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国内外油气管线常用的焊接工艺概述

70、80年代管线的焊接主要以下向纤维素焊条手工焊和半自动CO2焊为主，由于这些方法为手工操作，因此效率低，且焊接质量也受到了人工技能水平的制约，80年代中期，由于电力电子技术和计算机技术的不断发展，焊接设备的控制技术进入智能化时代，因此为管道焊接自动化新设备、新工艺的成功实施创造了条件，使管道的焊接效率和焊接质量有了很大提高，如林肯公司开发的STT（The Surface Tension1 Transfer）CO2气保焊电源技术和设备，以其柔和的电弧，的飞溅和极1佳的打底焊质量引起了世人的关注，成为管道焊接，特别是打底焊首1选的方法之一。虽然这些焊接工艺熔敷率高，但由于需要大量的焊滴填充焊缝的单面或双面V型坡口,这些工艺的生产率并不高。又如MAGNATECH公司生产的管道全位置自动焊接设备，应用了自适应控制技术，不仅克服了人工操作的水平制约，而且大大提高了焊接效率和质量。

归纳目前管道焊接的施工工艺主要有下述几种：

1. 用纤维素下向焊条手工焊，当有硫化1氢腐蚀较严重的管线或在寒冷环境中运行的管线，采用低氢型立下向焊条焊接。但是国内的焊接材料多满足于手工焊，自动焊丝和半自动焊材自主研发、生产不足，相当一部分还需要进口。 由于手工焊的灵活性以及焊接设备的要求不高等原因，目前室外管线的焊接，手工电弧焊的工作量仍占40—50%，例如近年来我国陕西至北京的管线工程就从伯乐公司购买了各种纤维素焊条1千多吨，预测今后几年我国油气管线的年需焊条量位3—5 kt，并还有增加的趋势。

2. 立下向纤维素焊条打底焊，CO2气保焊填充面

由于CO2焊生产率高、成本低，该方法近年来不断得到推广和应用，但对油气管道焊，要实现全位置焊接必须在较小的电流范围内，用短路过渡形式完成，而短路过渡方式用于打底焊易出现未焊透等缺陷，因此采用立下向纤维素焊条打底实现单面焊，背面成型，然后再用的CO2气保焊填充面，这种工艺应用较普遍。(7)国内各制造厂商对知识产权的认识、宣传、贯彻和保护不够，打击了国内长输管道用焊接材料的研发积极性。

3. 自保护药芯焊丝半自动焊

自保护药芯焊丝半自动焊特别适用于户外有风的场合，它不使用CO2靠药芯产生的气体保护，抗风性好，可用于管道的高熔敷率的全位置焊，目前以林肯公司生产的自保护药芯焊丝为各国所认同，其品牌有：NR-207、NR-204-H、NR-208-H等多种，可适用于X70、X80等管道的立下向焊。对于新发展的超细晶粒钢，要采用高能量密度、低热输入的焊接工艺来防止焊接热影响区晶粒的过分长大。但该方法也存在打底焊时焊根易出现未熔合的缺陷。

4. 焊机的CO2气体保护半自动或全自动焊

由于对CO2气保焊短路过渡过程控制技术深入研究的结果，目前国外相继生产了对焊接电流和电压波形进行适时控制或对输出特性进行电能控制的电源，前述的美国林肯公司的STT表面张力过渡焊接技术就属于波形控制的范畴。塑料焊接，实际上就是相容的塑料材料中相互缠绕的大分子链受热之后，由于具备了足够的能量和空间，在自身的分子热运动和外在压力的作用下，相互迁移和扩散到对方的熔融区中，并随着温度的下降和时间的推移，再次发生缠绕、冷却、结晶和定型的过程。基于焊接设备性能的提高，使得管道实现半自动及全自动CO2气保焊得以很好实现，这就大大提高了焊接效率和焊接质量。

此外，在工厂内进行管道焊接也采用自动TIG焊，该方法质量好，但生产效率低。

焊前预备

冷却器的预制是在室内和现场安装焊接的。由于产业纯铝材质较软，标准电位值大（约-1.67V）,单组排管预制完成后，摆放场地上应展设4mm厚的橡胶垫，以防长时间放置产生电位腐蚀；而且，其制作必须与碳钢、不锈钢等设备制作分开进行。由图可知，在快速焊接的工艺过程中，焊条从快速焊接风嘴中出来，并在焊接风嘴中先进行部分预热。所需要的工具为：手工交流弧焊机、不锈钢丝刷、铝质水平尺、木榔头、尼龙绳和大弯牙锉刀等。设备在制作安装过程中吊装时要采取保护措施，以防损伤管道表面，索具外面要套上橡皮管。

焊接工艺及操纵技术

冷却器的焊接设备是北京东升电焊机厂生产的WSE-315手工交直流两用弧焊机。焊接前工作职员应对焊接设备进行全1面的检查和调试，保证水、气无泄漏，测试高频引弧正常及电流稳定，气纯度不低于99.99%。除煤浆管道仍在酝酿阶段外，其他输送介质管道在国内均有成功建设、运行业绩。焊丝使用前应进行化学清洗，其处理过程为：酸洗—碱洗中和—净水冲洗。管材接头部位丙1酮除油后，使用大弯牙锉刀清理掉焊缝两侧大约30mm的氧化膜，并开坡口，具体焊接规范如下表所示。