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。     

油气管道环焊缝焊接施工应关注的问题及建议

随着管道建设用钢管强度等级的提高,环焊缝越来越成为制约管道焊接施工的关键环节。笔者提出了连头焊接、返修焊接、高寒地区冬季施工及特殊地质条件下环焊缝应力状态等油气管道现场焊接施工中应关注的问题,阐述了连头和返修的术语定义,对比国内外冬季施工的标准规定和实际经验,对环焊缝在不同载荷条件下的应力状态进行了分析,并结合目前的管道建设现状给出了相应的焊接建议,如连头根焊宜采用上向焊、返修焊接不应采用自保护药芯焊丝、冬季焊接施工可行但应提前做好防护准备、承受侧向应力的环焊缝应采用高强匹配焊接工艺等。     

大管径、高钢级天然气管道环焊缝焊接技术

唐山LNG外输管道是与规划建设中的中俄东线天然气管道、涿州—永清天然气管道等项目的互联互通工程，管道沿线主要地貌为沿海滩涂、连片鱼塘、水网、软土地基、果园和农田等，该工程采用了单管自重超过10 t、外径1 422 mm、X80钢级管道，焊接施工难度大、质量要求高，以往的半自动、手工焊等环焊工艺不能完全满足工程的需要。为此，基于X80钢管的环焊接头技术要求，结合该工程地貌特点和施工人力资源情况，提出了以管道环焊缝自动焊为主要焊接方法的环焊缝焊接工艺方案，并设计、确定了焊接坡口形式，优选了焊接材料和焊接设备，拟定了焊接施工管理措施。焊接工艺评定结果表明：所提出环焊缝焊接工艺获得的焊接接头、强度、韧性、硬度、低倍金相等理化性能试验结果均满足相关标准和设计的要求。该工程项目现场焊接实践证明，采用所提出的环焊缝焊接工艺进行焊接施工，焊接质量优良、施工效率高，从施工质量管控过程中总结出的质量管控关键点，可以为后续油气管道工程建设的焊接施工管理提供借鉴。     

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.     

大管径管道水平固定下向焊焊接工艺

大管径管道下向焊工艺，是目前比较先进的管道焊接工艺，具有良好的单面焊双面成形，与传统的上向焊相比，其显著的特点是：（1）焊接速度快，生产效率高。下向焊使用的焊条是管道焊接的专用焊条，因为它的铁水浓度底、不淌渣适用于快速施焊。据统计比向上焊可提高焊接效率30%左右。（2）质量好。下向焊焊接焊缝根部成型饱满、穿透均匀，电孤吹力大，而且采用多层多道焊，焊缝内部缺陷少，焊接一次合格率可达到90%以上。（3）减少焊接材料的消耗。焊条的需要量减少20%-30%。由于下向焊工艺有以上的特点，因此越来越广泛地应用于输水、油、气等大管径管道焊接工程上。本文主要介绍管道水平固定下向焊焊接工艺并详细介绍操作要领。     

大坡度油气管道全自动焊建设工序优化探讨

随着中国长输管道建设需求的不断提升，长输管道已逐渐向大口径、高钢级方向发展，同时为了满足完整性管理要求，避让城镇规划和基础建设设施，管道进入山区敷设比例越来越高。总结近几年管道失效事故发现，管道失效的主要原因是管道环焊缝的质量问题，而山区管道焊接施工面临地质条件差、施工环境差、施工难度大等挑战，因此在山区管道开展全自动焊推广势在必行。目前已能实现坡度15°下的全自动焊接，但对大坡度(15°<坡度<25°)下的山区管道全自动焊建设尚无应用实例，结合国内长输管道全自动焊建设的发展趋势，对比分析了国内外山区管道全自动焊技术水平现状，并从管道建设全工序出发，针对设计、采购、施工三方面提出了为全面适应大坡度下全自动焊建设应采取的措施。     

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。     

STT半自动根焊 APW—Ⅱ自动焊工艺在西气东输管道焊接中的应用

在西气东输管道工程第17标段的管道焊接中,成功地采用了STY半自动根焊+APW-Ⅱ自动焊工艺。共焊接X70钢D1016mm焊口1252道,焊接一次合格率95％,同时在300道实验口焊接施工中创下了X射线、超声波检测连续百道口100％合格的施工纪录。文章介绍了STT半自动根焊+APW—Ⅱ自动焊的焊接工艺、施焊方法以及施工措施。     

浅谈大型化工容器的现场组焊技术

大型化工容器现场组焊技术一直以来是设备施工的难点与重点,文章以混合式氧气储罐组焊项目为例,进行现场组焊技术的优化,包括焊接材料的选用、环缝及角焊缝坡口的设计以及施工准备如施工现场、机具、半成品处理工艺等。对焊接工艺方案进行了介绍,包括组装、装配、施焊工艺、焊缝处理、热处理以及耐压检测等方面,以期不断提升组焊水准,为工程实践提供有效的指导作用。     

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。     

大应变钢管在管道建设中的应用及现场焊接技术

介绍了大应变钢管应用的相关技术要求,探讨分析了大应变钢管现场焊接的技术特点和面临的难题,针对焊接材料强度不足及环焊接头近缝区软化,难以实现焊接接头高强匹配的问题,提出在环焊缝焊接时,增加盖面焊缝的宽度和余高,即采用补强的方法使得环焊接头的整体强度高于母材,并在制造过程中严格控制抗拉强度上限值,降低焊接软化程度和软化宽度,以实现环焊缝的高强匹配的。大应变钢管具有足够的强度和变形能力,对环焊接头的综合性能要求更高,实际应用中应综合考虑钢管、焊材和焊接工艺等各方面因素,才能保证大应变钢管在管道建设中安全应用。     

管线全自动焊接施工中应注意的技术问题

通过对西气东输工程中试用的管线全自动焊接技术的现场调查,在焊接工艺、钢管选配、焊缝质量、无损检测等方面作了较为详细的分析说明,并就提高焊接质量及全自动焊施工速度等问题提出了建议.     

X80螺旋埋弧焊管对接环焊接头失效裂纹分析

通过化学成分、微观组织、断口形貌分析等方法对某管线建设中X80螺旋埋弧焊管环焊接头裂纹产生的原因进行了研究。结果表明,裂纹出现于对接焊缝焊趾处,呈现沿晶+穿晶的开裂形貌,属于焊接冷裂纹。焊接接头气孔、夹渣和焊接死口处拘束应力过高是裂纹产生的主要原因,焊接工艺不当是裂纹产生的直接诱因,焊接前对管径周向全尺寸进行预热是防止该裂纹产生的主要途径。     

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。     

长输管道全位置激光-电弧复合焊应用技术研究

为了提升油气管道的建设效率,将高效的焊接技术应用于管道环焊缝焊接中,提出采用激光-电弧复合焊根焊的单面焊双面成形的焊接方法。先后开展了X70/X80钢管的激光-电弧复合焊接设备和工艺研究。研究表明,激光-电弧复合焊在管线钢焊接上具有可靠性和适用性,随着大功率激光器的工业化应用,激光-电弧复合焊在管线钢焊接方面的应用具有非常好的前景。最后从技术和经济性方面提出了激光-电弧复合焊技术在工业化应用中需要解决的问题。     

螺旋埋弧焊管自动补焊工艺研究

针对螺旋埋弧焊管焊缝缺陷人工补焊的不确定性,采用X52钢级Φ610 mm×8 mm、X70钢级Φ1 016 mm×17.5 mm、X80钢级Φ1 422 mm×21.4 mm螺旋埋弧焊管,模拟生产中常见的穿透性缺陷、非穿透性缺陷进行自动埋弧焊补焊试验。试验结果表明,补焊焊缝的外观质量、无损检测、理化性能、金相组织等各项指标均优于标准要求。自动补焊工艺可减少施焊过程中的人为干预,稳定焊接质量,提升焊接效率。该工艺可满足多项标准的管线修补要求,在焊管行业推广应用具有可行性。     

焊接工艺对22mm壁厚X80管道环焊缝冲击韧性的影响

为了优化22 mm壁厚X80管道施工中环焊缝焊接工艺,采用管线铺设过程中常用的自保护药芯焊丝半自动焊接工艺,研究了不同焊接热输入及焊道排列对焊缝组织和冲击韧性的影响。结果显示,在所研究的热输入范围内,焊道排列对焊缝组织和冲击韧性影响不大;焊接热输入在16 k J/cm以上时,焊缝金属的冲击韧性急剧下降;焊接热输入在10 k J/cm时,焊缝金属的冲击韧性波动较大;热输入在12~15 k J/cm时,焊缝金属的冲击性能最佳。研究表明,X80自保护药芯焊丝对焊接热输入较为敏感,采用12~15 k J/cm的热输入施焊,可确保焊缝金属的冲击韧性满足工程技术要求,此时焊道排列对焊缝金属的冲击韧性无影响。     

高强度X100管线钢自动焊接技术研究

为了获得X100高强度管线钢管环焊缝焊接接头的各项性能,在对X100高强度管线钢化学成分、力学性能分析的基础上,结合选定的焊接工艺方案,对该管线钢管环焊缝焊接接头的强度、冲击韧性、硬度、断裂韧性（CTOD）和抗氢致开裂（HIC）等进行了试验分析。结果表明,X100高强度管线钢具有良好的焊接性能,焊接接头的各项性能指标均满足管道运行安全要求,所选用的焊接材料、焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接。     

WZP系列管道爬行器在长输管道施工中的应用

无损检测(DNT)在长输管道施工中是检测焊接质量的关键工序,针对长输管道输送压力大、距离长、焊口多的特点,对管道直径200mm以上长输管道采用爬行器进行管内周向曝光法X射线检测,对一道环焊缝的检测只需一次曝光便可完成。这与管外双壁透照的检测方法相比,提高了工作效率,保证了检测的灵敏度,从而确保了焊缝检测质量。     

HFW焊管焊缝冲击韧性影响因素分析及改进措施

HFW焊管生产已成为一种成熟的制管技术,无论是陆地还是海洋用管,HFW焊管在油井管、油气输送管方面都得到了较为普遍的使用。随着输送压力的提高,对HFW钢管焊接质量提出了更高的要求,冲击韧性是衡量焊接质量至关重要的指标之一。结合某钢管厂HFW焊管生产实践,通过冲击试验和断口组织来分析HFW焊管焊缝冲击韧性的影响因素,并就如何提高焊缝处冲击韧性提出一些改进措施。