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1、焊管·第28卷第6期·2005年11月·1·油气长输管线焊接技术回顾与发展史耀武(北京工业大学材料学院,北京100022)摘要:对油气长输管线焊接技术的发展做了简要回顾。由于高压、厚壁油气长输管线建设的迫切需求,采用GMAW自动焊是提高管线建设生产率的关键。外焊GMAW单面焊双面成型已得到广泛应用,成为国际管线施工的主流技术;同时指出,采用双丝GMAW和TandemGMAW焊接能显著提高焊接速度,近年发展的双TandemGMAW进一步提高了焊接速度,从而降低了管线施工的劳务及设备台位费用。关键词:管线建
2、设;焊接技术;高效焊接中图分类号:TG44文献标识码:A文章编号:1001-3938(2005)06-0001-060引言电弧焊。2002年建成的著名的西气东输工程,全83长4000km,年输气量120×10m,最大输气量83近年来全球对石油天然气的需求猛增,预计每年200×10m,并可稳定供气30年。管径为到2025年,天然气的需求量将比2000年增加近1016mm,壁厚14.6～26.2mm,材质X70级钢,420倍。为了把天然气从产地长途输送到用户,除钢管用量170×10t。由于西气东输工程用钢管
3、了经液化天然气(LNG)运输船海运外,就得靠管的强度等级较高,管径和壁厚较大,管线施工以自线长途输送。据报道,全世界油气输送管道总长动焊和半自动焊为主,手工焊为辅。所涉及的主4度已达到230×10km,每年铺设油气输送管线要焊接方法是熔化极气体保护电弧焊、自保护药4(2～3)×10km,其中60%为天然气输送管线。芯焊丝电弧焊和手工电弧焊。现在外焊GMAW管线建设的主要开销是材料及劳务费用。陆单面焊双面成型得到了广泛应用,已成为国际上上管线建设的主要开销包括:土方施工、材料、吊管线施工的主流。其它高效焊
4、接方法,虽然也进装对中、焊接、无损检测和覆层防腐。按西方国家行了很多尝试,但除了闪光对焊曾在前苏联使用的统计,30%为材料费用,50%为劳务费用,20%过以外,至今没有普遍应用。为吊装、焊接、无损检测和覆层防腐的费用。我国由于材料的进口及人工费用低廉,材料成本所占1熔化极气体保护焊的发展比例更高。最近由于采用了高强度级别的管线钢,如X70及X80钢,材料用量及成本显著降低,随着CO2气体保护焊的诞生,1961年美国首[1]如用X100钢,材料成本可望进一步降低。次采用CO2半自动焊,完成了国内长输管线的
5、铺各种管线焊接施工方法中,过去曾主要是焊设,几乎同时还出现了焊炬固定在小车上的CO2条电弧焊和半自动焊,如纤维素焊条手工打底焊、管道环缝自动焊机。早期的管道自动焊机有两CO2气体保护半自动打底焊、药芯焊丝半自动填种,一种是机头装在小车上,小车沿磁性轮或导轨充焊及盖面焊等。后来开发了内焊机打底焊,焊环绕管子运动;另一种是机头安装在外框架上。接效率显著提高。例如:20世纪70年代初,我国20世纪70年代以后,熔化极气体保护焊曾建成的著名“八三”管线(实现了大庆原油外运(GMAW)在管道施工中的应用发展很快,
6、特别是的管道输送),该管道设计管径720mm,管材近年来,手弧焊工及半自动焊工缺乏,高压厚壁管16MnR,壁厚6～11mm,管线现场焊接采用焊条线建设要求提高焊接生产率,促进了GMAW自动·2·焊管2005年11月焊的快速发展。同时,自动焊的采用也提高了焊根焊道可采用内焊机或在铜垫下外焊,特别是美接质量,降低了工人劳动强度,减少了焊接缺陷和国CRC公司,在内焊夹具上安装4个焊矩同时焊返修率。随着数字化焊接电源及熔滴过渡控制技接,根焊速度可达2m/min,内焊机主要适于大直术的应用,推动了高效全位置GMA
7、W自动焊新技径管道施工。采用表面张力可控熔滴过渡术的发展,对降低管线焊接施工成本提供了更多GMAW焊接技术,熔深控制较好,不易出现未熔空间。合缺陷。可控熔滴过渡GMAW焊配合脉冲过渡GMAW是当前管线焊接施工的典型技术。GMAW填缝焊接,可用于X80管线施工。应该指出的是,有两个主要因素影响管线焊接生图1(a)是采用表面张力可控熔滴过渡GMAW焊产率和焊接成本,即根焊道的焊接速度和填充焊接X80管线的根焊道。缺点是焊接速度低,一般道的熔敷率。400mm/min左右。为了提高生产率,可采用多头1.1根焊道
8、技术焊接机。油气输送管线根焊道的焊接质量要求很高,新开发的Synchrowire高速根焊技术,根焊道[2]既要控制缺陷的产生,又要焊道内表面光滑。根熔深可控,焊接速度可达1200mm/min。要求焊道的焊接速度直接影响整个管线焊接施工的生使用精密送丝系统和可控熔滴过渡焊接电源。产率,是制约施工的瓶颈。焊条电弧焊时,焊工用图1(b)是采用Synchrowire高速焊的根焊道。另纤维素焊条下向焊,进行根焊道焊接,焊工注意力一种是变极性GMAW焊
