张明辉
广东拓奇电力技术发展有限公司 510110
摘要：随着社会主义现代化建设，经济发展水平不断提升与进步，与此同时对于能源的需求量也在不断的增加，传统的能源资源已经无法满足当今社会发展的需求，针对新能源的开发必不可少。天然气作为一种能源，其中的优势逐渐显露出来。天然气管道的焊接是天然气能源开发过程中，必不可少的一道环节。焊接技术的成功与否关系到整个工程的工程质量、工程安全、施工成本、施工效率等等。本文从天然气管道焊接方法及特点出发，再对天然气管道焊接中的注意事项及难点进行讨论。
关键词：天然气管道；焊接技术；分析
前言：近年来，石油天然气发展速度非常之快，大口径、高压力输送的天然气管道已经逐渐发展趋势，但与此同时也给天然气管道的焊接带来了新挑战。另外，对于工程进度的要求越来越高，随之施工地点的搬迁也非常频繁，这与工厂生产产品相比，在管理、施工、质量方面增加了极大的难度。但是随着长期焊接实验与实践，天然气管道焊接技术逐渐成型，有自动焊、手动韩、半自动焊等形式，另外在焊接过程中的工艺要点、技术难点都有一定掌控。
一、天然气管道焊接技术手段以及特点
天然气管道焊接的原则是，保障焊接工程质量、提高焊接效率以及节约施工成本的投资。天然气管道焊接技术方法是多样的，因此在确定施工方案、选择焊接方法时，一定要从施工现场实际环境出发，另外还要考虑管道的直径、壁厚、材质等等因素。
下面对现今阶段天然气管道焊接技术中，比较常见的几种焊接方法进行介绍。
（一）手工焊技术
我国在上个世纪70年达开始推广传统焊接方法，手工电弧焊上向焊技术，后来逐渐发展到至今，更多的是使用手工电弧焊下向焊技术，手工下向焊的特点是，其引弧位置是管道中心，然后从上到下直到管道底部的中心，实施全位置的焊接。相对于传统的手工上向焊，手工下向焊可以节约更多焊接材料、劳动强度相对较低、焊接效率高、焊缝相对更美观、焊接质量更好等等优点。手工下向焊主要包括全纤维素手工下向焊、混合型手工下向焊、复合型下向焊技术三种，下面对此三种进行详细介绍。
1 全纤维素手下向焊
在天然气管道焊接中，全纤维素手工下向焊应用非常广泛。其应用主要针对的是天然气管道材质等级相对较低的管道，例如X70（L485）。所谓的全纤维素手下向焊，是指在天然气管道现场阻焊时，其填充焊、热焊、盖面焊、根焊等等，都使用的是纤维素焊条。
2 低氢手工下向焊
所谓的混合型手工下向焊是指，在天然气管道现场组焊时，填充焊以及盖面焊采用的是低氢型焊条，其热焊以及打底焊都采用的是纤维型焊条。此种焊接技术对环境温度有一定的要求，温度不能过高，因为其输送介质硫含量相对比较高，另外焊接接头必须要有一定的韧性。其更多的应用在钢管材质的焊接当中。
3 复合型下向焊技术
熔深相对较浅、热输比较低、焊道相对比较薄，这是复合型下向焊技术的特点。在天然气管道中，对于管道壁相较厚的焊接，主要采用的就是复合型下向焊技术。
（二）半自动焊技术
半自动焊接技术起初是我国在上个世纪90年代初期，从美国引进的技术。经过不断的更新与发展，一直使用到当今。半自动焊技术是当今天然气管道焊接当中最重要的焊接方法之一。相对于手动下向焊技术，半自动焊具有经济性好、焊接效率高、工艺容易掌握、焊接质量佳、劳动强度低的特点。但是半自动焊的缺点在于，在进行根焊时，其质量没有足够的保障。因此，半自动焊主要应用在盖面焊道以及填充焊道中。现今阶段，常用的半自动焊接技术主要有自保护药芯焊丝半自动焊、CO2活性气体保护焊两种。
1 自保护药芯焊丝半自动焊
工艺性能良好、成本低、焊接质量好、全位置成型良好以及良好的环境适应能力，这是自保护药芯焊丝半自动焊的主要特点。其主要运用在盖面焊接以及充填焊接之中。
2 CO2活性气体保护焊
高校、廉价、优质是CO2活性气体保护焊的主要特点。之前传统的短路过渡CO2焊最大的问题在于焊接时飞溅太大，解决不了成形与控制熔深的矛盾。而现在所运用的CO2活性气体保护焊属于STT半自动焊，当前这种焊接方式解决了之前飞溅大以及成形与控制熔深的矛盾，因为它通过电压控制以及精准的基值和峰值电流，使得焊接过程更加稳定。
（三）自动焊技术
焊接质量高、劳动强度相对较低、焊接效率相对较低这是自动焊接技术的主要特点。利用自动焊接技术进行管道焊接时，人为因素对其的影响非常小。另外，自动焊接技术，针对管道壁较厚以及大口径天然气管道的焊接利用比较多。下面对当前比较成熟的自动焊技术进行详细介绍。
1 电阻闪光对焊
电阻闪光对焊是自动焊技术当中最主要的形式之一。适应气候的能力强、经济性好、质量强，这是电阻闪光对接焊的特点。电阻闪光对焊是属于压力焊中的一种。其是通过强电流与低电压交流电的作用下，其中低压一般在12V左右，强电流一般在600~1200A。促使两个管段瞬间达到高温，使得其中金属蒸发以保护焊接区，在通过外加压力，最终实现焊接。此种自动焊接技术的缺点在于设备相对比较大，并且投资相对较高。
2 实芯焊丝气体保护自动焊接
对焊工的要求不是很高，这是实芯焊丝气体保护自动焊最大的特点，但是其缺点在于对环境有特别多的要求，例如天然气管道焊接施工场地在野外作业时，必须要有防风棚才可以进行。
3 药芯焊丝自动焊接
此种自动焊接手段又分成两种类型，一种叫做药芯焊丝自保和药芯焊丝气体保护焊。此种自动焊接手段的主要特点是经济性好、焊接韧性强、熔敷速度相对较快。其药芯材料主要有矿物材料、钛合金、还原剂、稳弧剂、造渣剂、透气剂、矿物材料等等。
二、天然气管道焊接中的注意事项及难点
（一）焊接人员
焊接人员是管道焊接施工过程中的主体，所以一定要针焊接人员建立焊接质量管理体系。根据管道焊接工艺要求，对员工进行专业培训、考试取证，使员工的技术水平符合施工规定。另外，焊接人员还必须要拥有，相关部门颁发的“焊工合格证”，以保障工程质量。
（二）焊前预热
焊前预热是焊接过程中不可缺少的一道工序。其主要是防止根部冷裂纹的出现，通过焊前预热使得母材应力状态减缓以及使根焊道的冷却速度降低。预热的方式一般采用，环形加热器，如图所示：
其预热的宽度不得小于50MM，预热的温度要根据焊接工艺流程的规定进行。测量预热温度大小，可以在管口外侧50MM处放一个红外线测温仪。
（三）焊道起弧与收弧
焊道到的起弧与收弧之间必须要错开30MM以上。必须在坡口内进行焊接起弧。每一个引弧点和接头必须要进行修磨在焊接之前。
（四）根焊完成后的修磨
根焊完成其表面一定会出现熔渣、缺陷、飞溅物以及焊缝凸高的地方，因此根焊后进行修磨是必须的，修磨工具一般是角向磨光机。另外要注意修磨是千万不可损坏管外的坡口形状，根焊与填充时间不得超过10分钟。
（五）防腐层的处理
在焊接进行中，一定要对防腐层进行保护，采取的措施一般为缠绕一周胶皮保护层，其保护层宽度要保持在800MM，主要防止焊接飞溅灼伤。
（六）焊材要求
在焊材的要求方面，首先焊才必须要拥有相应的合格证，复测报告等等。其次焊材表面必须要保障无锈蚀、无裂痕、光滑等等。另外在使用之前一定要对焊材进行相应的烘干，其具体的烘干要求如下表：
（七）针对P91钢的焊接
P91钢是天然气管道中常用到的材质。其优点在于管道壁比较薄，整体结构重量比较轻。但是在P91钢焊接性比较差，是天然气管道焊接中的难点。因为其属于高合金耐热钢，焊接完成后容易出现冷裂纹，或者接头出现脆化。因此，在进行P91钢焊接时一定要控制好热处理温度，使其时间适当延长，这样有助于接头常温冲击韧性的提高。另外还要选择相对较小的焊接电流，焊接层间温度不得大于300度，焊接厚度不能超过3MM.，最后延长焊后热处理恒温时间。
总结：天然气管道的焊接是天然气能源开发中非常重要的一个环节。整个工程的工程质量、施工成本、施工效率、运行期间的安全性都和天然气管道焊接技术密不可分。本文从天然气管道焊接方法及特点出发，再对天然气管道焊接中的注意事项及难点进行讨论。希望对天然气管道焊接技术起到推动的作用。
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论文作者:张明辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/18
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