油气管道试压方法研究 关于油气管道焊接技术的分析与研究



     1 管道焊接技术的要点

  根据不同管道环境选择焊接设备。

  管道建设属于典型的野外施工作业,其作业点沿着管道的走向不断迁移,焊接工作的难度可想而知,而采用流水作业或单兵作业的方式,更为这种模式的推进带来了困难。因此,焊接设备也需要随着作业地点的改变而来断移动,这就对焊接设备的质量、体积、抗震等方面有所要求。

  所要焊接的钢管是水平固定的,管道焊接施工都是全位置的焊接操作。这对焊接设备、焊接材料和焊工操作水平都提出了较高的要求,需要焊接人员以更高的水平和更精细的焊接耐心。为提高建设速度,需要尽量缩短管口组对和根部焊接的时间。即在前一道焊口完成根部焊接进行热焊的同时,进行下一道焊口的管口组对,这样做可以提高效率,但是管子不能稳定地固定,会产生一定的附加应力。

  在不同地形地貌、不同气候条件,不同管径、不同壁厚和不同旗工技术能力等条件下,对管道施工要采取的焊接工艺选择是不一样的。现场应用的焊接设备应能够适应上述一种或多种焊接工艺。

  根据焊接施工特点确定相应工艺。打底焊工艺:使用纤维素焊条手工焊纤维素下向焊焊条的药皮中含有质量分数ω为30%~50%的有机物、纤维素,具有极强的造气功能,焊接时在电弧热的作用下可以分解出大量的CO和C02气体,在保护电弧和熔池金属的同时,显著增加了电弧吹力,保证了熔滴在全位置焊接时向熔池的稳定过渡,还可阻止铁水和液态熔渣的下淌,同时还有较大的熔透能力和优异的填充间隙性能,对管子的对口间隙要求不很严格,焊缝背面成形好,气孔敏感性小,容易获得高质量的焊缝,因此特别适合打底焊。

  填充、盖面焊工艺:使用铁粉低氢型焊条手工焊使用铁粉低氢型向下焊条进行填充、盖面焊无论在国内和国外都有许多成功的范例,其灵活简便、适应性强的优点在我国劳动力资源相对丰富的条件下,更得到了充分的发挥。特别是近年来焊条工艺性能的改进,其熔敷效率、力学性能指标等均能满足当今管道建设的需要,在焊接自动化率要求不高的场合是十分适用的。

  2焊接高压缓冲器的技术

  高压缓冲器具有较高的焊接难度,它一般由两个冲压半球和数根丝头接管组装焊接而成,直径600mm,壁厚42mm,设计温度150℃,工作介质为H2、N2,是Ⅲ类压力容器,焊接质量要求严格,其中A、B类接头100%RT检验,按照我国行业标准JB4730-94《压力容器无损检测》执行,Ⅱ级合格,C、D类焊接接头进行MT或PT检测Ⅰ级合格,容器按GB150-1998《钢制压力容器》制造检验与验收。

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  高压缓冲器具的焊接特性。制订焊接工艺前,对16MnR的焊接特性和缓冲器的焊接特点进行详细的理论分析和研究。根据IIW推荐的碳当量计算法,16MnR的CE值较小(0.29%),其材质的可焊性较好。但是,由于16MnR含有少量合金元素,其淬硬倾向较低碳钢要大。在焊接16MnR时,一般情况下,不会产生裂纹。但是,在低温环境、或在大刚性和钢板厚度较大(>25mm)时焊接,因冷却速度过快而出现马氏体组织,增大了冷裂倾向,产生热裂纹。当HAZ达到1100℃时,粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏体组织而产生脆化,因此,焊接工艺参数要适中。

  缓冲器的焊接特点。缓冲器的结构为球体,直径小(D=600mm)、壁厚大(δ=42mm),焊缝形式为对接和对接+角接,坡口深而窄,焊接工作量大,如果整体组装后焊接,焊接过程中,容易产生夹渣(或未熔合)、气孔和裂纹等缺陷,一旦造成焊缝返修,经济损失严重。对拟定的焊接工艺,经模拟焊接和工艺评定合格后,根据容器组装后的实际情况,稍加修改并应用于焊接生产中。

  3 管道焊接的技术要求和规范

  接管的焊接。焊前要对坡口进行预热,当温度达到(100-150)℃时,才能开始焊接。GTAW打底时,电弧应对准接管一侧稍加稳弧,适当添加焊丝,防止产生裂纹。

  环缝的焊接。接管焊接完毕,并检验合格后,在两个半球上,按与环缝截面相垂直的轴线上分别焊接一根2吋的管子,架空一定高度,使整条环缝都能处于转动焊位置,再按焊序进行焊接。

  因GTAW焊层薄,为防止烧穿,用φ3.2mm焊条焊第2层,电流不要太大,层间温度不能低于预热温度。第3、4层焊道宽度适中,在坡口两侧稍做稳弧,注意焊条角度,选择合适的焊接参数。第5-10层,采用一层两道的排焊方法。

  焊接合龙的要求。拢不能使用管端坡口整形机来加工坡口,还要对钢管进行切断并在切断钢管的同时加工出坡口。大直径钢管火焰自动切割机保留了火焰切割使用方便的特点,舍弃了磁性行走轮而用带形轨道,同时该机还具有自动补偿管径误差和椭圆误差的特点,已在西气东输工程中被使用,取得了良好的效果,具有实用推广价值。

  4道建设对焊接设备的要求

  油气管道建设大多地处偏远地区,社会依托条件较差。要求焊接设备具备下列特点:

  工艺适应性要好。针对油气管道建设常用的几种焊接工艺,焊接设备应具有良好的工艺适应性。对于纤维素型焊条焊接,还应保证小电流全位置焊接操作时飞溅小、引弧容易,有足够大的电弧推力利于单面焊双面成型。对于自保护药芯焊丝半自动焊,应保证送丝平稳,飞溅小。对于CO2或富氩气保护自动焊,焊接电源应具有热起弧和电流衰减功能,应能保证每台焊接电源的外特性曲线一致,整套设备操作方便,焊接规范易于修改。

  环境适应能力要强,可靠性高。近年来,我国开始了以西气东输为主体的大规模的管道工程建设施工,从茫茫戈壁和荒漠,将天然气运送到中东部地区。施工过程中,冬季严寒,夏季炎热,风沙大,昼夜温差大;西北部地区多为高原和丘陵,气温、气压总体偏低、空气密度小;中部地区主要为山脉、黄土和山间平原,山势陡峭,河谷弯曲,地形起伏大;东、南部地区则是高温、多雨、湖湿的气候条件。因此,焊接设备应具备良好的在不同恶劣环境条件下的适应性,抗严寒,耐高温,抗颠簸,防湖、耐风沙,耐高原缺氧等。野外施工时,每天的焊接时间长达10-12小时,焊接设备一旦发生故障,将极大地影响施工进度和施工成本,特别是流水作业方式的施工,会发生大面积的窝工现象。因此,管道现场焊接施工更愿意选择功能简单,可靠性高的专机类设备组合成为一套的施工设备的机具。

  控制面板简单易懂,调节方便。管道焊接施工既有平原大机组流水作业,也有山区小机组流水作业,还有沟下或水网地带单兵作业。在这些不同的作业方式中,有的焊工需要完成一道焊口从根焊到盖面的全部焊接操作,有的则需要完成其中某几层的焊接操作,还有的只需要完成其中一层的焊接操作。由于施工作业面宽,焊接点分散,技术人员不可能对每一台焊接设备进行调节,为此,焊接设备的控制面板应操作简单、易于让人理解,方便调节,同时在紧急情况下要有能够迅速关闭的功能。

  5保障施工安全的主要措施

  从事油建施工焊接工作,必须牢固树立“安全第一”的思想意识。必须从我做起,从现在做起,端正自己的思想作风,无论从事哪个岗位,实施哪项工艺,都必须把安全工作放在首位,切实树立“责任重于泰山”的责任意识,时刻紧绷安全之弦,从严要求。从我做起,熟练掌握安全专业知识,预知危险,分析和控制危险。

  要不断提高安全施工极端重要性的认识。搞好安全生产工作是科学发展观的直接体现,是从事施工一线人员的基本知识和必要遵守的前提,严格按照规定和规程办事确保各项安全措施到位,做到万无一失。要强化检查督促。各级领导和安全生产监督人员一定要恪尽职守,勤奋工作,要改进工作方式,及时深入生产一线检查督促,警钟长鸣,防范于未然,使安全与质量同时抓、同投入、同检查,这样才能使施工质量和进度真正得到有效保障。

  参考文献

  [1]中国焊接学会 焊接手册(第2卷)北京 机械工业出版社 1992

  

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