浅析油气管道焊接工艺技术及质量控制
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摘 要：今天，随着科学技术的发展，我国化工建设也在发生着日新月异的变化，工艺管道焊接技术也取得了长足进步。尤其是智能化工艺焊接技术问世以后，工艺管道焊接发展具备了坚实的科技基础，手工焊接―半自动化焊接―全自动化焊接。目前在全世界范围内，油气管道施工焊接上，应用较广泛的是气体保护半自动焊接技术。在今天，工艺管道焊接开始向高工作压力，厚管壁及大口径方向发展，油气管道焊接工艺的质量关系到了工程施工运行的整体质量好坏。由于某些客观因素的影响，油气管道运输，尤其是远程运输时，经常出现一些质量上的问题。因此，采用适当的技术措施，来对油气管道焊接工艺的质量加以控制，是非常有必要的。本文主要对油气管道焊接工艺技术和焊接质量控制措施进行论述。
关键词：管道 焊接工艺 质量
引言
在我国，东北地区和西北地区被探明有大量油气矿藏，这也是我国现代化发展资源的重要出产市场，由于我国地区发展的不均衡，矿产资源消费市场却大部分位于东南沿海地区和中南部地区的大中城市等人口密集地区，生产市场和消费市场分离，从而导致了一系列问题的产生，尤为明显的就是油气产品的输送成本居高不下，严重影响了地区经济发展，这是我国油气资源开发和使用的最大隐患。油气管道运输是解决相关难题的最有效的手段，与铁路运输相比，管道运输运量大、安全性更高，其建设投资成本和运输成本更是远低于其他方式。
一、焊接工艺
1、现场焊接的特点
在建筑工程现场焊接时，通常都是用对口器进行管口组对。施工单位为了能够提高施工效率，普遍采用在对好的管口下放置基础梁木或土堆的措施，这样做的好处是，在对前一个对接口进行焊接的同时，就可以开始进行下一个口的对接准备工作，这会产生很大的附加应力。同时由于工艺用钢管材料本身热胀冷缩的特性，在碰死口时最容易因附加应力而出问题。所以这样就要求焊工具有更精湛的技术，有更高的施工要求。同时，今天的管道工业方面都是有着较大压力的管道，同时管线直径也是越来越大，并且对工艺运行的安全有着更高的要求。
2、管道施工焊接方法
管道焊接最初是由手工完成，后来发展为半自动焊接，再到现在的自动化焊接技术。手工焊接的表现形式为，低氢焊条下向焊和纤维素焊条下向焊。在自动化焊接上，最著名的是前苏联的管道闪光对焊机，在前苏联工业大发展时期，管道闪光对焊机焊接大口径管道累计达六万公里，在前苏联工业发展史上写下了精彩的篇章。它的最明显的特点就是效率高，环境适应力非常出色。同时应用比较广泛的还有美国的循环多头气体保护管道自动焊接系统，由管端坡口机、内对口器与内焊机组合系统、外焊机三大部分组成。同时德国、法国等欧洲发达国家也都相继研制了了管道内外自动焊技术，此类技术方向已基本可以确定是世界建筑行业大口径管道自动焊技术发展的基本走向。
我国的钢质工艺管道环缝焊接技术也是经过了多次革新，七十年代时普遍应用手工焊接工艺技术，主要表现为低氢型焊条手工电弧焊上向焊技术，到了八十年代以后，我国引进推广手工电弧焊下向焊技术，包括了纤维素焊条和低氢型焊条下向焊技术，九十年代以后，我国开始推广自动保护药芯焊丝半自动焊技术，现在，我国大多数企业开始全面推广全位置自动焊工艺技术。
手工电弧焊上向焊技术是以往工艺管道焊接施工中主要采用的焊接方法，这项技术的特点是，管口组对间隙大，焊接时一般使用息弧操作法，焊接层的厚度较大，焊接工作效率相对较低。
手工电弧焊下向焊自八十年代时由我国引进，这项技术特点是，管口组对间隙小，焊接时采用大电流、多层快速焊接操作，此项技术很适合流水操作，焊接效率也相对来说比较高。由于焊接层厚度不大，通过后面焊层对前面焊层的热处理，环焊接头的韧性也有所提高。手工电弧焊接简单易行，下向焊和上向焊两种方法的有机结合及纤维素焊条良好的根焊适应性是目前比较可行的技术方法。
自动保护药芯焊丝半自动焊技术是从1990年以后才开始逐渐应用到工艺管道焊接施工中的，主要用途是填充和盖面。这种技术熔敷效率高，全位置成形好，并且极易适应环境，同时这项技术简单易懂，容易掌握，也是目前我国在工艺管道焊接施工方面应用比较广泛的焊接方法。
现代工艺管道用钢管的强度越来越大，管径增大，壁厚也增加了，施工人员在工艺管道施工时开始采用自动焊接技术。管道自动焊接技术工作效率高，工作强度相对也比较小，焊接时不容易受外界因素干扰，在现代化工艺管道建设中将继续被广泛应用。但我国的管道自动焊接技术目前还处在初级阶段，根部自动焊接的问题还没有真正处理好，管端坡口整形机等配套设施也并没有具备成熟使用的技术条件，因此自动焊接技术的应用还受到很大限制。
目前我国的自动焊根焊仍然是STT半自动焊接技术为主。STT半自动焊是二氧化碳气体保护焊接的一种，主要通过基值、峰值电流和电压的控制，使熔滴过渡更容易成型，焊接过程稳定，同时使得大口径管道根部焊环节单面焊双面成型更容易完成。
二、焊接材料及焊接设备
管道焊接施工焊接材料中使用比较广泛有纤维素型焊条、低氢型焊条、自保护药芯焊丝和二氧化碳气体保护实芯焊丝等。纤维素型下向焊条的药皮中有不少有机杂质，有较强的造气功能，在保护电弧和熔池时，也增加了电弧吹力，比较适用于全位置单面焊双面成形的情况。低氢型下向焊条的药皮中含有铁粉，可以适当提高熔敷的工作效率，同时对焊接接头的力学性能提高也有帮助。自动保护药芯焊丝是以药芯高温分解时释放出大量气体，对电弧及熔池进行保护，同时以熔渣保护熔池和凝固焊缝金属。二氧化碳气体保护实芯焊丝普遍用在STT半自动焊接工艺上和全位置自动焊接工艺方面。以前工艺管道焊接施工时使用的低氢型焊条和纤维素型焊条大多都要依赖于进口，现在国内也有部分公司相继开发了管道下向焊用纤维素型焊条焊条。
在使用普通直流焊机进行纤维素型焊条焊接时，很容易在小电流条件下出现一些小问题，如断流、粘条等。低氢型焊条对弧焊设备的要求较低，普通的直流弧焊设备就可以正常使用。在管道手工电弧焊上，比较具有代表性的焊机有美国的DC-400，山东济南奥太公司的ZX7-400ST等。而在工艺管道自动保护药芯焊丝焊接上，比较具有代表性的有美国的DC-400直流电源+LN-23P送丝机，四川熊谷ZD7-500电源+X6-90送丝机等。
在进行工艺管道二氧化碳气保护焊根焊时，美国的的STT型逆变电源+LN-742送丝机比较具有代表性。
而在自动化焊接方面，应用较为广泛的是英国诺瑞斯特自动外焊机、加拿大瑞莫斯自动外焊机。
三、管道焊接施工未来发展趋势。
随着时代的发展，建筑工程的质量要求越来越高，这也对工程材料的性能提出了更高的要求，工艺管道自然也不例外，管道用钢的性能也是越来越好。管道建设不断向高压力、长远距离、大口径、厚壁化方向发展，这就对焊接材料的质量提出了更高的要求，同时也要求对焊接方法的效率加以提高，并能确保环焊接头的坚韧性。
四、结语
随着科学技术的发展，未来的管道建设，将开始逐步过渡到熔化极气体保护焊接。采用手工电弧焊接和自动保护药芯焊丝半自动焊接相结合的技术，便于操作，方法灵活，环境适应力强，针对现代建筑工程中油气管道趋向于大口径和厚壁化的走向，以上方法也是非常实用的新型技术。
参考文献
[1]史耀武.油气长输管线焊接技术的新发展》摘自《2009能源工程焊接国际论坛论文集》
[2]刘法顺.长输管线对接环焊缝焊接缺陷的超声波识别与估判》摘自《中国科技信息》