海洋石油工程配管管線焊接常規控制

毛曉軍

（海洋石油工程股份有限公司,天津 300452）

1 海洋石油工程配管管線焊接鋼管技術介紹

1.1 手工焊

1.1.1 焊條電弧焊

海洋石油平臺中的配管管線施工中，很多都采用的是焊條電弧焊，根據這種焊接工藝的應用情況，此焊接方式下的應用流程簡單，可在多種場景下都得到有效的利用[1]，有著高度的靈活性，當在管線焊接作業中面臨的是單件、 不規則、任意空間位置、 無法開展機械化作業的焊接任務時，就可采用這種焊接工藝。 在很多管線焊接作業下都可以采用這種焊接技術。 但焊條電弧焊在當下也存在著一定的技術不足，就是隨著管線焊接標準的日漸提高， 焊條電弧焊的熔敷效率、力學性能等方面還存在很大的技術改進空間。 焊條電弧焊可選用纖維素型焊條和低氫型焊條，可使得焊接質量有所保障。

1.1.2 手工鎢極氬弧焊

手工鎢極氬弧焊的焊接工藝下，焊接質量更有保障，且這種焊接工藝進行時，背部不存在任何的焊渣，當在焊接過程中面臨的是站場壓縮機進出口、球閥設備、小管徑和薄壁厚工藝管道的焊接任務時，一般就可采用這一焊接工藝。 氬弧焊焊接工藝下， 還存在內填絲與外填絲的區分，前者在打底和填充中非常有效，在開展施工作業時的電流偏大，焊絲頭處于坡口正面，具體的焊接工作開展時，焊接作業人員左手捏焊絲，持續送進熔池來完成焊接作業， 為達到焊接技術標準，坡口間隙要小一些或者不存在任何的間隙，在焊道的填充方面可達到預期的應用效果[2]。 其次，內填絲在打底焊的應用中非常有效，具體的焊接工作實施中，作業人員用拇指、食指或者中指來配合送絲作業， 而在焊絲方向的控制方面，需利用小指或者無名指來將焊絲夾住，焊絲與坡口內側鈍邊緊密貼合，焊接工作開展時，焊絲與鈍邊保持熔化和焊接的同步性，且在這一焊接作業下，必須要確保坡口間隙要超過焊絲直徑。 以焊槍移動方向和送絲位置作為區分，包含有左焊法和右焊法[3]。

CO2管道懸臂自動焊同樣是管線焊接中十分常用的焊接工藝，尤其是在車間預制焊接直管作業中，這種焊接作業的優勢和效果是其他工藝所難以比擬的，可有效發揮其良好的保護性能[4]。 因為CO2的密度偏大，受電弧加熱作用后，將表現出明顯的體積膨脹特點。因此，CO2管道懸臂自動焊可有效地在隔離空氣保護焊接熔池、電弧上的作用突出。當然，CO2管道懸臂自動焊的高效性也相對突出，因為在焊接作業實施時配備的是專門的CO2設備，在開展焊接任務的過程中，該設備可配合固定軌道在其上保持正確的行走方向和路線，利用懸臂來保持焊槍的固定性，噴嘴在焊口中間的左右擺動，也就使得焊道中的填充金屬有所增多。 總體上看，這種焊接工藝下的穿透力和熔深都相對大一些， 焊絲表現出更高的熔化率，熔敷速度快，也會表現出一定的工藝不足，就是打底焊接的效果不理想，需與手工氬弧焊打底等有效結合起來使用。

1.2 半自動焊

1.2.1 自保護藥芯焊絲半自動焊

自保護藥芯焊絲半自動焊同樣也是管線焊接中十分常用的焊接工藝， 在開展焊接工作的過程中，需配置半自動焊機與自動送絲機，由這兩種設備來輔助焊接作業的完成， 焊接工作開展時，從管頂施焊直到管底，整個焊接過程中不涉及焊條的更換，基本上不會出現斷弧的問題，焊接時間消耗短且焊接接頭缺陷較少出現。 當在管線焊接時采用的是這種焊接工藝， 不存在氣體保護， 為提高焊接效果， 即使外部風速較大，也可同步開展施焊任務，焊接過程中不需進行氣體保護設施、防風棚的布設，在野外焊接中十分有效[5]。

1.2.2 CO2氣保護半自動焊

CO2氣保護半自動焊的適用范圍廣， 且有著極高的靈活性，即使面臨的是空間任何位置的焊接工作，也能夠利用這種焊接工藝來完成，當然，這種焊接工藝也同樣表現出較強的抗銹和抗油能力，可抑制銹蝕或者油所導致的氣孔所造成的焊接缺陷。 再加上CO2存在極強的氧化特性，在利用這種焊接工藝時，焊縫處的含氫量也就得到了有效的控制，焊接效果相對理想。

1.3 自動焊

自動焊在海洋石油工程配管管線的焊接作業中也十分常用，根據其應用效果，在大口徑、大壁厚管道中更為適用， 可達到預期的焊接效果，從整個的焊接流程來看，自動焊為大機組流水作業，焊接過程中的質量相對穩定，整體的焊接處理更為便捷且高效。 與國外相比，我國自動焊的起步較晚，在多年的發展中取得了良好的技術成效，在根焊、填充和蓋面焊方面均可采用自動焊工藝[6]。 自動根焊過程中需配備自動內焊機或者外焊機來完成單面焊雙面成型。 內焊機的應用范圍相對有限，只有在特定的管徑條件下才能夠使用，且這一設備的投資偏高，但是，焊接效率卻異常高， 因為內焊機的焊接作業為鋼管內焊接，環境風速對于焊接效果的干擾較小。

經過一個多世紀的發展，通過幾代學者的努力，西夏研究不斷深入，研究內容從語言文字擴展到西夏的歷史文化、考古、經濟、軍事等更加廣泛的領域。中華人民共和國成立后，在1982—1983年間，內蒙古文物考古研究所等組成聯合考古隊，正式發掘了黑城，弄清了地層關系和城市布局情況，發現了大量文書和其他文物，文書中有漢文、西夏文、蒙古文、藏文、古阿拉伯文等各種民族文字，為研究黑城以及西夏、元朝社會歷史和文化，提供了極為寶貴的文獻資料，黑城也成為全國重點文物保護單位。

2 焊接過程控制

2.1 焊前過程前的質量檢查

2.1.1 母材清理及端部準備

海洋石油平臺配管管線的焊接作業實施之前， 專業的焊接作業人員要加強對母材的清理，并做好端部的準備工作。 只有選定的母材達到了工藝標準，才能夠在焊接規范下保障焊接效果[7]。母材選擇應從材質、 尺寸和級別的角度出發，使得焊接作業進行時， 母材匹配度可達到標準，在選定了母材管線以后，有關人員應進行管線端部的有效處理，當焊接端部兩側、內外表面清理干凈以后，方可按照相應的焊接規范來進行焊接作業。 端部準備主要是要進行油漆、污漬、氧化皮、灰塵等的清理。

2.1.2 填充金屬匹配選擇

焊接作業的進行中，填充金屬的選擇同樣會影響到焊接作業效果， 實際的焊接工作開展時，填充物質的使用主要是為了對管線兩端的金屬熔敷物質加以有效連接， 填充物質的選擇方面，應考慮母材管線強度、韌性等各項指標。 在對應的配管管線焊接作業進行時， 結合焊接工藝與方法，一般都有明確的關于填充金屬級別、牌號等的參數規定，對于兩種或者兩種以上的焊接工藝，也會給出不同的填充金屬類別、直徑，焊接作業的實施之前，應選用與母材完全匹配的填充金屬。

2.1.3 焊工或焊接操作工資質的選擇

海洋石油工程配管管線焊接質量同樣會受到作業人員專業水平的影響，因此，盡可能減少由于人工操作不當所導致的焊接質量問題，在正式的焊接作業實施之前，應結合配管管線的焊接工藝要求和標準， 加強焊接作業人員的配置，盡可能選用專業素質高且資質足的焊接作業人員來負責焊接工作。 不論是哪個崗位上的焊接作業人員，都應該對焊接作業規范、工藝標準等有清晰詳細的了解，掌握各個焊接工藝要點，使得在后續的焊接作業進行中，能夠開展規范化的焊接作業。

2.1.4 其他焊接條件的檢查

焊接施工作業前期，同樣需做好其他焊接條件的檢查，如對焊接設備有效期限、焊接方法所使用的保護氣體或者焊接環境，都應該開展全方位檢查，給后續的焊接作業實施提供相對理想的條件。

2.2 焊接過程中的質量控制

2.2.1 管線組對對準

管線焊接作業的具體實施中，管線組對準尤為關鍵，當在現場的焊接作業進行時，管線尺寸嚴格按照圖紙選定以后，要安排專業的施工人員來進行端口的打磨，在打磨完全達到了相應的標準后，開展對準組對處理。 待連接組件應保障對中良好， 接頭內表面錯皮需在工藝標準范圍內，一旦焊縫外表面不在一條直線范圍內，可在外表面焊縫中開展平穩過渡，兩側連接接頭部位的間隙要科學控制。

2.2.2 管線預熱焊接

預熱是焊接作業中的一道關鍵工序，對焊接作業而言，預熱工作的進行可使得高溫或者焊接作業中的急劇熱梯度對焊接部位的不利影響大大降低，對大部分母材、填充金屬和焊接工藝中，預熱工作都十分重要。 但具體的預熱作業實施中，需根據母材特性或者焊接工藝標準，來做好預熱溫度的科學控制， 且要結合焊接部位的大小，來進行預熱區域的選定。 通常情況下，預熱區域應適當延伸到焊縫區域兩側25mm 范圍以外。

2.2.3 焊接點焊定位

針對接頭根部的定位焊縫，在焊接工作的開展時，應采用與焊接工藝標準中所規定的與打底焊縫相一致的填充金屬， 為提高焊接作業質量，需選擇高素質的焊接作業人員來從事此處的焊接任務，但需注意點焊個數的控制、位置的選擇。

2.2.4 焊接過程中控制

焊接過程中，各個焊接人員要遵守規范化焊接標準，專業的檢驗人員要對焊接填充各層過程中的電流、電壓、焊接溫度、填充速度等各個參數都加以全面監測，一旦出現了異常情況，焊接作業人員要及時進行有效的處理。 對部分合金材料的焊接作業而言， 應保持端口兩端位置的密閉性，如雙相不銹鋼、超級雙相不銹鋼等材料，在焊接作業實施中，除了要密閉端口兩端位置，還需利用惰性氣體來排出內部的氧氣，使得氧含量能夠達到焊接規范。

3 提高海洋石油工程配管管線焊接質量的主要途徑

3.1 根據作業環境選擇合適的焊接工藝

海洋石油工程配管管線的焊接作業中，可選用的焊接工藝和技術種類較多，為確保管線焊接質量目標的實現，專業的焊接作業人員要根據現場的作業環境，來進行焊接工藝的科學選擇。 因為海洋環境的特殊性，使得焊接工藝選擇時應做好作業環境的調查， 當選定了焊接工藝以后，進行工藝流程的科學設計[8]。

3.2 完善焊接作業的管理制度

為解決配管管線焊接中的各種質量問題，各個企業在參與海洋石油工程項目的過程中，都應該針對焊接作業來制定完善的質量管理制度，使得參與焊接作業的技術人員、施工人員和管理人員都能夠嚴格遵循這些制度規定。 焊接作業本身的技術難度就高，海洋石油工程配管管線的焊接作業，面臨著作業量大、工作人員和地點的流動性強等特點，在焊接作業時經常會出現責任劃分不清晰的現象。 因此，為減少焊接作業中的各種問題，在焊接作業質量管理制度中，應明確細分相應的管理責任，并根據焊接作業工作量，將現場的作業人員劃分為多個小組，并科學安排每個小組成員的工作任務， 經由崗位人員的嚴格落實，來提高崗位人員的工作水平，確保焊接作業效果。

3.4 充分重視機具管理

海洋石油工程的配管管線焊接作業開展時，也常常需借助相應的設備和工具來完成焊接任務。 因此，在焊接的質量控制中，同樣要重視和加強機具管理。 日常的工作中，專業人員要對焊接機具加以有效檢修與維護，確保焊接機具的使用性能可滿足焊接作業要求。 整個的焊接工作開展中，應正確操作各種的焊接機具，避免機具操作不當所引起的焊接問題[9]。

3.5 提高安全性

配管管線的焊接作業進行中，同樣要加強安全管理，參與焊接作業的全部施工人員、管理人員都需要嚴格遵守相應的操作規范。 1）每個焊接崗位上的施工人員應有足夠的安全意識，熟悉管線焊接的各個步驟和要點， 遵守安全施工的要求[10]。2） 焊接施工人員在自身的工作崗位上不斷積累其工作經驗，掌握最新的管線焊接工藝、安全規范，定期參與企業所組織的安全技能培訓，在培訓過程中使得作業人員掌握更多的安全要點，提升其焊接操作規范性。

4 總結

海洋石油工程配管管線的施工作業難度較大，因為有著極高的焊接工藝標準，為全面提升各種管線的焊接作業水平，保持配管管線連接的科學性，焊接作業進行時都應該開展全過程的質量控制。 未來隨著焊接工藝的全面進步，可從焊接過程中的揚塵、輻射和噪聲控制出發，加快焊接工藝的創新，推進焊接的自動化、智能化發展。