浅谈油气管道的焊接技术探究

浅谈油气管道的焊接技术探究

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摘要:科技的发展是社会进步的主要动力,随着经济社会的不断发展,我国在运输方式上也在不断创新,管道运输就是一种新型的运输方式,在我国当前的五大运输方式中,管道运输具有其独特的优势,它可以用来运液体或者气体,它不仅运输量较大,而且经济安全,具有连续性特点。管道运输的发展对于管道的建设技术提出了更高的要求,因为管道基本是以运输液体、气体为主,因此其密封性要好,作为油气管道的使用,都是由小节管道连接而来,这就要求在管道的连接处进行焊接,其焊接技术的高低决定了管道的使用效率,因此作为管道设计以及焊接部门应该积极提升自己的管道焊接技术,为我国的管道运输行业的发展提供服务。

关键词:油气管道;焊接技术;探究

引言:

焊接技术是随着金属材料的使用以及普及而产生的,主要指在高温条件下,采用焊接设备以及材料将两个或者以上的金属体连接在一起的一种方法,在我国古代焊接技术就已经基本形成。近年来,我国的运输业发展迅速,这也催生了很多新兴的行业以及领域,在城市的建设发展过程中,石油以及天然气的应用越来越多,这也显得格外重要,但是有些地区油气资源匮乏,因此我国为了解决这种油气资源地域限制,纷纷采取了油气输送工程,其中大家比较熟知的就是西气东输工程,这种方式大大提升了运输的效率以及便利性,同时也降低了运输成本,但是管道建设基本是在地下完成,建设时为了保证其不渗漏,长期使用,一般会选择焊接连出,这种焊接方法在多个领域都被广泛应用,管道焊接技术的发展为我国的经济发展提供能源支持,促进了我国经济社会的发展,也进一步说明我国的管道建设技术在不断发展完善。

一、我国油气管道建设的发展现状

我国的工业化发起步较晚,真正开始发展是从改革开放以后,改革开放之后重视教学的发展,也提出了科教兴国战略,这为我国的工业化发展奠定了基础,在上世纪七十年代,我国逐渐各种管道运输建设,我国的管道建设基本都分布在西北地区,在这些地我国目前建成了四通八达的油气运输网络,其中还有较多的中转站,这些管道的建立一定程度上依赖于我国的管道技术,大面积的管道铺设要保证其质量,就要对其管道的连接性能进行考量,目前我国基本采用以焊接为主[1]。

为了提高管道建设的质量,仅仅对其进行焊接技术进行提升还不够,对于管道的材质也要严格要求,采用高质量的管道,近年来,由于运输材料的种类的增多,对于管道的的规格也提出了新的要求,需要大口径、高压强的管道,为了其经济实用性,对于强度高的管材的使用较为广泛,结合当前的管道运输的形势来看,我国管道运输正在趋向于长距离运输以及高工作压力方向发展,为了满足更高的要求,需要更高质量的焊接技术,通过焊接保证接头处的韧性以及密封性,从而保证油气在长距离的运输中的安全性,当前我国使用较为广泛的是自保护药芯焊丝半自动焊与手工电弧焊这两种焊接技术,在具体的焊接工艺中可以将两者结合使用,另外该焊接技术成本低,操作方便,对于大口径且壁厚的钢管较为适合。

二、油气管道焊接工艺的选择

(一)打底焊工艺

在管道焊接中采用打底焊的原因在于这种焊接工艺可以预防角发生变形,或者在采用自动焊是产生将焊接物体烧穿的现象[2]。它首先是在接头处的背面根部做第一次打底,焊接材料选用纤维素型焊条,这是一种药皮中含有有机物较多的酸性焊条,为了保证焊接的质量采用手工焊,焊条采用纤维素焊条原因在于其可以造气,在焊接时可以分解出大量一氧化碳以及二氧化碳气体,这样可以增加电弧的吹力,它具有一定的融透能力,还可以阻止焊接时的铁水流到其他地方,对于连接之间的空隙其具有较好的填充效果,这种手工纤维素焊接技术对于连接管材的缝隙具有很好的焊接效果,因此在进行第一次焊接时多采用此工艺。

(二)填充、盖面焊工艺分析

盖面焊施工工艺不管是在我国还是在国外使用都较为广泛,使用较多的是药芯焊丝自保护焊接工艺,其应用到管道的焊接中是在上世纪九十年代,其主要作用是进行填充缝隙以及盖面,这种工艺的焊接优势在于其全位置的成形较好,而且这种焊接施工的操作相对简单,比较容易学习[3]。同时,焊接工艺选择时有时还会选择铁粉低氢型焊条,采用这种焊条对下焊条进行填充,这种焊接工艺的适用性较强,在焊接时要采用自动焊设备来进行焊接,先对连接处的缝隙进行填充,填充结束后再进行盖面焊,对于管材连接处的表面再进行焊接,保证焊接表面的平整均匀。

三、油气管道建设中影响焊接技术的因素

结合具体的管道建设来说,我们都知道管道建设基本都是跨区域来完成的,其建设长度一般以中长型为主,这就决定在建设过程中,其施工的位置是不固定的,需要跟着工程的施工进度走,不同地区的气候环境、地质环境使施工情况都有所不同,这就要求在焊接工艺的选择上也要做到因时因地制宜,不同的条件需要结合具体的条件选择合适的焊接设备以及焊接材料[4]。还有就是管道建设基本都是在相对偏僻的地区,这一定程度上是为了减少建设投入成本,在具体的施工过程中其作业点需要依据工程的进度而定,在焊接的过程中设备也要跟着迁移,其焊接难度较大,在具体的焊接时一般采用的是流水作业的形式,这更增加了工作的难度,因此在焊接时需要综合考虑多种因素对焊接的影响,如地震多发区需要考虑焊接是否抗震,同时由于焊接设备的移动也相对较为麻烦,在焊接时要结合具体的焊接条件选择合适的焊接设备。

具体对焊接技术造成影响的因素主要包括以下几个方面:其一,自然条件以及管材规格对焊接技术的影响,在焊接的过程中,其管道铺设地区的地形地貌等自然因素以及气候条件都会对焊接过程造成影响,另外钢管的口径的大小以及管材的厚度也都会影响焊接的效果,根据我国目前在管道焊接中的技术应用来看,采用较多的焊接技术分别有自保护药芯焊丝半自动电弧焊、纤维素型焊条下向电弧焊等几种焊接工艺,在具体的焊接施工中采用何种焊接技术依据具体情况来选择[5]。其二,在管道的铺设过程中,为了保证其稳定性,会将其水平放置,并采取相应的固定措施,这就给管道的焊接造成了一定的难度,因为对管道焊接时要全位置的,即连接处要全面焊接,在焊接处靠近地面的一侧焊接难度会相对较大,结合这种情况就需要采取相应的焊接设备,对于焊接材料也要严格选择,作为焊接人员需要提升自己的焊接水平。同时这是一项长期的工程,焊接人员应该具备一定的职业素养,在施工过程中要有足够的耐心,并且要细心,保证焊接的质量。其三,管道建设是一项整体工程,在整个铺设的过程中,不仅要保证其还要提升其铺设以及焊接过程的效率,只有提升自己的施工效率,同时保证适量,才能在指定工期完成自己的管道施工,在管道建设的整个环节,其中对于各连接处的焊接占用的时间较多,因此要提升其建设速度,可以根据其具体的情况适当缩短管口组对的时间以及根部焊接的时间,如可以采取高效科学的焊接技术,具体的操作方法是先对第一个焊接口的根部进行焊接,对第一个焊口进行热焊的时候进行下一个焊接口的管道口的组对,通过这种方式,可以大大提升焊接的效率,节省时间,然而这种操作方法在具体施工过程中会由于上一个没有完全焊接好就进行下一个,从而使得钢管松动,稳定性下降,因此在焊接时,可以以单面焊双面成型为原则,这个过程焊接效率要高,要迅速,对于焊接设备以及焊接技术的选择也要科学合理,对于焊接的要求就是不能焊接太薄,容易松动,应该焊接一定的厚度,提升其稳定性。

四、管道建设中对于焊接设备选择的要求

(一)焊接设备要能适应焊接工艺要求

选择合适的焊接对于设备及其焊接效果都会有不同程度的影响,因此在对油气管道进行焊接时要考虑其适应性,看其是否适应工程设计中对于焊接标准的要求,在长距离的管道建设过程中经常使用的焊接工艺主要有纤维素型焊接、富氩气保护自动焊等[6]。采用第一种焊接工艺进行焊接时要考虑到在具体的焊接操作时,焊机产生的废铁屑不能溅的太远,同时焊接时要保证焊接材料能够较好引燃电弧,从而保证其会产生较大的电弧的推动力,这种推力可以有效促进单面焊双面成型,这是一种压力管道和锅炉压力容器焊接中,焊工必须要掌握的技术,它通过采用普通的焊条,用特殊的操作方法,只在一面进行焊接,焊接结束以后可以保证坡口的正反两面形成焊接面的方法,这种方法在管道的焊接中应用较多。

(三)焊接设备的选择要以能适应多样的自然环境为前提

在自然环境中进行施工,必须要考虑设备是否能适应自然环境的要求,要保证设备使用的可靠性,这样才能保证管道施工的连续性,结合我国多年的管道施工进行条件来分析,在我国的管道建设中,多以沙漠以及戈壁等地区为主,这种地域条件导致气候不稳定,冬冷夏热,并且昼夜的温度差异较大[7]。我国的不同地区气候条件的差别较大,如西北地区、中部地区、东南部地区等地区的气候差异就较大,而且地势条件也多种多样,针对这种气候以及地势情况相对比较复杂的地区,其焊接设备的选择就更加要科学合理,对于低温地区,焊接材料的选择要能够耐冻,高温度地区其焊接材料的选择要能够耐高温,这是其进行焊接技术操作的前期,否则即使焊接完成,管道建设竣工,要不了多久,其焊接处就会因为气候因素破坏,这就会增加修复成本,而且其修复难度较大,所以在进行野外施工时,要结合当地的气候、地势等条件综合考虑,选择焊接设备以及焊接材料。考虑环境因素是其一,另外还需要考虑的就是设备要具有可靠性,焊接施工多在交通不便利的野外进行,而且可能每天的焊接操作长达12个小时左右,如果采用的焊接设备的可靠性不强,一旦施工中出现故障,就会影响焊接施工的进度,进而影响整个施工流程的效率,由于如今多以流水作业施工为主,如果焊接设备出现问题可能导致整个建设工程停滞,增加工程建设的成本,结合以上阐述分析,在管道施工过程中对于焊接设备选择要考虑其环境适应性,尽量选择功能操作简单,维修方便的焊接设备。

五、油气管道焊接技术的实际应用分析

管道焊接技术的不断进步提升了管道建设的质量,在目前的管道焊接技术应用中,使用较多的基本上有三种,一种是纤维素焊条设备,这种焊接设备的电流相对较小,电流值则相反,在具体的使用过程中,如果采用直流焊机焊接,可能在焊接设备工作中会出现粘条或者电弧不稳定的情况,这会影响焊接的质量以及效率,我国目前研发出的焊条的种类有很多,但是具体应用到管道建设中的相对较少,为了提升管道建设技术,应该加大对焊条性能技术的研发[8]。第二种就是低氢型焊条的焊接设备,这种焊条对于设备的要求相对较低,具有较强的适应性,一般的焊接设备就可以使用,第三种是二氧化碳气体保护焊的焊接设备,这种焊接设备以二氧化碳为保护气体,这种焊接工艺适宜于全方位的焊接或者自动焊,这种焊接设备其焊接成本相对较低,但是该焊机设备具有一定的局限性,在焊接时要保证在无风状态下进行,一般在室内焊接时多采用这种方法。

随着管道建设技术的不断提升,对于其管道施工中钢材的选用也越来越严格,我国的管道焊接的技术经过了一个长期的发展过程,是由手工向自动化转变,最早使用的是手工电弧焊,直到现在使用的自动焊技术,这是我国科技进步的体现,手工焊在焊接时比较容易产生缺陷,但是比较适合流水作业,如今的自动焊技术,其焊接精确度高,不容易出现误差。我国应该不断推进焊接技术的发展,缩短与国外焊接技术的差距。

六、结束语

焊接技术自产生以来,经历了一个漫长的过程,在这期间。我们不断引进新的焊接技术以及焊接材料,促进了我国焊接技术的不断进步。如今我国油气管道运输也在不断的发展,在管道施工中使用焊接技术,可以提升管道施工的质量,提高管道运输的性能,我国应该加大在焊接技术方面的投入,促进我国焊接技术的创新性发展,在管道建设中采用焊接技术是目前来说连接管道的相对科学有效的方法,相比其他的技术,这种焊接技术更经济、高效,同时焊接可以保证其管道的密封性,由于其是以运输油气为主,对密封性有较高的要求,而焊接技术保证了较高的密闭性。在未来的发展中,国家应该加大对焊接技术的研发,促使其在更多的领域应用。

参考文献:

[1]朱加雷,焦向东,罗雨,etal.油气管道焊接技术研究现状[J].现代焊接,2016(6):8-11.

[2]林忠厚.浅谈油气管道建设焊接技术[J].焊接技术,2017,31(b12):5-9.

王长罡,姜征锋,卢启春,etal.油气管道焊接研究进展[J].油气储运,2015,34(6):586-589.

[3]李国胜.油气管道全自动焊接工艺技术标准研究[J].中国石油和化工标准与质量,2016,36(12):120-121.

[5]闫臣,王玉雷,薛振奎.油气管道自动焊技术的发展及展望[J].焊接技术,2016(5):83-88.

[6]齐超.油气管道施工焊接质量管理研究[J].石化技术,2016(3):212-212.

[7]张大勇,王瑞红.油气长输管道的焊接技术措施[J].云南化工,2018,45(4):241-241.

[8]石庭深.油气管道焊接技术研究[D].2016.

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