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油气长输管道安装工艺优化策略探究

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  摘要:在长输管道的构建过程中,管道安装工程是十分重要的施工基础,而管道焊接则是管道安装工程质量控制的重要承载。随着石油石化工业的不断发展,管道已成为传输油气的主要方式之一,加强油气管道施工工程控制与工艺优选,是确保油气安全抵达目的地的重要保障,因此筛选匹配、合适的焊接工艺对于长输管道安装工程具有十分重要的意义,因此,在实际施工过程中应该根据施工标准、环境要求等对具体施工工艺进行调整,在保证焊接质量的前提下提升效率,同时对成本控制进行优化,让工程能够有序地进行。
  关键词:石油石化工业;油气管道;施工工程控制;工艺优选
  在长输管道的构建过程中,管道安装工程是十分重要的施工基础,而管道焊接则是管道安装工程质量控制的重要承载。因此,在实际施工的过程中必须对施工现场环境进行全面的考察,并对设计数据进行相关的采集,在妥善分析之后筛选并组合适当的工艺技术,让管道安装工程的质量得以保证。
  一、长输管道安装焊接工艺概述
  长输管道安装焊接工艺有多种类型,但在一般施工中,主要采用手工下向焊结合半自动焊工艺。在下向焊工艺实施的过程中会使用到特制的纤维素焊条,这种焊条相对于其他种类的焊条在焊接速度上具有明显的优势,在焊接过程中也具有很好的稳定性与可塑性,这也使得手工下向焊接所得到的最终建筑产品具有很高的合格率。另外,该方法消耗较小,利于成本控制。为了能够提升下向焊工艺的水平,让得到焊接产物具备更好的质量,首先应该对坡口及其内外侧表面的杂物进行专门的清理,若发现裂痕、夹层等,要及时进行针对性的处理,让坡口表现出金属光泽。在对坡口进行修正的过程中需要对坡口进行打磨,保证坡口实际参数与标准参数相契合。在施工完成后应该做好相关的清渣工作,让接头点处于平整的状态。在某些特定情况下可以结合双联管焊接工艺进行施工,以此来提升焊接效果。当然部分工程中由于施工规模较大,施工环境较为复杂,此时就会考虑采用手工焊接作业的方式来进行焊接工作,这也能够充分发挥手工焊接的灵活性特点。
  二、影响长输管道安装焊接质量因素
  1.夹渣。在长输管道安装焊接的过程中很容易出现夹渣。夹渣形态各异,具有一定的不规则性。当使用药芯焊接的过程中,在焊缝表面会出现一层熔渣,如果未进行及时处理,熔渣在浮出表面时就已经冷却,从而停留在金属内形成夹渣。若夹渣数量过多将大大地降低焊缝的质量,并导致裂纹的产生。当焊丝角度设定不合理、运条速度不稳定、清渣工作不彻底时均会带来夹渣。当然,电流的稳定性与其也具有密切的关联,若电流出现波动特别是电流过高时,很容易产生夹渣。
  2.焊瘤。在实际焊接的过程中,如果速度不均匀特别是速度过快,很有可能会带来焊瘤。若操作手法不适宜,也会造成咬边,同时也会产生焊瘤。
  3.裂纹。当焊接头出现裂纹时,将会使焊接质量大幅下降。造成裂纹的主要原因还是焊接操作手法以及焊接材料筛选不合适。当保护电弧不能达到标准时,很容易产生裂纹。另外,保护气体单位流量不足时也容易造成裂纹。在焊接的过程中,电流以及电压的控制也是十分关键的步骤。如果电压过高、电流太大,则会造成焊丝受热不均导致裂纹。当焊丝表面未彻底清洁时,也会影响到焊接的质量,同时母材杂质含量不合标准也会带来裂纹。
  4.气孔。气孔出现在焊缝内部,若气孔过多或过密将很容易破坏焊接结构,从而降低整体焊接质量。当一定量的气体从凹坑出现时,在半熔融熔渣存在的情况下会受到抑制,这样就很容易出现熔融金属向下凹深,一旦金属遇冷凝固时,将会出现气沟并导致气孔的出现。
  三、长输管道安装焊接工艺选择
  某管道全长共4000 公里,管路直径范围为960 至1020毫米,厚度主要有三个规格即为17.5 毫米、21 毫米和26.2 毫米,输气压力为10 兆帕,每年输气量超过1 万立方米。在管道建设的过程,中主要采用的是钢级X70 钢管。一级地区采用螺旋缝埋弧焊钢管,管厚为14.7 毫米,其他地区采用VOE 钢管以及JCOE 钢管,厚度为17.5毫米、21毫米和26.2毫米。
  1.自动焊接工艺。在采取自动焊接工艺的同时需要根据实际环境对工艺进行调整。(1)双焊炬活性气体保护自动焊。运用该方法的自动焊机为P600 双焊炬全自动焊机以及PAW3000 双焊炬自动焊机,其中P600 型在生产效率上以及成本控制上具有优势。首先,它能够进行基本的单、双焊炬调节,其次,它还具有电弧跟踪、智能编程、智能数据整合处理等多方面功能。通过触屏操作来进行具体操控,这样也就大大地提升了人机互动水平。P600 型自動焊机采用了对称式设计,并根据人体工程学原理进行了优化,这样也从一定程度上减轻了焊接工的工作负担。通过交互式数据操控,能够大大地提升焊缝的质量,让焊缝达到相关标准要求。(2)单焊炬熔化极活性气体保护全位置自动焊。采用PWT-CWS.02NRT 焊机来实施该工艺。此焊机能够让填充、盖面焊、根焊工作保持高度一致性,这样也就让管径限制缺陷得到了很好的解决。该机器携带了MIG/MAG 焊接系统,在人机交互方面具有很大的优势,给人工操作带来了很大的便利。在实际焊接过程中PWT-CWS.02NRT 焊机分别采用了行走电机、送丝电机等来对焊接小车进行有效的控制,通过适配传感器对管道环缝的工艺参数进行调配,并利用工作站配套软件对焊接工艺参数和焊接线能量进行计算,提升了整体性的焊接效率。(3)多焊炬管道环缝自动内焊机根焊。对于部分管径较大的管道(外径超过813 毫米)采用多焊炬管道环缝自动内焊机根焊效果较好。该焊机一般配置了六至八把焊枪,半数以上焊枪可以同时进行作业,这就大大地提升了焊接效率。
  2.半自动焊接工艺。(1)STT 半自动根焊结合PAW2000 外焊机填充。在实际焊接作业中,管路直径为1016 毫米,厚度为17.5 毫米,从整体情况来看,一次焊接合格率为93%左右,但是焊接速度不如自动焊接工艺,磨合程度还有待提升。(2)盖面焊以及STT 半自动根焊结合APW-Ⅱ自动焊,一次焊接合格率为95%左右。该工艺一般是针对于大、中口径管道外环缝热焊道所使用,另外对填充焊道、盖面焊道的焊接也具有较好的焊接效果。
  3.人工辅助焊接。人工辅助焊接采用药皮焊条电弧焊方法进行。该方法操作较为简单,且脱渣容易,焊缝韧性也较为理想。焊条一般是用高纤维素材质,此类焊条具有很好的成型效果,具有优秀的熔透能力,熔敷速度较快,对熔渣下淌以及铁水下淌能够进行有效的控制,这也使其在长输管道环焊缝的根热焊与根焊中具有良好的作用。
  参考文献
  [1]尹长华,赵海鸿,张荣芬.长输管道安装焊接材料的选择[J].焊接,2016(6):79-82.
  [2]苏欣,袁宗明,范小霞.管道焊接工艺方法综述[J].管道技术与设备,2017(6):147-149.
  (作者单位:中石化胜利油建工程有限公司)
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