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摘要：长输管道安装焊接工艺的合理性选择对管线的投入成本、焊接质量和施工效率起着决定性的作用，同时其对管线的安全、持续运行和经济效益也有着至关重要的影响。本文根据长输管道现场焊接特点和要求，阐述了长输管道现场焊接中的焊接方法及其生产现场使用情况。
关键词：长输管道；安装焊接；方法选择
【分类号】：TE988.2
长输管道和铁路、公路、海运、民用航空称为五大运输行业，其输送的介质除常见的石油、天然气外，还有工业气体，如乙烯、二氧化碳、氧气、液氨等介质。除煤浆管道仍在萌芽阶段外，其他输送介质的管道在国内都成功建设并有良好的运行业绩。长输管道焊接方法于长输管道的制造质量非常重要，于其使用的可靠性、运行的安全性息息相关，所以，必须合理地选择焊接方法和应用这些焊接技术，这样才能确保长距离管道焊接的质量。
一、长输管线焊接方法选择原则
长输管线安装焊接方法的选择一般要考虑到以下几个方面的问题：（1）钢管的类型、级别及其规格；（2）业主对焊接施工技术规范要求以及其它要求；（3）国内外焊接设备和焊接材料价格情况以及各焊接方法的特点；（4）国内外对管线安装焊接方法的施工经验；（5）施工现场的地貌特征、焊接方向、位置和焊接环境（包括焊接环境温度、湿度、风速）；（6）输送压力和介质性质；（7）相应焊接设备及其配套装置的再次投入所需成本；（8）相应焊接设备及其配套装置故障率及维修难易程度和维修费用；（9）焊接操作技术掌握的难易程度；（10）施工队伍素质和设备拥有状况；（11）现场安装焊接方法的适应性及焊接质量情况及要求；（12）安装焊接施工效率及其经济性；（13）焊接新技术的推广使用要求；（14）焊接用气体的现场供应情况；（15）对周围环境和人员健康的影响及相应法规和管理规范的要求等。这15方面需要焊接技术人员综合考虑，来选定合适的焊接方法和焊接设备。
二、长输管材材质对焊接方法的要求
目前长输管线的钢主要是碳钢和低合金钢。碳钢管线的焊接方法可以有很多，但是对于低合金钢管线焊接方法选择则比较少，主要是要注意焊接热能量的输入。不同低合金钢管线可用焊接方法见下表1。对于X70及以下的管线钢，可以选择全自动焊、半自动焊或接手工焊，而对于X70以上的管线钢，偏向于选择手工焊或一些特殊的自动焊接方法，因为目前自保护焊丝的工艺性能和综合力学性能还不是特别好。对于输送高含卤、硫离子的石油天然气用INCONY合金或双相不锈钢时，焊接时的热输入量对焊接质量影响尤为突出，例如对于SFA2205双相不锈钢，如果铁素体含量在低于25%或者高于50%，管道的耐腐蚀性能就比较差。自动焊因为可以精确控制焊接线能量，成为了这类钢管成型的第一选择。
表1不同管线低合金钢焊接方法
管材型号 焊条电弧焊 半自动自保护焊 埋弧焊 自动焊
气体自动焊 药芯焊丝自动焊
X42-X70 可选 可选 可选 可选 可选
X80-X100 可选 少选 少选 可选 可选
三、长输管道焊接方法选择
1.焊条电弧焊
对于管线直径不太大（如609mm以下），并且管线长度是特别长（如1000km以下）的管线的安装焊接和应用其它焊接方法很难进行的场合，应首选考虑焊条电弧焊。这种情况之下，焊条电弧焊是最经济、最有效、最可行的焊接方法。相对于自动焊，它需要更少的设备和劳动力，且维修费用低、施工队伍技术比较成熟。此外，操作灵活，在各种位置一般都能用，尤其是其下向焊和上向焊的结合与具有良好根焊适应性的高纤维素型焊条在很多场合下其它焊接方法仍不能替代。
焊条电弧焊很早就用于安装焊接，各种焊条和操作方法在技术上都很成熟。API5LX70级以下各种级别的钢的管道焊接积累了很多资料，质量评定简单。要注意的是高强度级别钢管的焊接，对焊条和工艺措施进行合适的选择和控制。经培训考试合格的焊工如果焊接按照相应的管线焊接施工规范施工，那么进行100%射线探伤时，就可以使把焊缝返修率控制在3%以下。
由于成本和维护费用比较低，并且质量有所保证，焊条电弧焊是大多数项目承包商的首选。
2.手工钨极氩弧焊（TIG）
手工钨极氩弧焊多用于小口徑管或薄壁管的焊接工程。在一般情况下，不锈钢管多采用氩弧焊，因为此方法可以减弱外部环境对焊缝根部的腐蚀。而对于铬、钼钢来说，氩弧焊又有着不同的功效，其可以防止根焊开裂又能保证焊透焊缝根部。但是TIG焊也有着其弊端，其成本比较高，也受环境的影响，不宜在野外施工。手工钨极氩弧焊根据不同的環境状况和不同的要求也有不同的处理方式，有的采用手工钨极氩弧焊打底、其他工艺方法做主体，有的全采用手工钨极氩弧焊。手工钨极氩弧焊的工艺参数不能想当然的确定，要依据坡口尺寸、坡口型式以及管材厚度等多方面来确定。
3.埋弧自动焊优先原则
埋弧自动焊的进行在为管道专设的管子焊接站来完成。如果想减少主干线上的焊缝施工数量，可以在靠近现场的地方焊好两根管子，此种方法一般可以将施工数量减少将近原来数量的一半之多，很大程度上缩短了管道铺设的工作周期。在管道安装焊接技术中，埋弧自动焊的高质量性和高效率性是不容置否的。如果经济条件不允许，直径小于或等于406mm、壁厚不低于9.5mm，铺设距离又很长的管线，埋弧自动焊一般推举为最佳选择。但是我们都知道，不是所有的选择都具有绝对性，埋弧自动焊亦是如此。在埋弧自动焊选择时有时还需考虑路况是否允许、运输双联管或三联管的道路是否可行，是否具备运输长于25m双联管的条件，如果忽略这些因素，埋弧自动焊即使再高效性在此时也会不具有任何效力。因此，对于直径小于或等于406mm的管道，大壁厚的长输管线在运输方面不具有任何问题以及路况允许时，埋弧自动焊是双联管或三联管施工过程中最具备优势的选择，其能够保证施工的高效益和高质量。 4.药芯焊丝自保护半自动下向焊
在户外有风的场合，药芯焊丝自保护半自动焊技术是焊接技术的最佳选择。其的工作原理是依靠药芯在高温情况下分解释放出的大量气体来保护电弧和熔池，与此同时产生的少量熔渣对熔池和凝固焊缝金属也有一定的保护，这充分体现其高效性和优质性。我们都知道在焊接過程中接头众多，而药芯焊丝的连续工作的方式正好优化了此点，同时保证了焊接的质量、提高了劳动生产率。药芯焊丝存在很多的优点，其保证了工艺性能的优良性、成形的美观性和电弧的稳定性。而这些都是其适用于全位置管道焊接的优越条件。一定牌号的药芯焊丝含有的合适过渡元素的甄选在一定程度上能够提高力学冲击韧性。在进行野外工作时，多选择该方法，但此方法也存在一定的弊端，在打底焊时，焊根比较容易出现未熔合的现象，要想减小此现象发生的可能性要谨慎依据工艺规范参数实施焊接技术。
5.熔化极气体保护焊
熔化极活性气体保护焊在壁厚较大的长输管线在埋弧焊使用条件受到限制、直径超过609mm的情况下多被选择实施，它能确保了施工的高质量、高效益，能保证安装焊接的质量。在管线用于输送具有酸性的介质或者对韧性的要求比较高时，这种方法焊接高级别的钢管可获得稳定的焊接质量，因为其含氢量不高，其对焊丝的制造要求和成分也有着非常严格的要求。在野外作业时，要有一定的挡风设施。全位置焊接具有标志性的实例是管道环缝，其对控制系统和焊接装备有着很严格的要求。熔化极气体保护焊也存在一定的弊端，例如其设备目前维修难度很大、造价很高等。
以上就是本人对焊接方法的系统介绍，希望能为广大从事长输管道施工的决策人员和技术人员在焊接工艺和焊接材料选择上起到一定的技术指导作用。假如在焊接工作实施前，能够充分考慮，就能保证可以有效的解决焊接过程中出现的各种问题。同时运输管道的正确安装和焊接，可以保证管道运输工作的顺利实施。在科学技术发展迅猛的今天，管道的安装技术会越来越科技化、越来越完善。
参考文献
[1] 辛希贤.管线钢的焊接[J].焊接工艺，1997（2）：102-104.
[2] 李九生.石油管线的焊接工艺方案[J].焊接技术，2001（1）：23-27.
[3] 朱艳君译.焊缝金属屈服强度对550级管子环形焊缝断裂性能的影响[J].焊接的影响因素，1996（1）：56-58.
关键词：长输管道；安装焊接；方法选择
【分类号】：TE988.2
长输管道和铁路、公路、海运、民用航空称为五大运输行业，其输送的介质除常见的石油、天然气外，还有工业气体，如乙烯、二氧化碳、氧气、液氨等介质。除煤浆管道仍在萌芽阶段外，其他输送介质的管道在国内都成功建设并有良好的运行业绩。长输管道焊接方法于长输管道的制造质量非常重要，于其使用的可靠性、运行的安全性息息相关，所以，必须合理地选择焊接方法和应用这些焊接技术，这样才能确保长距离管道焊接的质量。
一、长输管线焊接方法选择原则
长输管线安装焊接方法的选择一般要考虑到以下几个方面的问题：（1）钢管的类型、级别及其规格；（2）业主对焊接施工技术规范要求以及其它要求；（3）国内外焊接设备和焊接材料价格情况以及各焊接方法的特点；（4）国内外对管线安装焊接方法的施工经验；（5）施工现场的地貌特征、焊接方向、位置和焊接环境（包括焊接环境温度、湿度、风速）；（6）输送压力和介质性质；（7）相应焊接设备及其配套装置的再次投入所需成本；（8）相应焊接设备及其配套装置故障率及维修难易程度和维修费用；（9）焊接操作技术掌握的难易程度；（10）施工队伍素质和设备拥有状况；（11）现场安装焊接方法的适应性及焊接质量情况及要求；（12）安装焊接施工效率及其经济性；（13）焊接新技术的推广使用要求；（14）焊接用气体的现场供应情况；（15）对周围环境和人员健康的影响及相应法规和管理规范的要求等。这15方面需要焊接技术人员综合考虑，来选定合适的焊接方法和焊接设备。
二、长输管材材质对焊接方法的要求
目前长输管线的钢主要是碳钢和低合金钢。碳钢管线的焊接方法可以有很多，但是对于低合金钢管线焊接方法选择则比较少，主要是要注意焊接热能量的输入。不同低合金钢管线可用焊接方法见下表1。对于X70及以下的管线钢，可以选择全自动焊、半自动焊或接手工焊，而对于X70以上的管线钢，偏向于选择手工焊或一些特殊的自动焊接方法，因为目前自保护焊丝的工艺性能和综合力学性能还不是特别好。对于输送高含卤、硫离子的石油天然气用INCONY合金或双相不锈钢时，焊接时的热输入量对焊接质量影响尤为突出，例如对于SFA2205双相不锈钢，如果铁素体含量在低于25%或者高于50%，管道的耐腐蚀性能就比较差。自动焊因为可以精确控制焊接线能量，成为了这类钢管成型的第一选择。
表1不同管线低合金钢焊接方法
管材型号 焊条电弧焊 半自动自保护焊 埋弧焊 自动焊
气体自动焊 药芯焊丝自动焊
X42-X70 可选 可选 可选 可选 可选
X80-X100 可选 少选 少选 可选 可选
三、长输管道焊接方法选择
1.焊条电弧焊
对于管线直径不太大（如609mm以下），并且管线长度是特别长（如1000km以下）的管线的安装焊接和应用其它焊接方法很难进行的场合，应首选考虑焊条电弧焊。这种情况之下，焊条电弧焊是最经济、最有效、最可行的焊接方法。相对于自动焊，它需要更少的设备和劳动力，且维修费用低、施工队伍技术比较成熟。此外，操作灵活，在各种位置一般都能用，尤其是其下向焊和上向焊的结合与具有良好根焊适应性的高纤维素型焊条在很多场合下其它焊接方法仍不能替代。
焊条电弧焊很早就用于安装焊接，各种焊条和操作方法在技术上都很成熟。API5LX70级以下各种级别的钢的管道焊接积累了很多资料，质量评定简单。要注意的是高强度级别钢管的焊接，对焊条和工艺措施进行合适的选择和控制。经培训考试合格的焊工如果焊接按照相应的管线焊接施工规范施工，那么进行100%射线探伤时，就可以使把焊缝返修率控制在3%以下。
由于成本和维护费用比较低，并且质量有所保证，焊条电弧焊是大多数项目承包商的首选。
2.手工钨极氩弧焊（TIG）
手工钨极氩弧焊多用于小口徑管或薄壁管的焊接工程。在一般情况下，不锈钢管多采用氩弧焊，因为此方法可以减弱外部环境对焊缝根部的腐蚀。而对于铬、钼钢来说，氩弧焊又有着不同的功效，其可以防止根焊开裂又能保证焊透焊缝根部。但是TIG焊也有着其弊端，其成本比较高，也受环境的影响，不宜在野外施工。手工钨极氩弧焊根据不同的環境状况和不同的要求也有不同的处理方式，有的采用手工钨极氩弧焊打底、其他工艺方法做主体，有的全采用手工钨极氩弧焊。手工钨极氩弧焊的工艺参数不能想当然的确定，要依据坡口尺寸、坡口型式以及管材厚度等多方面来确定。
3.埋弧自动焊优先原则
埋弧自动焊的进行在为管道专设的管子焊接站来完成。如果想减少主干线上的焊缝施工数量，可以在靠近现场的地方焊好两根管子，此种方法一般可以将施工数量减少将近原来数量的一半之多，很大程度上缩短了管道铺设的工作周期。在管道安装焊接技术中，埋弧自动焊的高质量性和高效率性是不容置否的。如果经济条件不允许，直径小于或等于406mm、壁厚不低于9.5mm，铺设距离又很长的管线，埋弧自动焊一般推举为最佳选择。但是我们都知道，不是所有的选择都具有绝对性，埋弧自动焊亦是如此。在埋弧自动焊选择时有时还需考虑路况是否允许、运输双联管或三联管的道路是否可行，是否具备运输长于25m双联管的条件，如果忽略这些因素，埋弧自动焊即使再高效性在此时也会不具有任何效力。因此，对于直径小于或等于406mm的管道，大壁厚的长输管线在运输方面不具有任何问题以及路况允许时，埋弧自动焊是双联管或三联管施工过程中最具备优势的选择，其能够保证施工的高效益和高质量。 4.药芯焊丝自保护半自动下向焊
在户外有风的场合，药芯焊丝自保护半自动焊技术是焊接技术的最佳选择。其的工作原理是依靠药芯在高温情况下分解释放出的大量气体来保护电弧和熔池，与此同时产生的少量熔渣对熔池和凝固焊缝金属也有一定的保护，这充分体现其高效性和优质性。我们都知道在焊接過程中接头众多，而药芯焊丝的连续工作的方式正好优化了此点，同时保证了焊接的质量、提高了劳动生产率。药芯焊丝存在很多的优点，其保证了工艺性能的优良性、成形的美观性和电弧的稳定性。而这些都是其适用于全位置管道焊接的优越条件。一定牌号的药芯焊丝含有的合适过渡元素的甄选在一定程度上能够提高力学冲击韧性。在进行野外工作时，多选择该方法，但此方法也存在一定的弊端，在打底焊时，焊根比较容易出现未熔合的现象，要想减小此现象发生的可能性要谨慎依据工艺规范参数实施焊接技术。
5.熔化极气体保护焊
熔化极活性气体保护焊在壁厚较大的长输管线在埋弧焊使用条件受到限制、直径超过609mm的情况下多被选择实施，它能确保了施工的高质量、高效益，能保证安装焊接的质量。在管线用于输送具有酸性的介质或者对韧性的要求比较高时，这种方法焊接高级别的钢管可获得稳定的焊接质量，因为其含氢量不高，其对焊丝的制造要求和成分也有着非常严格的要求。在野外作业时，要有一定的挡风设施。全位置焊接具有标志性的实例是管道环缝，其对控制系统和焊接装备有着很严格的要求。熔化极气体保护焊也存在一定的弊端，例如其设备目前维修难度很大、造价很高等。
以上就是本人对焊接方法的系统介绍，希望能为广大从事长输管道施工的决策人员和技术人员在焊接工艺和焊接材料选择上起到一定的技术指导作用。假如在焊接工作实施前，能够充分考慮，就能保证可以有效的解决焊接过程中出现的各种问题。同时运输管道的正确安装和焊接，可以保证管道运输工作的顺利实施。在科学技术发展迅猛的今天，管道的安装技术会越来越科技化、越来越完善。
参考文献
[1] 辛希贤.管线钢的焊接[J].焊接工艺，1997（2）：102-104.
[2] 李九生.石油管线的焊接工艺方案[J].焊接技术，2001（1）：23-27.
[3] 朱艳君译.焊缝金属屈服强度对550级管子环形焊缝断裂性能的影响[J].焊接的影响因素，1996（1）：56-58.