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1、国内长输管道下向焊的发展现状与趋势 谷耀 储运093 09409312 随着石油天然气及石油化工行业的发展，以西气东输为标志 ，能源需求的日趋紧张加快了国内长输管道工程建设的步伐，并迫使长输管道用管开始 向高钢级、大口径、厚壁化及高压力输送方向发展。在这一趋势的带动下，传统的焊条电弧焊正逐渐被半自动焊和自动焊方法所取代，焊接方式也由传统上向焊逐渐发展为全位置下向焊。手工下向焊技术与传统的向上焊相比具有焊缝质量好、电弧吹力强、挺度大、打底焊时可以单面焊双面成形、焊条熔化速度快、熔敷率高等优点，被广泛应用于管道工程建设中。随着输送压力的不断提高和油气管道钢管强度的不断增加，手工下向焊技术经历了全纤
2、维素型下向焊-混合型下向焊-复合型下向焊的发展进程，将会在全国长输管道中大力推广。 一、国内长输管道下向焊用焊接材料的发展现状与瓶颈 目前，随着焊接方法和长输管道用管(材质、壁厚和管径)的不断变化，对长输管道用焊接材料的需求表现在：较合理的强度和韧性、较高的熔敷率和熔敷速度、较好的全位置下向焊成形能力和较好的野外焊接操作工艺性能、较低的飞溅率与有害烟尘率及在环保方面的更高要求等，这就对管道焊接材料的研发提出了更高的要求。我国针对长输管道下向焊用焊接材料只是在近几年有儿家制造厂商开始进行研发，目前在下向焊用高纤维素型焊条方面成熟的仅有四川大西洋的CHE425GX3.2/4.0mm焊条，以及中船重
3、工七二五所研制生产的SRE425G3.2/4.0mm焊条、SRE505G4.0mm焊条、SRE555G4.0mm焊条。铁粉低氢型焊条方面，国内未有成熟产品上市。药芯焊丝方面仅有天津金桥JC29Nil2.0mm和JC30Ni22.0mm自保护药芯焊丝。实心焊丝方面目前仅锦州锦泰JM58(ER70SG)1.2mm、JM68(ER80SG)09/10mm焊丝应用于长输管道焊接施工当中。 总的来看，国内管道下向焊用焊材品种太少且不全，铁粉低氢型焊材至今仍无样品问世，气保护实芯焊丝仅用于低级别钢管焊接，高纤维素型焊材和自保护药芯焊丝也仍处于改进阶段，其规模化、品牌化和市场认知化仍需要较长的时间。国外大的
4、焊材制造商均有自己的知名品牌用于管道焊接施工当中，目前均有自己的主打产品垄断部分市场。事实上，我国近几年已建和正在筹建的重点长输管道工程下向焊用焊材几乎全是国外品牌焊材，国内的相应焊材因为批量制造的性能不稳定和业绩状况，至今各管道建设业主仍采用较少。 二、长输管道下向焊的发展趋势1 全纤维素型下向焊技术 全纤维素型下向焊对焊机的主要要求是： （1）具有陡降外特性； （2）外拖推力电流起作用时其数值要足够大；（3）适当提高静特性曲线外拖拐点，以达到小熔滴过渡。 目前，在一些区域性的长输管道建设工程及一些水网地带，自动、半自动焊接金刚石机具和设备因环境限制，不易进入的地区的长输管道建设工程多采用此
5、工艺，如镇海炼化-杭州康桥成品油管道工程。 全纤维素型下向焊工艺的关键在于打底焊时要求单面焊双面成形；仰焊位置时防止熔滴在重力作用下出现背面凹陷及铁水粘连焊条。我国早期的下向焊均是纤维素型。 2.混合型下向焊技术 混合型下向焊是指在长输管道的现场组焊时，采用纤维素型焊条打底焊、热焊，低氢型焊条填充焊、盖面焊的手工下向焊技术。主要用于焊接钢管材质级别较高的管道。1996年，我国建设的陕京输气管道次采用了混合型下向焊技术。主线路工程钢管材质为AP15LX60级，管径660mm，壁厚7.114.3mm。由于沿途环境条件恶劣，要求焊接接头具有较好的低温冲击韧性，通常的全纤维型焊接工艺难以达到质量要求。
6、而低氢型焊条的抗冷裂性和冲击韧性较纤维素型焊条要好，但其熔化速度较慢。为了保证管道的力学性能符合要求，同时尽可能提高焊接速度，选用混合型下向焊工艺是合理的。 3复合型下向焊技术 复合型下向焊是指打底焊及热焊采用下向焊方法，填充焊及盖面焊采用向上焊方法的焊接工艺。其主要应用于焊接壁厚较大的管道。 20世纪90年代未期，大壁厚管材广泛应用于国内外油、气和水电工业长输管道中，水电工业的压力管道中一般管径达1m以上，壁厚达1060mm，在我国北方寒冷地区油气管道壁厚达1024mm。与传统的向上焊相比，由于下向焊热输入低，熔深较浅，焊道较薄，随着钢管壁厚的增加焊道层数也迅速增加，焊接时间和劳动强度随之加
7、大，单纯的下向焊难以发挥其焊接速度快、效率高的特点。手工电弧焊时不同壁厚钢管的焊接层次及道数见表2。而打底焊、热焊采用下向焊，填充焊与盖面焊采用向上焊的复合型下向焊技术则可发挥两种焊接方法的优势，达到优质高效的效果。在气体保护半自动下向焊技术未应用于管道建设之前，大壁厚管道多采用复合型下向焊技术。如某工业园区输水管道工程所用钢管规格为400mm14mm,材质为Q235-A。焊接过程中打底焊、热焊用纤维素焊条J425G，填充焊和盖面焊采用普通J422（E4303）焊条，使焊缝焊道层数由单一下向焊所需的78层减少为45层，焊接时间可缩短30min，大大提高了生产效率。 在我国长输管道建设中，手工下向焊技术曾广泛应用，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工艺。活性气体（CO2）保护下向焊打底、药芯焊丝自保护下向焊填充盖面的半自动下向焊技术目前正随着西气东输工程的建设而在全国得到迅速成推广，全自动下向焊将是我国长输管道下向焊技术的发展方向。
