石油管道輸氣管道焊接技術(shù)

長輸管道作為遠(yuǎn)距離油氣輸送的主要方式，隨著我國能源工業(yè)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，管道工程建設(shè)迅猛發(fā)展。截止2003年底，輸油氣管道累計長度45865Km，居世界第六位；其中原油管道15915 Km、天然氣管道21299 Km、成品油管道6525 Km、海底管道2126 Km�！拔鳉鈻|輸”、“冀寧聯(lián)絡(luò)線”、“陜京二線”、“西部管道”等國內(nèi)大型管道工程相繼建成投產(chǎn)或即將完工，27SiMn液壓鋼管跨國管道“中哈管線”也即將完工，高壓鍋爐鋼管與俄羅斯及鄰國、中亞等國的管線建設(shè)一直都在緊張籌劃中。據(jù)國家規(guī)劃，至2020年，16Mn 合金鋼管 我國油氣輸送管道基本形成分布合理、聯(lián)絡(luò)成網(wǎng)、互相調(diào)配、安全可靠、覆蓋全國主要區(qū)域的油氣管網(wǎng)，滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活需要。

　　管道施工中的環(huán)焊部位是失效事故的多發(fā)位置，管道焊接技術(shù)是施工中必須確保的關(guān)鍵技術(shù)，不僅直接關(guān)系到工程的焊接質(zhì)量、施工效率和成本，而且對管線運行期間的安全可靠性和經(jīng)濟(jì)效益也有重要影響。

　　因此，開展管道工程的焊接技術(shù)研究，提高焊接技術(shù)水平，是現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)、高效施工的必然要求。

　　1．管線鋼的焊接性

　　為了增加管道輸送量和降低工程成本、滿足越來越苛刻的使用條件要求，大口徑、耐高壓、薄壁化的高強韌性管線鋼是發(fā)展趨勢。國產(chǎn)高強X70管線鋼在“西氣東輸”工程中全面使用，X80目前僅在冀寧管道上成功試用。德國、加拿大等歐美國家已經(jīng)在陸地和海洋建設(shè)了很多X80管線；加拿大Trans Canada管道公司2002年完成了1km的φ1219mm×14.3mm的X100鋼管試驗段，Exxon Mobil公司于2004年在加拿大建成了X120鋼管的1.6km試驗段。

　　高強韌性管線鋼屬于低合金高強鋼、低碳或超低碳的微合金控軋鋼，采用了精煉技術(shù)、微合金鋼技術(shù)、控軋控冷技術(shù)、形變熱處理等先進(jìn)技術(shù)，這使得管材含碳量極低、潔凈度高、晶粒細(xì)化，具有較高的強韌性和良好的焊接性，尤其是焊接熱影響區(qū)冷裂紋敏感性大大降低，粗晶區(qū)韌性大幅度提高，進(jìn)一步適合高效率、大線能量的焊接工藝。

　　然而，新的問題隨之出現(xiàn)，如母材的低碳當(dāng)量高強度化使得冷裂紋從焊接熱影響區(qū)轉(zhuǎn)移到焊縫金屬中，多層焊接頭中的局部脆性區(qū)問題等。因此對于低合金高強鋼，應(yīng)注意焊縫金屬冷裂紋問題。對于大線能量焊接，必須對其焊接熱影響區(qū)組織與韌性進(jìn)行評定，特別要注意多層焊的局部脆性區(qū)問題。對于新發(fā)展的超細(xì)晶粒鋼，要采用高能量密度、低熱輸入的焊接工藝來防止焊接熱影響區(qū)晶粒的過分長大。

　　2．焊接材料

　　焊接材料的選擇是長輸管道焊接要考慮的一個重要方面，廣義上包括焊條、焊絲、焊劑和保護(hù)氣體，狹義上特指焊條和焊絲。

　　2.1 焊條

　　長輸管道焊接用焊條目前多采用全位置下向焊焊條和傳統(tǒng)的低氫型焊條，其執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 5117-1995、GB/T 5118-1995、AWS A5.1-91和AWS A5.5-96等。全位置下向焊焊條分為兩類：一類是高纖維素型的(基于管線鋼C、S、P含量較低，可以考慮使用)，這種焊條焊接工藝性能好、熔渣量少，并且吹力較大，防止了熔渣和鐵水的下淌，而且有較大的熔透能力和較快熔敷速度，在各種位置單面焊雙面成型效果好，適于根焊和熱焊，有代表性的如奧地利伯樂公司生產(chǎn)的BOHLER FOX CEL（AWS A5.1-91 E6010）和BOHLER FOX CEL 85（AWS A5.5-96 E8010—P1）焊條、美國林肯公司生產(chǎn)的FLEETWELD 5P+（AWS A5.1-91 E6010）和SHIELD ARC 70+（AWS A5.5-96 E8010—G）焊條、中船重工七二五所研制的SRE425G（AWS A5.1-91 E6010）、SRE505（AWS A5.5-96 E7010—G）和SRE555（AWS A5.5-96 E8010—G）焊條等。另一類是鐵粉低氫型下向焊條，該焊條凝固速度快、鐵水流動性和浸潤性好、全位置焊時不易下淌、焊后焊縫金屬韌性好、抗裂性好，適于各層的下向焊接，有代表性的如奧地利伯樂公司生產(chǎn)的BOHLER FOX BVD 85（AWS A5.5-96 E8018-G）焊條、美國林肯公司生產(chǎn)的LINCOLN LH D80（AWS A5.5-96 E8018-G）焊條。對于傳統(tǒng)的低氫型焊條因其全位置上向根焊時，工藝性能一般、引弧困難、電弧穩(wěn)定性差、飛濺較大、背面成型差、易氣孔，故目前一般不再采用，一般用于維搶修和返修焊接填充蓋面焊當(dāng)中，有代表性的如四川大西洋公司生產(chǎn)的CHE507GX(GB/T 5118-1995 E5015)、CHE557GX(GB/T 5118-1995 E5515)。上述常用高纖維素焊條規(guī)格一般為Φ3.2mm、Φ4.0mm，鐵粉低氫型焊條規(guī)格一般為Φ4.0mm，普通低氫型焊條規(guī)格一般為Φ3.2mm。

　　一般來講，σ0.5（0.2）≤415MPa輸油、輸水管道干線焊接可選擇高纖維素型焊條進(jìn)行各層焊接；輸氣管道或σ0.5＞415Mpa輸油管道干線焊接可采用高纖維素型焊條根焊、熱焊+低氫型下向焊條填充、蓋面的復(fù)合工藝。