《管道施工焊接的技术现状》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管道施工焊接的技术现状（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、管道施工焊接的技术现状复制链接楼层直达一、概述来文来自博研论坛http:/铁路、公路、航空、水运与管道运输统称为五大运输业。管道运输是最为经济、简单的 一种运输方式，特别是对于石油、成品油、天然气、矿浆和水等流体来说更为有效，其特点 是经济、安全和不间断输送。由于管线运输具有运量大、距离长、成本低和安全性高等优 点，因而在国际上得到迅速的发展。目前，全世界石油、天然气管道的总长度已超过230X 104km，并以每年3%的速度增加。石油天然气工业的这种巨大市场，有利地促进了管线钢、 焊接材料、焊接工艺及焊接设备的发展。据悉，世界范围内将建设数百条油气长输管线，长 距离高压矿浆管道和大口径输入管道
2、也迅速增加。 来文来自博研论坛 http:/从最初的工业管道至今，油气管线建设经历了一个多世纪的发展。早期建设的管线，离 中心城市较近，地理环境和社会依托条件都较优越。如今新发现的油田大都在边远地区或地 理条件恶劣的地带，如美国的普鲁德霍湾、欧洲的北海油田、俄罗斯的西伯利亚以及我国的 西部油气田等。随着海上油田、极地油气田的开发，高压矿浆管道和大口径输水管道，对新 时期的管道建设提出了更高的要求。来文来自博研论坛http:/ 目前，管道工程的发展趋势具有如下特点：来文来自博研论坛http:/(1) 长距离、大口径、高压输送 由建立在流体力学基础上的设计计算可知，原油管 道单位时间输送量与输送压
3、力梯度的平方根成正比，与略大于管道直径的平方成正比。因此 加大管道直径、提高管道工作压力是提高管道输送量的有力措施，同时也是管线的基本发展 方向。随着管道输送压力的提高，输送用钢管也相应地迅速向高钢级发展，从X52、X60、 X65到X70、X80，甚至更高级别的X100和X120。高压输送和高钢级钢管的采用，可使管 道建设成本大大降低，而且管道建成后运营的经济效益更加优异。根据加拿大的统计分析， 每提高一个级别，就可减少建设成本7%。但由于作用在管壁上的应力与钢管直径和内压成 正比，因此管径和内压的增加要求壁厚和钢的强度增大。而壁厚和钢强度级别的增大，会导 致管线钢出现断裂的几率增加，因此要
4、求管线钢必须具有高的韧性储备。来文来自博研论 坛 http:/(2) 高寒和腐蚀的服役环境由于全世界对能源的需求不断增加，人们正在偏远地区 寻找和开发新的油田。与此相配套的管道多是在气候恶劣、人烟稀少、地质地貌条件极其复 杂的地区建设。如美国横穿阿拉斯加的管道，途经冻土地区，气温低达一70C。前苏联1985 年所建的西西伯利亚-中央输气管线，途经常年冻土区，气温低达一63C，积雪7090cm， 在全长4451km的线路中，有959km通过沼泽，794km通过水障碍。目前，我国管道局在 俄罗斯建设的远东输气管道，施工环境气温也常在一20一60C之间。我国建设的西气东输 和已开始建设的西气东输二线
5、，沿途要经过大片沙漠、戈壁高原、碱滩和沼泽地、地震活动 断层和大落差地带。一些地区昼夜温差变化1020C，最大可达30C ；冬季最低温度一34C， 夏季地表最高温度可以达到7080C。这些严酷的地域、气候条件不但给长输管线的施工 造成困难，而且对管线钢的性能，尤其是管线钢的低温韧性和韧脆转变特性提出了更高的要 求。来文来自博研论坛http:/二、我国管道建设概况来文来自博研论坛http:/近几年，我国管道建设发展非常迅速。在管线的建设施工中，环焊缝焊接方法从传统的 手工焊、管道下向手工焊、半自动下向焊到现在的全自动焊，管线的钢级从。235、16Mn、 L290 (X42)、L360 (X52)
6、、L415 (X60)、L450 (X65)和 L485 (X70)提高到目前的 L550 (X80)，直径从200mm增加到1219 mm， 水管线直径已超过2000 mm，壁厚从6 mm增加 到30 mm，输送压力从4MPa增加到15MPa。从20世纪50年代建成的克一独100多km原 油管线到现在已建成的原油管线上万公里、天然气管线近万公里、成品油管线数千公里、矿浆管线数百公里及海底管线数百公里。近几年建成管线，全国已达4万多km。如涩一宁一 兰、兰一成一渝、忠-武、西气东输一线、涌一沪一宁、西部管道、港枣和陕京复线等大型 管道。计划今后几年中，西气东输三线、西气东输四线等管道工程将陆续
7、开工，将建管线2 万多km。来文来自博研论坛http:/西气东输一线管道工程是“十五”期间国家规划的特大型基础建设项目，管道横贯我国 东西，主干管道全长3900km，输气规模为年输商品气170亿m3，输送压力为10.0MPa，管 径为1016mm，全线采用X70级钢管，现已全线投产正常运行。已建成的西南成品油管道， 管径508mm，全长2000多km，现也投产正常运行。2006年开建的川气东送天然气管线， 主干管道2000多km，输送压力10.0MPa，管径1016mm，全线采用X70级管线钢。2007 年开工的兰-郑-长成品油管线是我国距离最长（3000多km）、口径最大（610mm）的成品
8、油 管线。来文来自博研论坛http:/2008年2月22日已正式开工的西气东输二线管道工程是“ 一五”期间国家规划的特 大型基础建设和能源通道建设项目，中央非常重视。2008年2月22日开工仪式在北京隆重 举行，国家主席胡锦涛同志向大会发来贺信、总理温家宝同志在开工仪式大会上向西气东输 二线开工做了批示，副总理曾培炎同志到会作了重要讲话，国家发改委主任马凯同志参加了 会议并讲话，中国石油天然气集团公司总经理蒋洁敏同志向大会汇报了西气东输二线的开工 准备工作，中国石油天然气管道局局长苏士峰向党中央国务院和全国人民承诺要把西气东输 二线工程建设成为国际一流的管道工程。来文来自博研论坛http:/西
9、气东输二线管道工程是我国距离最长（上万多公里）、口径最大（1219mm）、管线钢 级最高（X80）、压力最大（12MPa）、站场最多及多级加压，以及采用先进钢材的世界级的 天然气干线管道。西气东输二线管道工程已经成为西部大开发的标志性工程，成为我国石油 天然气工业发展史上的又一座重要里程碑，西气东输二线管道工程将作为我国进入新世纪后 的又一个重大建设项目而载入史册。来文来自博研论坛http:/来文来自博研论坛http:/西气东输两条线的建成，极大地缓和了南方和沿线城市、尤其是长江和珠海三角洲地区 的能源需求。随着经济的发展，更多的用户认识到洁净能源的优势，对天然气的需求越来越 大。来文来自博研
10、论坛http:/三、我国管道焊接方法现状来文来自博研论坛http:/随着管道工程建设技术的不断迅速发展，管线建设和运行对安全性、经济性、管线钢的 质量参数、焊接质量、焊接效率和焊接技术水平都提出了更高的要求，同时，推动了焊接材 料、焊接设备和焊接技术的发展，也推动了焊接工艺和焊接方法的更新和发展。来文来自 博研论坛 http:/1.焊接技术在管道和管道站场的应用 来文来自博研论坛http:/（1）传统的焊条上向焊法，由于焊接速度慢、焊接质量低已不适宜在大口径长输管道 的建设中应用，主要在站场建设中采用。来文来自博研论坛http:/来文来自博研论坛http:/（2）氩弧焊焊接质量优异，焊后管内焊
11、渣少，清洁度高，但由于焊接速度慢，抗风能 力差，不适宜在野外大口径长输管道施工中应用，而适宜在固定场所的站场建设中采用。来 文来自博研论坛 http:/（3）20世纪70年代初，中国石油天然气管道局引进了欧美的焊条下向焊工艺，并逐 步推广到大部分管道施工企业。来文来自博研论坛http:/（4）20世纪80年代，中国石油天然气管道局又引进了半自动下向焊工艺，这种工艺 焊接速度快、效率高、抗风能力强，适宜在野外大口径长输管道施工中应用，并逐步推广到 大部分管道施工企业。来文来自博研论坛http:/（5）20世纪90年代，管道工程建设开始大面积采用了管道半自动焊接方法。到目前 为止，管道半自动焊仍是
12、长输管道施工中最主要的焊接工艺。同时，90年代也开展了管道自动焊接的研究。来文来自博研论坛http:/（6）21世纪西气东输管道工程成功地采用了管道自动焊方法，大大提高了焊接质量和 效率，但管道自动焊的配套设备内焊机、外焊机、坡口机对环境和钢管要求都非常苛刻。近 期，中国石油管道科学研究院和一些国外公司分别研究出了环境适应性很强的管道自动焊成 套设备，在印度和俄罗斯管道工程中应用效果良好。同时，我国大型钢铁生产企业也研制出 了高强度级别的管线钢，大大提高了管道自动焊水平。 来文来自博研论坛 http:/2. 管道主线路焊接方法及工艺来文来自博研论坛http:/（1） 纤维素下向焊 纤维素下向焊
13、是目前主线路中主要的根焊方法。其显著特点是根 焊适应性强，速度快，工人容易掌握，射线探伤合格率高，普遍用于混合焊接工艺的根焊。 该工艺的特点: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。但由于焊条熔敷金属扩散氢含量 高，焊接时应注意预热温度和层间温度的控制，以防止冷裂纹的产生。来文来自博研论坛 http:/（2） 低氢下向焊 低氢下向焊的显著特点是焊缝质量好，适合于焊接较为重要的部件， 工人掌握的难度较大，根焊适应性较纤维素焊条差，多用于进行填充盖面焊接。来文来自 博研论坛 http:/（3） 药芯焊丝半自动焊 90
14、年代初，中油管道局从美国引进了自保护半自动焊设备 和工艺。经过培训，将该工艺于1995年首次在突尼斯工程中应用，在以后的库都线、都乌 线、苏丹工程及涩宁兰、兰成渝等管道工程中是主要的焊接方法。其焊接合格率按焊缝口统 计，可以达到95%以上。其优点是连续送丝、生产效率高、焊接质量好，特别是自保护药 芯焊丝的焊接工艺性能优良，电弧稳定，成形美观，能实现全位置（下向）焊接，抗风能力 强，尤其适于野外施工。目前，是管道焊接施工的主要方法。来文来自博研论坛 http:/（4） STT根焊 STT焊机是通过表面张力控制熔滴短路过渡的STT焊接工艺，以柔 和的电弧、极小的飞溅、良好的焊缝背面成形、焊后不用清渣及使用纯CO2气体和实芯焊 丝为主要特点，是根焊的优良焊接方法。来文来自博研论坛http:/（5） 自动焊 在西气东输工程中，全自动气体保护焊工艺的使用已经日趋成熟。CO2 气体保护短路过渡焊以其小电流、低电压、细直径实芯焊丝、短路过渡为主要特点，下向焊 时熔池体积小、可实现全位置焊接，可分为：焊条电弧焊（根焊）+外焊机、STT （根焊）+ 外焊机、外焊机、内焊机（根焊）+外焊机，以及内焊机（根焊）+单焊枪热焊外焊机+双焊 枪填、盖焊外焊机等方法。来文来自博研论坛http:/由于组对间隙、钝边及错边量等对口条件较
