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摘要：本文简单介绍了油田长输管道焊接技术及其弊端，并提出了对其质量控制的具体措施，有一定参考价值。
关键词：长输管道；焊接过程；质量控制
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
0 引言：油气田油气大多采用管道运输，这是一种既安全又经济的输送方式。为了提高运输量，常用办法就是提高输送压力、扩大管道的直径。并且管道的连接完全依靠焊接工艺来完成，因此在要求管材质量的同时，最为关键的就是对焊接质量的控制。
1长输管道的焊接工艺
1.1 传统的长输管道焊接技术工艺
在我国现阶段还明显存有许多传统的焊接技术，比如焊条、电弧焊和氩弧焊。这些方法在现代当下对石油和天然气的需要量增大的情况已经不能满足生产了，那么传统长输管道焊接是怎样的呢？
（1）我国长输管道焊接工艺在二十世纪七、八十年代都普遍传统主要以手工焊为主，一般是上向焊、下向纤维素焊条手工焊，由于这些方法为手工操作，因此效率低，耗时长，且焊接质量也受到了人工技能水平的制约。上向焊在当时抵抗恶劣环境的能力强；可实现大批量流水作业，效率高；采用多层焊接，焊接质量高。这一技术在很大程度上保证了管线焊接质量，但不足的是在焊接的中间过程需要换焊条，这个操作就会耽误时间；工艺上频繁起弧和熄弧，在起弧和熄弧点易产生未焊透、未熔合等缺陷；
（2）传统管道焊接工艺常以手工焊为主，焊接人员利用焊具和焊条对管道接口处进行焊接，这种方法效率极慢而且产生的缺陷较多，速度慢，耗费人力，而且精度和质量均达不到现代化焊接设备的要求，手工焊就不易在现代实用了。
（3）在我国二十世纪初期也使用了碳极电弧焊和气焊，同时代替了不少手工焊，电弧比较稳定，焊接质量进一步提高，使得手工的操作又上升了一个层次。但这种焊接工艺对焊接人员的焊接技术要去相对较高，焊接难度相对较大，所以操作不方便，效率也就不会提高。
（4）激光焊是为了管道在水下焊接的要求而创造的焊接工艺，这种激光焊能适应水下的水压和水流而使焊接顺利进行。但是在激光焊中要求焊件的装配精度较高，并且要求光束在两管道之间的位置不能有明显偏移，所以对控制系统的要求较高。而且激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。
1.2 传统长输管道焊接技术的弊端。
在传统焊接工艺上存在了许多弊端，已经不能满足当下对焊接技术的要求。其中有焊不透、未融合、带有气孔、夹渣等缺陷是常见的问题，此外有裂纹是最严重的缺陷。
1.2.1 管道焊接外部缺陷
外部缺陷可以用人们的肉眼看到管道之间有裂纹的痕迹或是管道缝之间没有融合没有焊透，管道之间有气孔和咬边等。
1.2.2 长输管道内部缺陷
内部缺陷用肉眼是看不出来的，必须得通过x射线或A型超声波来检测，包括内部含有气孔夹渣。是由于在焊接过程中氧化产生的气体来不及排出管体而残留在焊缝内部，所造成看不见的缺陷。
2. 施工人员的控制
人是决定焊接质量第一位的要素。从事压力管道受压元件焊接的焊工,经规定的基本知识和操作技能考试合格后,取得质量技术监督部门颁发的焊工合格证,且在有效期内方能进行相应项目的焊接工作。严禁无证从事焊接作业。施工企业必须与焊工签订劳动合同。
管工要对管口组对质量负责,确保管口表面质量,坡口尺寸,对口间隙,错边量控制在规定的范围内。SY-T4109-2006《石油天然气钢制管道无损检测》是等同采用API有关标准制定的,该标准第一次提出错边未焊透这一新的焊接缺陷概念,并将错边未焊透的长度单独进行焊缝质量评级,而且规定出现错边未焊透的X光底片不能评为Ⅰ级片。此外错边未焊透缺陷的返修是较为困难的。
另外,质检员要起到严格把关的作用。及时发现问题,及时给予纠正,及时反馈质量信息,防止不合格品发生。
焊接机组其他人员都必须围绕保证焊接质量这个中心,尽心、尽责、尽力做好本岗位工作。
3. 焊接设备和检验仪器工具
压力管道焊接所需的自动焊机、手弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等,应具备保证焊接质量的过程能力。
所有指示、测量、检验所使用的仪器、仪表,检验工具,如电流表、电压表、焊口检验尺、温湿度仪、风速仪、红外测温仪等等,都应通过周期检定合格,并在有效期内。
据我们的经验,焊机上电压表、电流表所指示的数值与焊点附近的真实数值是有一定的差距的,主要原因是焊接把线有一定的电阻而造成电压降。要比较准确地掌握焊接电流、电压值,我们的做法是用钳形电流表在焊点附近,对正在工作的焊接把线测量电流、电压数值。这样测量的数值是比较准确的。
4. 材料与焊材的控制
对构成长输管道的钢管、焊材、管件、法兰、阀门等压力管道元件,应采购取得压力管道元件制造许可证的厂家生产的产品,材料或焊材上的标记必须完整、清晰、牢固,质量证明书内容齐全、符合标准要求,质量证明书严禁用抄件,一般应为原件或复印后加盖有经销单位红色检验印章和经办人章的有效复印件,质量证明书上的品种、规格、批号等内容应与实物一致。
压力管道元件(含业主提供的材料)和辅助材料如阴极保护、防腐补口补伤材料等都应经检验合格,由材料质控责任工程师验证后,签署准用意见。我们将材料验证设置为“停点” ,旨在控制未经验证的压力管道元件,严禁紧急放行;经检验不合格的材料,严禁投入使用。
材料存放、保管、吊装、运输等应保证材料不受损伤。
焊材应有专设的库房存放,配备控制温度、湿度的设备和温、湿度测量仪器、仪表,保证存放条件满足工艺文件规定的要求。领用焊条应用焊条保温桶,当班用不完的焊条应回收,回收焊材应按规定经烘干后才能用于管道的焊接。
5. 焊接工艺文件的控制
焊接工艺评定、焊接施工措施方案或焊接作业指导书,是焊接施工必须严格遵守的“法律”文件。
在压力管道安装质保体系诸多控制点中,我们将焊接工艺评定设置为“停点”,不具备焊接工艺评定不得开焊。
焊接工艺评定的内容、数量要能覆盖长输管道线路、联头、返修、不同壁厚及爬坡管段等各种焊接工况。
焊接作业指导书依据焊接工艺评定来制定,焊接作业指导书中的焊接工艺参数应在焊接工艺评定规定的范围内。
焊接作业指导书应由焊接技术人员向焊接施工班组交底,交底的内容包括:焊接工艺参数,工艺流程,质量要求,检验方法,焊接环境要求,施工安全要求等。
6. 焊接环境控制
焊接环境直接影响焊接质量。当施焊环境出现下列任何一种情况,且无有效防护措施时,禁止施焊。
(1)雨雪天气;
(2)大气相对湿度大于90%;
(3)低氢型焊条电弧焊,风速大于5m/s;
(4)酸性焊条电弧焊,风速大于8m/s;
(5)自保护药芯焊丝半自动焊,风速大于8m/s;
(6)气体保护焊,风速大于2m/s;
(7)环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度。
7. 焊前及焊接检验检测控制
焊前焊接质检员应检查焊缝坡口表面状况、坡口角度、钝边、组对间隙、错边量等数据应符合工艺文件规定。监督施焊的全过程, 检查焊接工艺的执行情况,发现问题及时处理或向有关人员反馈。每条焊缝焊完后,焊工应按要求将飞溅、熔渣及肉眼可见的缺陷等清除干净,自检合格后,按规定进行焊口标识并做好记录,交焊接质检员确认和专检。焊接质检员对焊工自检合格后的焊缝进行外观检查。需要无损检测的焊缝由焊接质检员根据规定的探伤比例、施焊外观质检情况和焊接作业指导书的规定进行无损检测委托,严禁焊前指定待探的焊口。
对焊接咬边应予重视。焊接咬边将造成应力集中,而成为疲劳裂纹源,使管道早期疲劳断裂失效。目视法测量咬边深度只能由检验者凭经验来进行,对于内咬边的深度,通过X射线透照的方法来进行测量。咬边深度的测定,存在一定的误差。钢制管道焊缝咬边,应尽可能进行补焊、修磨,使焊缝与母材圆滑过渡,消除咬边对焊接接头性能的不利影响。
8. 焊缝返修控制
焊缝同一部位允许的返修次数应严格执行标准规范和设计的规定。返修由焊接工艺人员对需返修的缺陷,分析产生原因并编制返修工艺, 返修工艺应经相关责任工程师审批。
焊缝返修后应按返修工艺的要求进行焊接检验和无损检测。要求焊后热处理的管道焊缝,一般应在热处理前进行返修,如在热处理后返修,补焊后应做必要的热处理。
焊缝返修部位、返修次数、返修情况以及热处理报告应记入返修记录,并进入工程交工资料。
9. 结束语
长输管道焊接的现场情况复杂、施焊环境恶劣、焊缝数量较多,影响焊接质量的因素很多,只要对这些影响因素进行有效的控制,就能保证长输管道焊接质量满足标准规范和设计图纸的要求。我单位近十年来承建的长输管道工程,焊缝探伤一次合格率均在96%以上。
參考文献
[1] 秋占.于英姿.王乐生.油气长输管道的焊接技术[J].焊接技术,2009(1).
[2] 何小东.丁小军.高钢级油气输送管道环焊缝双丝焊接技术的应用[J].钢管,2007(3).
[3] 陈缨.油气田油气长输管道的焊接[J].科技创新导报.2008(30)
[4] 黄向红. 复合型下向焊焊接工艺及操作 术 [J]. 焊管.2011.5(34)
[5] 李 伟、郑 伟《对钢制管道对口错边量规定的认识》,《石油工程建设》2009年第5期
关键词：长输管道；焊接过程；质量控制
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
0 引言：油气田油气大多采用管道运输，这是一种既安全又经济的输送方式。为了提高运输量，常用办法就是提高输送压力、扩大管道的直径。并且管道的连接完全依靠焊接工艺来完成，因此在要求管材质量的同时，最为关键的就是对焊接质量的控制。
1长输管道的焊接工艺
1.1 传统的长输管道焊接技术工艺
在我国现阶段还明显存有许多传统的焊接技术，比如焊条、电弧焊和氩弧焊。这些方法在现代当下对石油和天然气的需要量增大的情况已经不能满足生产了，那么传统长输管道焊接是怎样的呢？
（1）我国长输管道焊接工艺在二十世纪七、八十年代都普遍传统主要以手工焊为主，一般是上向焊、下向纤维素焊条手工焊，由于这些方法为手工操作，因此效率低，耗时长，且焊接质量也受到了人工技能水平的制约。上向焊在当时抵抗恶劣环境的能力强；可实现大批量流水作业，效率高；采用多层焊接，焊接质量高。这一技术在很大程度上保证了管线焊接质量，但不足的是在焊接的中间过程需要换焊条，这个操作就会耽误时间；工艺上频繁起弧和熄弧，在起弧和熄弧点易产生未焊透、未熔合等缺陷；
（2）传统管道焊接工艺常以手工焊为主，焊接人员利用焊具和焊条对管道接口处进行焊接，这种方法效率极慢而且产生的缺陷较多，速度慢，耗费人力，而且精度和质量均达不到现代化焊接设备的要求，手工焊就不易在现代实用了。
（3）在我国二十世纪初期也使用了碳极电弧焊和气焊，同时代替了不少手工焊，电弧比较稳定，焊接质量进一步提高，使得手工的操作又上升了一个层次。但这种焊接工艺对焊接人员的焊接技术要去相对较高，焊接难度相对较大，所以操作不方便，效率也就不会提高。
（4）激光焊是为了管道在水下焊接的要求而创造的焊接工艺，这种激光焊能适应水下的水压和水流而使焊接顺利进行。但是在激光焊中要求焊件的装配精度较高，并且要求光束在两管道之间的位置不能有明显偏移，所以对控制系统的要求较高。而且激光器及其相关系统的成本较高，一次性投资较大。
1.2 传统长输管道焊接技术的弊端。
在传统焊接工艺上存在了许多弊端，已经不能满足当下对焊接技术的要求。其中有焊不透、未融合、带有气孔、夹渣等缺陷是常见的问题，此外有裂纹是最严重的缺陷。
1.2.1 管道焊接外部缺陷
外部缺陷可以用人们的肉眼看到管道之间有裂纹的痕迹或是管道缝之间没有融合没有焊透，管道之间有气孔和咬边等。
1.2.2 长输管道内部缺陷
内部缺陷用肉眼是看不出来的，必须得通过x射线或A型超声波来检测，包括内部含有气孔夹渣。是由于在焊接过程中氧化产生的气体来不及排出管体而残留在焊缝内部，所造成看不见的缺陷。
2. 施工人员的控制
人是决定焊接质量第一位的要素。从事压力管道受压元件焊接的焊工,经规定的基本知识和操作技能考试合格后,取得质量技术监督部门颁发的焊工合格证,且在有效期内方能进行相应项目的焊接工作。严禁无证从事焊接作业。施工企业必须与焊工签订劳动合同。
管工要对管口组对质量负责,确保管口表面质量,坡口尺寸,对口间隙,错边量控制在规定的范围内。SY-T4109-2006《石油天然气钢制管道无损检测》是等同采用API有关标准制定的,该标准第一次提出错边未焊透这一新的焊接缺陷概念,并将错边未焊透的长度单独进行焊缝质量评级,而且规定出现错边未焊透的X光底片不能评为Ⅰ级片。此外错边未焊透缺陷的返修是较为困难的。
另外,质检员要起到严格把关的作用。及时发现问题,及时给予纠正,及时反馈质量信息,防止不合格品发生。
焊接机组其他人员都必须围绕保证焊接质量这个中心,尽心、尽责、尽力做好本岗位工作。
3. 焊接设备和检验仪器工具
压力管道焊接所需的自动焊机、手弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等,应具备保证焊接质量的过程能力。
所有指示、测量、检验所使用的仪器、仪表,检验工具,如电流表、电压表、焊口检验尺、温湿度仪、风速仪、红外测温仪等等,都应通过周期检定合格,并在有效期内。
据我们的经验,焊机上电压表、电流表所指示的数值与焊点附近的真实数值是有一定的差距的,主要原因是焊接把线有一定的电阻而造成电压降。要比较准确地掌握焊接电流、电压值,我们的做法是用钳形电流表在焊点附近,对正在工作的焊接把线测量电流、电压数值。这样测量的数值是比较准确的。
4. 材料与焊材的控制
对构成长输管道的钢管、焊材、管件、法兰、阀门等压力管道元件,应采购取得压力管道元件制造许可证的厂家生产的产品,材料或焊材上的标记必须完整、清晰、牢固,质量证明书内容齐全、符合标准要求,质量证明书严禁用抄件,一般应为原件或复印后加盖有经销单位红色检验印章和经办人章的有效复印件,质量证明书上的品种、规格、批号等内容应与实物一致。
压力管道元件(含业主提供的材料)和辅助材料如阴极保护、防腐补口补伤材料等都应经检验合格,由材料质控责任工程师验证后,签署准用意见。我们将材料验证设置为“停点” ,旨在控制未经验证的压力管道元件,严禁紧急放行;经检验不合格的材料,严禁投入使用。
材料存放、保管、吊装、运输等应保证材料不受损伤。
焊材应有专设的库房存放,配备控制温度、湿度的设备和温、湿度测量仪器、仪表,保证存放条件满足工艺文件规定的要求。领用焊条应用焊条保温桶,当班用不完的焊条应回收,回收焊材应按规定经烘干后才能用于管道的焊接。
5. 焊接工艺文件的控制
焊接工艺评定、焊接施工措施方案或焊接作业指导书,是焊接施工必须严格遵守的“法律”文件。
在压力管道安装质保体系诸多控制点中,我们将焊接工艺评定设置为“停点”,不具备焊接工艺评定不得开焊。
焊接工艺评定的内容、数量要能覆盖长输管道线路、联头、返修、不同壁厚及爬坡管段等各种焊接工况。
焊接作业指导书依据焊接工艺评定来制定,焊接作业指导书中的焊接工艺参数应在焊接工艺评定规定的范围内。
焊接作业指导书应由焊接技术人员向焊接施工班组交底,交底的内容包括:焊接工艺参数,工艺流程,质量要求,检验方法,焊接环境要求,施工安全要求等。
6. 焊接环境控制
焊接环境直接影响焊接质量。当施焊环境出现下列任何一种情况,且无有效防护措施时,禁止施焊。
(1)雨雪天气;
(2)大气相对湿度大于90%;
(3)低氢型焊条电弧焊,风速大于5m/s;
(4)酸性焊条电弧焊,风速大于8m/s;
(5)自保护药芯焊丝半自动焊,风速大于8m/s;
(6)气体保护焊,风速大于2m/s;
(7)环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度。
7. 焊前及焊接检验检测控制
焊前焊接质检员应检查焊缝坡口表面状况、坡口角度、钝边、组对间隙、错边量等数据应符合工艺文件规定。监督施焊的全过程, 检查焊接工艺的执行情况,发现问题及时处理或向有关人员反馈。每条焊缝焊完后,焊工应按要求将飞溅、熔渣及肉眼可见的缺陷等清除干净,自检合格后,按规定进行焊口标识并做好记录,交焊接质检员确认和专检。焊接质检员对焊工自检合格后的焊缝进行外观检查。需要无损检测的焊缝由焊接质检员根据规定的探伤比例、施焊外观质检情况和焊接作业指导书的规定进行无损检测委托,严禁焊前指定待探的焊口。
对焊接咬边应予重视。焊接咬边将造成应力集中,而成为疲劳裂纹源,使管道早期疲劳断裂失效。目视法测量咬边深度只能由检验者凭经验来进行,对于内咬边的深度,通过X射线透照的方法来进行测量。咬边深度的测定,存在一定的误差。钢制管道焊缝咬边,应尽可能进行补焊、修磨,使焊缝与母材圆滑过渡,消除咬边对焊接接头性能的不利影响。
8. 焊缝返修控制
焊缝同一部位允许的返修次数应严格执行标准规范和设计的规定。返修由焊接工艺人员对需返修的缺陷,分析产生原因并编制返修工艺, 返修工艺应经相关责任工程师审批。
焊缝返修后应按返修工艺的要求进行焊接检验和无损检测。要求焊后热处理的管道焊缝,一般应在热处理前进行返修,如在热处理后返修,补焊后应做必要的热处理。
焊缝返修部位、返修次数、返修情况以及热处理报告应记入返修记录,并进入工程交工资料。
9. 结束语
长输管道焊接的现场情况复杂、施焊环境恶劣、焊缝数量较多,影响焊接质量的因素很多,只要对这些影响因素进行有效的控制,就能保证长输管道焊接质量满足标准规范和设计图纸的要求。我单位近十年来承建的长输管道工程,焊缝探伤一次合格率均在96%以上。
參考文献
[1] 秋占.于英姿.王乐生.油气长输管道的焊接技术[J].焊接技术,2009(1).
[2] 何小东.丁小军.高钢级油气输送管道环焊缝双丝焊接技术的应用[J].钢管,2007(3).
[3] 陈缨.油气田油气长输管道的焊接[J].科技创新导报.2008(30)
[4] 黄向红. 复合型下向焊焊接工艺及操作 术 [J]. 焊管.2011.5(34)
[5] 李 伟、郑 伟《对钢制管道对口错边量规定的认识》,《石油工程建设》2009年第5期