油田管线的焊接工艺方法探讨

郑博

摘 要：随着我国经济实力的不断提升，运输业也得到了有效的发展。而管道运输作为运输方式中的一种，一直在经济发展中占有者重要的地位。不管是“南水北调”工程，还是“西气东输”工程，这些都需要大量的管路以实现整个工程目标。然而，在各个管路的衔接处管线的焊接质量对于管路的运输水平有着重要的影响。本文将以油田管线为主要探讨焦点，从焊接工艺出发，主要探讨如何实现优良的焊接效果。

关键词：油田管线 焊接工艺 方法探究

受多方面因素影响的原因，在选择焊接材料以及焊接工艺时应该从多个角度出发，从中选择最适合的材料与工艺方法。从目前使用的焊接材料种类来看，纤维素型焊条不仅具有良好的根焊熔透能力，而且还具有优良的单面焊双面成型的性质；碱性药皮焊条因为它的熔敷金属含氢量低、韧性好，从而引弧和焊接速度较快。从上分析可以看出，这两种材料在特性上各具特点，因而可以通过混合技术将这两种材料的特性进行极大地发挥。其实焊接技术的好坏不仅与焊接材料的选择有关，还与焊接环境以及焊接现场等多种因素有关，下面将详细介绍如何使得现场焊接工艺得到充分的发挥。

一、材料指标

由于现在的油田管线所处的环境较为恶劣，因而在对管线工程中的钢管管材的选择时十分注重钢材的焊接性能以及抗裂性能。现在在常规的施工现场中常见的钢管管材为A333、A106以及X60钢等，这些钢的焊接性能以及抗裂性能都十分出色。它们的化学成分以及力学性能指标可见表1和表2。

表1钢材的化学成分（质量分数）（%）

表2钢材的力学性能指标

以上是管线的管路材料的选择，而焊接材料则常采用Bohler焊条，根焊采用的是AWSA5.1-04E6010（FOXCEL），而填充、盖面焊则采用的是AWSA5.5-96：E8018-G（FOXBVD85）。这两种焊接材料的化学成分以及相关熔敷金属力学性能指标见表3和表4。

表3 焊接材料的焊缝金属的标准分析结果

表4 焊接材料的熔敷金属伦理学性能指标

二、焊接工艺

上面一小节主要是对焊接材料以及管线材料进行了详细的分析。不同的材料对于焊接质量是有着不同的影响的，因而根据油田管线所处环境的不同选择不同的材料。而以上几种材料是油田管线中常见的材料，在面对较为恶劣的环境时能够保证油田运输的安全性能。在做好基础工作以后，下面主要是对管线接口处的焊接进行相关介绍。

1.坡口形式及装配尺寸

在两个钢管衔接处，其破口形状一般为V型坡口，而破口的角度也是有严格的控制的，一般为60°±5°。而在坡口的钝边处为1.5～2.5mm，对口间隙为1.5～2.5mm，其具体的坡口形式以及装配尺寸如下图所示。

图1坡口形式及装配尺寸示意图

2.焊接工艺参数

针对不同的焊接方式，将会有不同的焊机工艺参数。而这些焊接工艺参数主要包含焊接直径、焊接电流、电弧电压以及焊接速度，这四个参数从四个方面控制着焊接效果。一般而言，这些参数的有效值是在一定范围内的，而具体选择则需要根据当时的施工环境而确定，这是根据一定的实践经验而掌握的。根焊、热焊、填充焊以及盖面焊等四种焊接方式的焊接工艺参数如表5所示。

3.焊接技术

在前期准备工作做好之后就需要根据各种不同的焊接方式选择不同的焊接技术，从而有效控制焊接工艺，保证焊接处的焊接质量。下面将以根部焊道、热焊道、填充和盖面焊道为主要谈论焦点，针对不同的焊接特点探讨如何通过技术来提升整个焊接工艺的质量。

3.1根部焊道

根部焊道的操作比较灵活，可以根据钢管直径和坡口的间隙来决定是采取向上焊接还是向下焊接。同时，对电流极性进行选择时主要是根据焊接方向以及现场焊接状况而决定的。在具体进行根部焊接时，应该注意以下几点：第一，如果钢管的直径较大，一般采用向下焊接方式，而此时要求采用短弧操作，其引弧是从偏离中心线5～10mm处开始的；第二，焊条的角度选择是根据焊接位置的不同而进行相关调整的，而一般在70°～90°之间；第三，为了防止根焊道由于温度过高而引起烧穿现象，应该对焊接的速度引起关注，保持速度的一致性，若在焊接的过程中遇到错边时应该将电弧偏向管壁较高的一侧；第四，在焊接的过程中为了保证整个焊接处的平滑过渡，应该对焊接的速度以及焊接的电流等各种因素进行控制，确定这些因素的稳定性；第五，在焊接完成以后，还需要对焊接口表面进行处理，以清除熔渣和缺陷，使破口形成光滑的U型。

3.2热焊接

热汗道与根焊道相似，在焊接方式的选择上较为灵活，可以根据钢管直径的不同采用不同的焊接方向。但是在实际操作的过程中，一般较多的采用向下焊接的焊接方向，这是因为采用向下焊接其焊接速度较快。根据热焊接的额特点，在运条的过程中角度一般取得较大，为80°～90°。但是如果热焊接是在3～5点和7～9点之间进行的，则由于温度的原因而采用30°～50°的运条角度。

热焊的焊条在前行的过程中一般采用直线的焊道，但是在少数特殊情况下也可以采用略微迂回或步进的方式前移。如若采用直行焊道时，为了防止焊接处侧面会产生夹渣缺陷造成焊接处的不严密，应该对焊接表面进行处理，即采用旋转钢丝轮对表面进行打磨。同时为了能够使得根部焊道具有较强的韧性，一般可根据不同的焊接位置选择不同的焊接电流，例如在对垂直位置进行焊接时可以选择较大的电流，这样可以使得剩余的熔渣夹杂物浮到熔池表面，便于后续的清理工作的进行。

3.3填充和盖面焊道

在进行填充和盖面焊接时对电弧的要求较高：首先是电弧应该保持短弧，其次电弧的弧长应该在2mm以内。而运条角度一般在60°～90°之间变换，同时运条方式主要有直拉式和锯齿形两种方式，具体采用何种方式以管径和壁厚的不同而决定的。对于焊条的摆动幅度也有严格的控制，其最大的摆动宽度不宜超过焊条直径的两倍，在摆动的过程中也要注意对速度的把握。

对管底的盖面焊接时可以采用划圈运条的方式，但是在采用这种方式的时候一定要保证划圈的均匀性，同时还要注意电弧不要抬得较高，否则会影响到划圈的质量。而在管底盖面焊接收尾接头处时需要将运条速度以及焊接速度进行一定的提高，并且焊条最后还需要往前多焊5～10mm，这样才能够保证焊接的严密性。在终止操作时要注意两点：其一，应该沿管壁的切线方向快速拉出电弧，并将其熄灭；其二，停止电弧时不可直接将焊条拉出，而应该现将其向下移动焊条，然后再将其拉出。

参考文献

[1]曹军，丁文斌：海底观想铺设焊接工艺与设备研究[J].船海工程，2010，39（3）.

[2]王晓君：浅析长输管线焊接质量的保证[J].石油化工设备技术，2008，29（3）.

[3]陈自振，邵东旭，李钦：混合型下向焊工艺在西南成品油管道工程中的应用[J].焊接技术，2007，36（1）：31-33.