工程中,管道焊接施工也使用了自动焊,由此可以看出,随着自动焊接技术的进一步发展和完善,自动焊将会成为管道焊接施工的主要方式。     

长输工程建设中的外自动根焊技术研究

国家管网集团公司成立以后,明确要求X70及以上钢级管道焊接采用自动焊技术,国内长输管道自动焊焊接得以全面推广。随着管道内根焊技术的大量应用,其技术弱点逐步显现出来,而管道外自动根焊技术可以克服这些弱点,具有独特的技术优势,值得进行深入研究。通过对国内外自动根焊设备、自动根焊工艺的分析和研究,掌握了管道自动根焊技术的基础理论和关键技术要点,经实际焊接验证,外根焊焊接质量好、效率高、适用范围广,值得在长输管道项目中进一步推广使用。     

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。     

PIW系列管道内环缝自动焊机

随着长输管道施工对高效焊接的日益追求,焊接工序中的关键环节根焊愈加备受关注,其焊接质量和焊接速度制约着高效焊接技术的深入发展。本PIW系列管道内环缝自动焊机集机械、电控、气动于一体,其对口系统和焊接系统的结构一体化设计可实现大口径管道焊接施工过程中管口组对、根焊的集中完成。工程应用证实,PIW系列管道内环缝自动焊机具有焊接速度快、质量好、效率高等特点,能很好地解决管道根焊问题,满足现有管道高效焊接施工对根焊质量的需求。PIW系列管道内环缝自动焊机的国产化,不仅突破了高效焊接技术发展的瓶颈,而且打破了国外同类产品的技术封锁和价格垄断,有效提高了我国管道施工的技术水平及经济效益。     

PipelinerⅡ自动焊系统在厚壁长输管道焊接中的应用

沙特阿美马尼法井场管道焊接工程的特点是:长输管道的口径大、管壁厚,但整体焊接工作量较少。文章在简要对比了几种常用的管道自动焊系统及工艺特点的基础上,论述了采用Pipeliner Ⅱ自动焊系统焊接中东地区厚壁长输管道的优点,并介绍了该系统在该工程中应用的要点,包括焊接工艺方案、对常见缺陷的分析及控制措施等。     

长输管道自动焊数字化现状及发展趋势——数据采集及无线传输技术

随着管道智能化建设的发展,在实现“管道建设全生命周期”施工要求下,自动焊技术作为一种高效焊接技术迅速推广于管道施工,长输管道自动焊接数字化成为研究重点。为此,梳理了自动焊装备数据采集和无线传输技术的现状,调研了国内外知名焊接电源厂家的群控系统、组网管理系统和云系统等大数据数字化技术进程,对比分析了自动焊装备的采集对象、焊接工艺、焊接过程的监测手段和数据传输,并展望了自动焊装备数字化技术的发展趋势。研究结果表明：(1)自动焊数据采集和无线传输属于小容量、小集群、实时性强的参数匹配性验证无反馈开环采集传输系统;(2)焊接电源的数据采集和无线传输属于小容量、中集群、实时性强的多维度带反馈的闭环采集传输系统;(3)数据采集将从单一化到多样化,数据采集分析方法将多维化,数据信息将规范化、标准化,数据采集、传输将建立实时闭环反馈系统。结论认为,大数据、人工智能时代已经到来,管道焊接也将从“经验化”过渡到“数字化”,管道自动焊技术已成为管道建设的标准要求。     

海洋工程管道对接方法及技术

介绍了海底管道的对接方法(焊接和机械连接器连接),阐述了国内外海底管道对接方法的现状,指出了海底工程管道对接需要发展的关键技术:对焊接过程进行监控,采用自动化遥控焊接;采用高压MIG焊接和摩擦叠焊;研制包括各种连接器和连接机具等的自动连接系统;水下机器人。最后认为,研究开发具有自主知识产权的深海管道对接方法及技术是海洋油气资源开发的需要,也是实现我国海洋战略的重要技术支撑。     

水网地区大直径长输管道自动焊施工适应性研究

针对水网地区大直径长输管道施工过程中存在的设备行走困难、施工带承载力差、焊接质量不稳定等问题,从线路优化、设备改造、施工带改造、机组配置优化等方面进行了管道自动焊施工的适应性研究,并从施工方案和工艺规程制定、焊接前准备以及焊接过程控制等方面提出了针对性的焊接质量控制措施。优化后的管道自动焊施工技术经过项目施工验证,不仅降低了水网地区管道施工难度,提升了施工效率,而且充分发挥了全自动焊接技术高效、高质量和高稳定性的特点,证明了全自动焊在水网地区大直径长输管道施工中的可行性,为自动焊技术在水网地区管道施工中的推广提供了依据。     

长输油气管道全位置自动焊接技术探索

介绍了X70管线钢全位置自动焊接工艺试验和焊接工艺评定,确定了X70管线钢预热温度及焊接热输入控制及此项焊接技术在工程上的推广应用。应用表明：管道全位置自动焊接技术具有工作效率高、焊接质量好、劳动强度低、易于掌握等优点,对存在的问题进行了分析。提出以下建议：应尽快设立自动焊焊接施工标准与规范;采用自动焊接工艺时,应采用...     

天然气长输管道常用焊接方法对比分析

在我国长输管道建设中,可根据工程现场的环境条件及设备的技术状况,选择合适的焊接方法.手工下向焊接技术已是成熟技术,得到了广泛应用;手工下向焊打底、半自动下向焊填充盖面工艺是目前最为成熟的下向焊接工艺,惰性气体(CO2)保护下向焊打底、药芯焊丝自保护下向焊,填充盖面半自动下向焊接技术目前在全国得到迅速推广;自动焊技术在大口径、厚壁管道的焊接中具有很大潜力,但由于全自动气体保护焊设备自身技术尚未成熟,限制了自动焊技术的大规模应用.     

坡地新型内焊机及全自动焊接工艺

如何实现管道连续性、安全性作业逐渐成为坡地管道施工亟待解决的难题。为此，研制了CPP900-FIW48新型内焊机，制定了“内焊机根焊+双焊炬自动焊机外焊”全自动焊接工艺。通过力学性能试验和现场工艺试验进行相关试验研究。试验结果表明：新型内焊机及其配套的全自动焊接工艺可在山区、丘陵等坡地管道上坡与下坡施工中实现连续、安全及根焊至盖面焊全工序的自动焊接；其自动对中定位、一键遥控自动焊接等功能，可提高焊炬中心基于管端定位的精度与效率，从而实现内环缝焊接全过程自动化；15°～30°坡度范围内管道环缝焊接应重点控制热输入量、焊接电压、焊接电流等，且通过焊接参数的适时调整控制熔池下坠。所得结论可为坡地管道自动焊作业提供技术指导。     

大口径长输管道单弧双丝全位置自动焊技术

自动焊设备焊接施工速度快、效率高,操作简单,可大大降低焊工的劳动强度,但现有的自动焊技术用于管道施工中常出现焊缝未熔合缺陷,严重影响了施工质量.而单弧双丝焊技术焊接速度高、熔深熔宽大,能有效地减少焊缝未熔合缺陷.通过将TANDEM单弧双丝焊技术与现有自动焊系统进行技术融合,研制出新型的管道全位置自动焊机.文章介绍了该焊机的系统组成、全数字控制系统以及焊接工艺研究.试验结果表明,此焊机能有效解决焊接过程中未熔合等技术问题,大大提高管道全位置自动焊接的效率和质量.     

小直径承压管线机器人焊接方法试验研究

小直径承压管线通常参照压力管线要求进行焊接。为了改善传统人工焊接技术落后,新型自动焊接技术应用存在焊丝直径小、熔池小、焊接速度低的现状,优选了机器人受控压缩电弧填丝焊焊接方法进行小直径承压管线的焊接试验。通过与机器人热丝氩弧焊焊接方法进行的小直径承压管线焊接试验结果对比,验证了机器人受控压缩电弧填丝焊焊接方法的可靠性和高效性。研究结果表明,机器人受控压缩电弧填丝焊焊接方法完全能满足小直径承压管线产品焊接的技术要求,焊接效率为常规焊接方法的2倍以上。     

国内外长输管道自动焊现状

介绍了国外长输管道自动焊系统、保证自动焊焊接工艺成功的基本条件和自动焊使用的焊机，进行了较为详细的比较；介绍了国内自动焊技术的现状以及典型的焊机。最后，简介了自动焊的应用，指出了其发展前景，提出了相关问题及建议。     

油气管道在役焊接技术进展

目前,在国内外油气管道的在役焊接领域基本上均采用手工电弧焊的焊接方法,采用的焊条主要为低氢型焊条,也有个别根焊采用气体保护焊,填充焊和盖面焊采用手工电弧焊的焊接方式,而在长输干线建设中应用广泛且具有较高涂敷效率的半自动焊和自动焊尚未引入管道在役焊接领域。国外一些研究机构也已注意到这方面问题,并着手开始研究,研制了适用于在役套管修复焊接的全自动焊机,但该类型设备目前还仅处于室内试验阶段,还未正式用于油气管道现场的在役焊接作业。     

焊接新技术在我国管道建设中的应用

探讨了高强度管线钢管焊接施工所面临的难点,分析了我国管道建设目前常用的两种焊接工艺的优势与局限性,论述了西气东输二线X80管道建设中应用的焊接新技术。提出了研发高质量的焊接材料和与之相匹配的高效率焊接方法,对保证环焊接头的强韧性,提高现场焊接施工效率具有十分重大的意义,并认为数字电源、气保护药芯焊丝、金属粉芯焊丝、双焊炬自动焊等焊接新技术的成功应用,将把我国管道焊接施工技术推进到一个新的阶段。