自动焊在役焊接熔池结构参数预测及试验研究

温晓峰

(国家管网集团 北方管道有限责任公司，河北廊坊 065000)

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天然气管线在服役过程中，受腐蚀、磨损及意外损伤等因素影响，造成管道局部壁厚减薄、划伤、凹陷等缺陷，需要进行修复，以保障运行安全。与传统修复方法相比，在役焊接修复技术可在不停输状态下完成缺陷修复，避免了传统修复方法因停输时间长及修复管段内天然气放空造成的经济损失和环境污染问题，具有一定的经济效益和社会效益。然而，在役焊接修复过程中，存在施焊部位强度降低、焊接烧穿和失稳的风险，对现场人员生命安全造成巨大威胁，尤其随着高钢级、大口径天然气管道的应用，大填充量、长时间的焊接增大了修复风险。

国内外学者围绕在役焊接安全性问题开展了大量研究，美国 EWI(Edison Welding Institute)和 BMI(Battelle Memorial Institute)通过试验得出内壁最高温度判据：采用低氢型焊条，当焊缝下方管道内壁最高温度低于980 ℃时，不会出现管道烧穿现象；若采用纤维素型焊条，最高温度需小于760 ℃[1-4]。但后期进一步研究[5]表明，该方法过分强调了焊接热输入对烧穿的影响，而没有考虑管道内部介质压力、材料高温性能以及焊缝区应力变化等因素的影响。OTEGUI等[6-7]对输气管线的最小可焊壁厚与压力、流速的关系进行了研究，提出了最小壁厚判定方法。SABAPATHY等[8]提出用管道的有效剩余壁厚来预测烧穿，把管道看成是有缺陷的管道，将在役焊接时局部高温引起管壁强度的降低转换成管道的有效剩余壁厚，然后利用相应的管道剩余强度评定准则，预测在役焊接时管道发生烧穿的可能性。……