摘要：結(jié)合上海地區(qū)高壓、超高壓天然氣管道的焊接工藝應(yīng)用經(jīng)驗以及國內(nèi)該類管道焊接技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，對幾種高壓、超高壓天然氣管道的焊接工藝進行了論述，為上海地區(qū)今后該類管道焊接施工新技術(shù)的應(yīng)用進行研究探索。
關(guān)鍵詞：天然氣管道 手工電弧 下向焊 半自動氣體保護焊 全自動氣體保護焊
 隨著國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，我國的長輸管道建設(shè)高峰期已經(jīng)到來。長輸天然氣管道越來越向大口徑、高壓力輸送方向發(fā)展。長輸管道下向焊技術(shù)自20世紀(jì)60年代引進我國以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已具有成熟的手工下向焊技術(shù)、應(yīng)用越來越廣泛的半自動氣體保護焊技術(shù)，而全自動氣體保護焊技術(shù)與下向焊技術(shù)的結(jié)合將會成為高壓管道焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢。
手工下向焊技術(shù)及自保護藥芯焊絲半自動焊的焊接工藝在“西氣東輸”上海各標(biāo)段工程中已經(jīng)得到成功應(yīng)用，而技術(shù)半自動氣體保護焊及全自動氣體保護焊在上海地區(qū)的燃氣管道施工中還未進行工程實踐或焊接試驗。
本文對上述幾種焊接工藝進行具體分析，并對上海地區(qū)的高壓燃氣管道工程采用焊接新技術(shù)的可行性進行論述。概述在目前的高壓、超高壓天然氣管道的施工中，采用的材質(zhì)基本為系列管材，從，根據(jù)其化學(xué)性能和物理性能，此類鋼管適用的焊接工藝主要有：手工電弧下向焊、半自動自保護焊、技術(shù)氣體保護半自動下向焊技術(shù)、全自動氣體保護下向焊技術(shù)。手工電弧下向焊手工電弧下向焊是采用纖維素焊條進行根焊和熱焊，用低氫型焊條進行填充和蓋面焊的焊接工藝。“西氣東輸”上海段Ⅱ標(biāo)段工程中，×的鋼管焊接，以及在“西氣東輸”上海段Ⅰ、Ⅵ標(biāo)段等工程中的及管材焊接都采用了這種焊接工藝。工藝特點靈活簡便、適應(yīng)性強、操作設(shè)備簡便、對施工作業(yè)條件要求不高。在焊接過程中采用大電流、多層、快速焊的操作方法來完成，適合于流水作業(yè)，但其工作效率較低，對焊工操作要求較高，需要通過焊條姿勢的控制來控制焊接規(guī)范。工藝原理手工電弧下向焊是從管道頂部引弧，自上而下進行管道全位置焊接的操作技術(shù)。其焊層較薄，通過前道焊層對后道焊層的熱處理來提高焊縫的環(huán)焊接頭的韌性。焊接參數(shù)手工電弧下向焊的焊道在焊接時盡可能用大的焊接規(guī)范以防止夾渣。焊接參數(shù)見表。焊接設(shè)備手工電弧焊對于焊接設(shè)備的要求不高，一般直《上海煤氣》年第期流焊機基本可以滿足工藝要求?？晒┻x擇的焊機有美國公司的，美國公司的，四川熊谷的，北京時代集團公司的等。電流電壓送絲速度·表手工電弧焊參數(shù)焊道焊條型號規(guī)格極性根焊熱焊填充焊蓋面焊半自動自保護焊半自動自保護焊是采用手工電弧下向焊進行根焊，用自保護藥芯焊絲半自動焊進行填充和蓋面的焊接技術(shù)。在上述工程中均有應(yīng)用。工藝特點熔敷效率高、全位置成形好、環(huán)境適應(yīng)能力強、焊工易于掌握，是目前管道施工的一種重要焊接工藝方法。由于其無需外加保護氣體，而是通過自身的化學(xué)反應(yīng)達到脫氧去氫和去氮的目的，提高了抗風(fēng)效果，特別適用于野外作業(yè)。工藝原理自保護焊藥芯焊絲的焊接熱是由藥芯焊絲和工件之間的電弧產(chǎn)生的，通過藥粉燃燒和分解產(chǎn)生的氣體對電弧和焊接區(qū)進行保護，焊絲的藥粉中含有穩(wěn)弧劑。其熔滴過渡的方式為噴射過渡。焊接參數(shù)在保證根焊道不燒穿的情況下，盡可能采用高的送絲速度及與之匹配的電壓。參數(shù)見表。表半自動自保護焊參數(shù)焊道焊條型號規(guī)格極性電流電壓送絲速度·干伸長根焊熱焊填充焊立填焊蓋面焊焊接設(shè)備較好的選擇有美國的直流電源送絲機，四川熊谷直流電源送絲機，另外的直流電源送絲機，唐王送絲機也可供選擇。技術(shù)氣體保護半自動下向焊技術(shù)型半自動焊是以焊接技術(shù)進行管道的根焊，根焊的保護氣體是，采用藥芯焊絲如林肯的自動送絲的手工焊接工藝。是“”的縮寫，即表面張力過渡，是一種焊接熔敷金屬過渡機理。中國石油天然氣管道局曾在蘇丹石油開發(fā)項目中首次使用了型半自動下向焊技術(shù)進行管道打底焊接；中原石油勘探局建筑集團公司正在施工的陜京管線復(fù)線京—石管線工程使用了型半自動下向焊技術(shù)。工藝特點焊是一種廉價、高效的焊接方法。采用波形控制技術(shù)的型半自動焊機，保證了焊接過程穩(wěn)定、焊縫成形美觀、干伸長變化影響小，顯著降低了飛濺及減輕了焊工勞動強度。工藝原理由于技術(shù)的熔滴過渡是依靠液態(tài)金屬的《上海煤氣》年第期表面張力來實現(xiàn)的，以其自身特別的、采用動態(tài)控制的一種焊接方法。因此在焊道上產(chǎn)生的熔池很小且很集中，以其優(yōu)異的性能拓寬了半自動焊在焊道名稱長輸管道施工中的應(yīng)用領(lǐng)域。焊接參數(shù)表表型半自動下向焊焊接工藝參數(shù)焊材極性電弧電壓峰值電流基值電流焊絲伸出長度氣體流量·焊接速度·送絲速度·打底焊填充焊蓋面焊焊接設(shè)備根據(jù)了解，目前適用的焊機有公司的型逆變電源送絲機等。全自動氣體保護下向焊全自動氣體保護焊是采用全自動焊機和以氬氣或為保護氣體進行管道焊接的一種焊接技術(shù)。鄭州—義馬煤氣管道工程東段采用了此項技術(shù)，鋼管材質(zhì)為、直徑，焊絲采用、直徑。在“西氣東輸”工程中，全自動氣體保護焊也得到了大范圍的應(yīng)用。工藝特點由于熔化極氣體保護焊時焊接區(qū)的保護簡單、焊接區(qū)域易于觀察、生產(chǎn)效率高，焊接工藝相對簡單、便于控制，容易實現(xiàn)全位置焊接。但其對管道坡口、對口質(zhì)量要求高，即要求管子全周對口均勻；對坡口型式要求嚴(yán)格，當(dāng)管壁較厚、確定采用復(fù)合型或Ｕ型坡口工藝時，不能僅考慮減少工作量，更重要的是要考慮到坡口對焊接質(zhì)量的保證，小角度型坡口雖然簡化了施工程序，但從保證質(zhì)量角度分析，復(fù)合型或型坡口更優(yōu)；此外受外界氣候的影響較大，這也是氣體保護焊的普遍問題；而氣源問題在東部地區(qū)如上海周邊則較容易解決。工藝原理管道全自動氣體保護焊技術(shù)使用可熔化的焊絲與被焊金屬之間的電弧為熱源來熔化焊絲和鋼管，在焊接時向焊接區(qū)域輸送保護氣體以隔離空氣的有害作用，通過連續(xù)送絲完成焊接。該工藝可實現(xiàn)全位置多機頭同時工作，打底焊可從管內(nèi)部焊接，也可以管外部焊接，焊接工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)一般在控制臺或控制面板上。焊接參數(shù)因每條焊道焊接參數(shù)不同，整個焊縫的焊接參數(shù)應(yīng)根據(jù)管材規(guī)格及現(xiàn)場條件，通過焊接試驗合格后方可應(yīng)用于生產(chǎn)。焊接參數(shù)見表。表采用藥芯焊絲＋氣保護焊的全自動焊的參數(shù)焊道焊接電流電弧電壓焊接速度·氣體流量·打底焊填充焊蓋面焊焊接設(shè)備有英國的全自動焊機、加拿大自動外焊機、全自動焊機。在半自動保護焊或全自動焊接中，根焊依然是關(guān)鍵工序。在高壓燃氣管道施工中半自動氣體保護焊中采用根焊＋手工焊填充、蓋面或自保護半自動焊填充、蓋面；在高壓燃氣管道施工中可采用的全自動焊接技術(shù)有：外焊、內(nèi)焊、技術(shù)根焊以及外焊內(nèi)銅襯墊根焊強制成型加外自動焊；全自動焊的熱焊可采用藥芯焊絲＋氣保護焊、實芯焊絲＋氣保護焊、熔化極氬弧焊等工藝。根據(jù)以上分析和各種焊接方法的應(yīng)用情況，