长输管道焊接技术现状及其发展前景
http://www.weld21.com 2005-01-28 11:47 


  ——渗铜是否影响焊缝质量。法国DASA公司曾对X70管道做过一系列试验,试验管道规格为直径914×19毫米,试验条件是调整对口间隙加大、缩小间隙、调整焊接电流(常规电流和增大焊接电流15A)。对不同试件分别进行加载疲劳试验、常规力学试验、宽板拉伸试验。
  试验证明,加大间隙、增加电流,有渗铜现象;减小间隙无渗铜现象。不渗铜及极其微量渗铜的焊缝,完全满足设计要求;对于极端工艺,渗铜较严重的焊缝,轴向加载疲劳试验,未出现从渗铜的焊缝根部发生破坏现象;宽扳拉伸试验没有因根部渗铜对管子承载能力产生不利影响,瞬间过载试验失效也不是由根部渗铜引起的,而是由邻近部位塑性变形引起的。 法国试验结果完全证明铜衬垫渗铜问题可以由调整组对间隙和焊接电流来避免,即使恶劣条件下有渗铜现象,对管道焊缝不存在明显不利因素。
  ——内部成型尖锐金属的处理。铜衬外焊根部成型内部有尖锐金属问题,客观地讲,如果确实存在,会对通球扫线造成不利影响。事实上只要设备合理,其铜衬的动作形式、外形尺寸恰当,完全可以避免这一现象发生。当然,影响内成型不单是设备问题,对管子端部尺寸和形状也应有较严格要求,如管子端部不整(主要指的是错口),设备很难弥补这一缺陷而焊出好的焊道。石油天然气管道科学研究院在这一方面做了大量的工作,包括研究对口设备、调整合理的焊接参数以及错边量的大小等,通过一系列的研究说明,这一问题可以通过合理的工艺和严格的对口来解决。
  通过对这两种根焊方法比较,后者对管道现场焊接更适用,一是设备简单,不易出故障,二是成本低,三是易于焊工操作。
  (3)意大利PWT-NRT,是近两年才开发的新设备,仅应用在法国两条管道上。通过引进,在西气东输工程中应用之后,再对其做出评价。
  (4)俄、乌(前苏联)闪光焊方法。
  前苏联闪光焊是为乌依连戈到西欧管道走廊(直径1420)工程研制的。在20世纪70~80年代,开始推广应用闪光焊技术,据介绍该方法已焊接了万余公里管道。由于种种原因,20世纪90年代后一直没有应用。不过自1995年以后,俄罗斯又将这一方法提到日程上来,并就该方法完善了技术规程。2000年7月,管道局考察团到俄南部克拉斯诺达尔参观一条输油管道X65,直径1016×10.3采用的自动焊。管道局曾就西气东输工程和巴顿焊接研究所签了意向,如闪光焊工艺能满足西气东输工程,可订购其设备。
  该设备在西气东输工程中应用有两个关键问题,一是焊缝韧性,二是内部毛刺。
  ——焊缝韧性问题。巴顿所通过对西气东输工程板材试验,焊缝的韧性不能满足西气东输工程要求(单值56J、平均76J)。其试验结果是:焊态下两个试件仅为16J、19J,通过焊后热处理,分别是40.6J、64.5J,但俄罗斯规范要求焊缝韧性平均值为34.4J,单值29.45J。该规范乌克兰也在执行,说明X70管线在俄罗斯、乌克兰采用闪光焊是可行的。
  ——内部毛刺问题。采用专用设备进行内毛刺处理可以控制到余高高出母材0.5毫米以下。由于西气东输工程内减阻涂层的要求,毛刺除去以后,在向外清理时,会损坏涂层,这一问题,乌、俄均无好的解决办法。
  闪光焊的优点是不用焊材、对坡口无要求、焊缝区(接头)窄。但设备(直径1016,18吨左右)庞大,不利搬迁,尤其地形复杂时很难推广。不过可以应用到没有内涂层、冲击韧性要求低的管道工程中。
  (5)埋弧焊双联管技术。
  在西方国家,如中东、俄罗斯已经较普遍应用。在克拉斯诺达尔输油管道中应用该技术,大大减少了现场工作量。
  (6)半自动焊方法。
  虽然美国研究的设备、材料,但是美欧不允许应用,其原因据讲是材料中含有氟化物,焊接中析出氟,对人体、环保不利。从资料及交流中未见过其他国家和地区应用。但材料供应信息说明,东南亚、中东以及南美地区有所应用。
  3.西气东输工程试验段的情况:
  我国首次在西气东输工程中采用X70管材,管径、壁厚大(直径1016×14.6,17.5,21,26.2毫米)是国内长输管道前所未有的。
  (1)西部自动焊施工情况分析。
  a.自动焊应用:
  根焊采用进口NOREAST内焊机;
  外焊采用PAW2000和NOREAST外焊机;
  另外STT根焊作为根焊替补方案。
  自动焊配备:由于需要现场加工坡口,在原传统焊接方法配置的基础上增加了坡口机和专为加工坡口吊装的吊管机;根据壁厚和每道焊道厚度2毫米计算外自动焊机配备;根据工艺配备了防风棚和管口预热器。
  施工速度:设备在无故障的情况下,每天可焊接25~30道焊口。
  质量情况:由于第一次采用内焊机工艺、设备,操作工人有一个熟悉、适应过程,所以在开工伊始,合格率只有50%~60%,随着工人熟练程度的提高,合格率可达到95%左右。
  b.存在的问题:
  ——内焊机问题。
  内焊机功能较强,除具有焊接功能外,还具有对口功能;设备有液压、气路、保护气体、电、控制等系统,由于空间的限制,设备结构设计紧凑复杂。在现场应用过程中机械故障率较高,需要配备相当数量的备件和高水平的维修工来保证设备的正常运转。

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