我国长输管道焊接工程

我国长输管道焊接工程

1.概况西气东输工程是横贯我国东西部地区，从新疆，经过九个省、市自治区到达上海市西部白鹤镇，全长3900km，管径965～1016mm，管壁厚分别为17.5mm、21mm和26.2mm，钢级X70，输气压力10MPa，年输气量120×108m3石油天然气。这是我国迄今为止规模最大的长输管道工程。该工程采用APISpee5LX70级钢管，一级地区采用螺旋缝埋弧焊钢管，壁厚为14.6mm，二、三、四级地区使用直缝埋弧焊钢管（VOEJCOE钢管），壁厚为17.5mm、21mm 和26.2mm。我国在过去长输管道的施工实践中，积累了一定经验，例如1999建设施工的大港－永清输气管道，采用钢级X60，规格ф770mm×7.9mm，长103km，采用英国NOREAST外焊机进行焊接，X射线探伤拍片一次合格率97.8％，在2000年涩宁兰输气管道钢级X70试验段长4.12km（ф660mm×10.3mm）中采用全自动焊技术，X射线探伤拍片一次合格率97％。另外在河南的义马管线上应用了管道研究院开发的管道全位置自动外焊机APW-Ⅱ，使得西气东输管道工程具备了采用全自动焊接技术的条件。根据西气东输工程长距离、大管、大壁厚等施工特点，若单靠国内传统的焊条电弧焊和近几年应用成熟的自保护药芯焊丝半自动焊，工人劳动强度大，生产效率低，施工进度很慢。适应西气东输长输管线施工需要，必须采用全自动焊技术，科研部门和施工单位在前几年就对管道全自动焊接进行了积极探索和研究。西气东输工程长输管道，有2700km，处于平原、戈壁和沙漠地带，地势开阔平坦，适宜应用自动焊机组进行大流水作业。鉴于上述原因，西气东输工程管道焊接确定采用全自动、半自动为主，手工电弧焊为辅的焊接方法。

1)焊接工艺

（1）焊接方法西气东输工程中采用的自动气体保护焊方法以根焊部位不同分类，主要有以下两种。

①内焊机管内根焊+自动气体保护焊在管外填充盖面焊。

②半自动气体保护焊根+自动气体保护焊在管外填充盖面焊。按照设备的配套使用，现场应用有如下几种（下面所列焊接设备均为气体保护焊机）。

A.STT半自动根焊+APW-Ⅱ自动焊。共焊接X70钢（ф1016mm×14.6mm）焊口890道；（ф1016mm×17.5）焊口362道，合计4.104km，焊接一次拍片合格率95％。STT——美国林肯公司的STT逆变电源，配用STTR-10送丝机。APW-Ⅱ——国产全位置管道自动焊机，以直流脉宽调速为基础，主要适用于大、中口径管道外环缝热焊道、填充焊道、盖面焊道的焊接，焊丝直径0.9mm、1.0mm、1.2mm。设备包括焊接电源（IGBT500A）、控制箱、焊接小车、操作盒、轨道五部分，混合气体（80％Ar+20％CO2）。

B.PWT-CWS.02NRT外自动根焊+PAW自动外焊机填充、盖面焊（用于焊接壁厚14.6mm、

17.5mm管道）。PWT-CWS.02NRT焊机是意大利PWT公司生产的一种由计算机实施控制的MIG/MAG焊接系统，它的特点是：对焊接熔池可控性调节，有效保证焊接质量；同时完成根焊和填充、盖面焊，既克服内焊机受管径限制的弱点，又克服了半自动焊打底和手工焊打底的固有缺陷，适于管径大于406.4mm（16in）的各种壁厚管道的焊接；与STT半自动根焊和手工焊相比，其在焊接速度、焊接质量、降低焊工劳动强度方面具有明显的优势。PWT-CWS.02NRT由一台2×400内燃弧焊发电机、两个焊机电流控制单元、两个焊接小车控制单元、两台焊接小车、

两套焊枪冷却系统、一个焊接编程器、一大焊接保护气配比混合单元、焊接防风棚和一条轨道组成。该机计算机控制管道自动焊机技术特点：采用行走电机、送丝电机、摆动电机、焊枪横向调节电机、焊枪对中和纵向调节电机来控制焊接小车的焊接；计算机通过重力角度传感器控制管道环缝各点位置的工艺参数，该机还可通过焊机自带软件实现焊接工艺参数和焊接线能量计算。

C.NOREAST内焊机根焊+PAW2000外焊机填充、盖面焊。内焊机根焊采用的设备为英国NOREAST公司的IWM40-42型焊机；PAW2000是国产自动外焊机，焊接钢管规格为

ф1016mm×14.6mm，坡口X形，焊接速度40～50道吊胃口/日，最高60道口/日，ATU探伤一次合格率98％～99％，共焊了160km。

D.STT半自动根焊+PAW2000外焊机填充、盖面焊。焊接钢管规格ф1016mm×17.5mm，坡口V形，在前40km中，日焊接20～25道口，最高30道口/日，焊接一次拍片合格率93％，焊接速度较慢，主要是使用本法时间较短，磨合不够。另外是管壁较厚，采用V形坡口焊缝填充金属量大，也影响焊接速度，后来改成复合坡口。

E.STT半自动根焊+NOREAST外焊机自动焊（用于14.6mm、17.5mm管壁的管道）。

F.PWT-CWS.02NRT自动焊根+NOREAST自动外焊机填充、盖面焊（用于14.6mm、17.5mm壁厚管道），PWT-CWS.02NRT焊机是意大利PWT 公司生产，由微机控制的管道全位置气体保护自动焊机。

（2）工艺装备及辅助设施在野外作业，现场焊接，必须配备如下设施及工艺装备。

①吊管机（兼作发电设备）。

②防风棚。气体保护焊允许施焊的环境风速不大于2m/s，当风速大于2m/s时，必须采取有效的防风措施，因此防风棚是否可靠直接关系到焊接质量。国内外采用的防风措施一般为吊装式防风棚。前几年国内几条管线用的是简易防风棚，不能折叠，没有底板，在地势不平处，棚壁底部与地面接触不严密，极易透风，影响气体保护效果，严重影响焊接质量。车外采用的防风棚带有底板并可折叠，防风效果好，当管道组装完毕，扣上防风棚，打开底板，焊工站在底板上焊接，形成一个独立的密封整体，不受地面起伏不平的影响，效果较好。

③坡口机（管端开坡口用）。

④中频感应加热器，烤炬预热器（预热用）。

⑤组对器、对管器（定位对接管子用）。

⑥焊缝探伤仪。

⑦测温仪，氧气、乙炔、氩气、CO2气瓶。

（3）焊接管材钢级及规格焊接钢管符合“APISpec5LX70”标准，直径ф1016mm×14.6mm，ф1016mm×17.5mm，分别符合《西气东输工程用螺旋缝埋弧焊管技术条件》（Q/SYXQ14-2002）和《西气东输工程用直缝埋弧焊管技术条件》（Q/SYXQ15-2002），国内供货的钢管厂家有宝鸡、华北、沙市、辽阳、珠江钢管厂等多家单位，其中华北的巨龙和珠钢钢管厂主要提供直缝埋弧焊钢管，生产钢管用X70卷板，部分实现国产化（产地宝钢和武钢），X70化学成分、力学性能参见管道金属材料。