管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件

管道焊接技術(shù)基本知識中國石油管道焊接培訓(xùn)中心呂向陽管道焊接技術(shù)基本知識1第一部分、基礎(chǔ)知識一、管道工程的發(fā)展趨勢及其對管線的要求鐵路、公路、航空、水運(yùn)與管道運(yùn)輸統(tǒng)稱為五大運(yùn)輸業(yè)。管道運(yùn)輸是最為經(jīng)濟(jì)、簡單的一種運(yùn)輸方式。特別是對于石油、天然氣等流體來說更為有效，其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、安全和不間斷。由于管道運(yùn)輸?shù)挠行?，目前它還作為煤、礦漿和其它固體物質(zhì)的重要輸送手段。由于管線運(yùn)輸具有運(yùn)量大、距離長、成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，因此，管道運(yùn)輸業(yè)在國際上得到迅速的發(fā)展。目前全世界石油、天然氣管道的總長度已超過230x104km，并以每年3%的速度增加，全世界將建設(shè)數(shù)百條油氣長輸管線，石油工業(yè)的巨大市場有利地促進(jìn)了管線鋼、焊接材料、焊接工藝及焊接設(shè)備的發(fā)展。第一部分、基礎(chǔ)知識2從最初的工業(yè)管道至今，油氣管線建設(shè)經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展。早期建設(shè)的管線，離中心城市較近，地理環(huán)境和社會依托條件都較優(yōu)越。如今新發(fā)現(xiàn)的油田大都在邊遠(yuǎn)地區(qū)或地理?xiàng)l件惡劣的地帶，如美國的普魯?shù)禄魹场W洲的北海油田、俄羅斯的西伯利亞以及我國的西部油田等。隨著海上油田、極地油氣田的開發(fā)，對新時(shí)期的管道建設(shè)提出了更高的要求。目前管道工程的發(fā)展趨勢有如下特點(diǎn)：1、大口徑、長距離、高壓輸2、高寒和腐蝕的服役環(huán)境3、海底管線的厚壁化從最初的工業(yè)管道至今，油氣管線建設(shè)經(jīng)歷了一個(gè)多3二、常用金屬材料的物理、力學(xué)性能

一）

常用金屬材料的物理性能1．

密度某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。2．

熔點(diǎn)3．

導(dǎo)熱性4．

熱膨脹性5．

導(dǎo)電性6．

磁性二、常用金屬材料的物理、力學(xué)性能

一）

常用金屬材料的物4二）

常用金屬材料的力學(xué)性能

力學(xué)性能是指金屬在外力作用時(shí)表現(xiàn)出來的性能，包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度等。1．強(qiáng)度：在靜載作用下，抵抗變形和斷裂的能力。1）

屈服強(qiáng)度2）

抗拉強(qiáng)度2．塑性：在靜載作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。1）

延伸率2）

斷面收縮率3．硬度：金屬表面抵抗變形的能力。HBSHRHV4．沖擊韌性：在沖擊載荷作用下，抵抗破壞的能力5．疲勞強(qiáng)度：二）

常用金屬材料的力學(xué)性能

力學(xué)性能是指金屬在外力作用時(shí)5三常用金屬材料的性能和用途一）碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、性能和用途碳素鋼簡稱碳鋼，是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金1．分類（1）按鋼的焊碳量分類1）

低碳鋼(含C≤O．25％)2）

中碳鋼(含C為o．25％～0．60％)3）

高碳鋼(含c>o．6％)（2）按鋼的質(zhì)量分類以含硫磷量劃分1）

普通質(zhì)量鋼含P≤0．045％，S≤O．05％；2）

優(yōu)質(zhì)鋼含P、S均≤0．035％3）高級優(yōu)質(zhì)鋼含P≤o．035％，S≤0．03％混入的雜質(zhì)含量則限制得更嚴(yán)（3）按鋼的用途分類1）強(qiáng)度用鋼：根據(jù)強(qiáng)度選用2）特殊用鋼：耐熱、耐蝕、低溫用鋼三常用金屬材料的性能和用途62、強(qiáng)度用鋼

ós≥294Mpa的叫高強(qiáng)鋼，由ós及熱處理狀態(tài)分：熱軋及正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼、微合金控軋鋼、CF、Z向鋼、大線能量鋼等（1）熱軋正火鋼熱軋或正火狀態(tài)下供貨，非熱處理強(qiáng)化鋼，ós=294-490N/mm。ex:16Mn15MnV15MnVN18MnMoNb另CF微合金控軋、Z向綱等。（2）低碳調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨，熱處理強(qiáng)化鋼，ós=441-980N/mm2塑韌性好。ex:14MnMoVN14MnNbB調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，焊后不熱處理（3）中碳調(diào)質(zhì)鋼[c]≥0.3%強(qiáng)度↑↑熱處理鋼，韌性差。ós=880-1176N/mmex:40Cr35CrMoA。退火狀態(tài)下焊接，焊后熱處理。2、強(qiáng)度用鋼

ós≥294Mpa的叫高強(qiáng)鋼，由ós及熱處理7（4）微合金控軋鋼高強(qiáng)度、高韌性加入少量NbVTi+控軋①通過控軋使A晶粒變形破碎-細(xì)化②加入NbVTi控制A晶粒長大，變形A再結(jié)晶形成極細(xì)F③NbVTi的碳?xì)浠衔镔|(zhì)點(diǎn)在鐵素體中析出強(qiáng)化④↓CSP雜質(zhì)形態(tài)，強(qiáng)化韌性ex:X60X70X80X100（4）微合金控軋鋼高強(qiáng)度、高韌性83、常用管線性能

在國內(nèi)管線鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是GB9711,主要有：L210、L245、L290、L320、L360、L390、L415、L450、L485、L555。在國外管線鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是APISpec5L，主要有：A25、A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80、X1003、常用管線性能

在國內(nèi)管線鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是GB9711,9管材等級屈服強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）分類A25172310普通碳素鋼L210A207331L245B241413L290X42289413普通低合金高強(qiáng)鋼L320X46317434L360X52358455L390X56386489微合金化高強(qiáng)度低合金鋼L415X60415517L450X65448530L485X70482565微合金化高強(qiáng)度鋼L555X80551620X100727837管材等級屈服強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa10第二部分、新建管道焊接技術(shù)

一、焊接技術(shù)焊接施工是長輸管道建設(shè)過程中重要的工藝之一，它制約著管道建設(shè)的質(zhì)量和效率，隨著石油及天然氣資源的開發(fā)，管線鋼的級別、性能的提高，焊接材料、焊接技術(shù)也隨之提高和發(fā)展。我國鋼質(zhì)管道環(huán)縫焊接技術(shù)經(jīng)歷了幾次大的變革：1、20世紀(jì)70年代采用傳統(tǒng)焊接方法，低氫型焊條電弧焊上向焊接工藝特點(diǎn)：管口組對間隙較大，根焊過程采用熄弧操作方法，焊層厚度大，焊接效率和焊接質(zhì)量低。目前這種工藝方法在管線焊接中已經(jīng)基本不用，但是在小口徑管線建設(shè)和站場焊接中的填充、蓋面使用，目前在管線的返修和維修時(shí)的主要焊接方法。2、20世紀(jì)70年代開始采用氬弧焊工藝特點(diǎn)：焊接質(zhì)量優(yōu)異，焊后管道內(nèi)較為潔凈，但由于其焊接速度慢，抗風(fēng)能力差，不適宜在大口徑的長輸管道建設(shè)中應(yīng)用，而適宜在固定場所的站場建設(shè)中使用，另外在一些小口徑管線中用于打底焊。第二部分、新建管道焊接技術(shù)

一、焊接技術(shù)113、20世紀(jì)80年代管道局引進(jìn)的歐美的手工下向焊工藝，并逐步推廣到大部分施工企業(yè)，主要為纖維素型焊條和低氫型焊條下向焊：1）纖維素下向焊纖維素下向焊接顯著特點(diǎn)是，根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根焊速度快，工人容易掌握，焊接質(zhì)量好，射線探傷合格率高，普遍用于混合焊接工藝的根焊。該工藝的另一特點(diǎn)是，有較大的熔透能力和優(yōu)異的填充間隙性能，對管子的對口間隙要求不很嚴(yán)格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫。但由于焊條熔敷金屬擴(kuò)散氫含量高，焊接時(shí)應(yīng)注意預(yù)熱溫度和層間溫度的控制，以防止冷裂紋的產(chǎn)生。是目前主線路工程中主要的根焊方法。3、20世紀(jì)80年代管道局引進(jìn)的歐美的手工下向焊工藝，并逐步122）低氫下向焊低氫下向焊接的顯著特點(diǎn)是,焊縫質(zhì)量好，適合于焊接較為重要的部件，焊接過程采用大電流，多層、快速焊的操作方法來完成，焊層的厚度薄，焊接效率高。但工人掌握的難度較大，根焊適應(yīng)性較纖維素焊條差，焊接合格率難以保證，多用來進(jìn)行填充蓋面焊接。主要應(yīng)用于半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊難以展開的地形中施工以及管線連頭的施焊。2）低氫下向焊134、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)了自保護(hù)半自動(dòng)焊設(shè)備和工藝該工藝于1995年首次在突尼斯工程中應(yīng)用，在以后的庫鄯線、鄯烏線、蘇丹工程及澀寧蘭、蘭成渝、西氣東輸?shù)裙艿拦こ讨惺侵饕暮附臃椒?。其焊接合格率按焊口統(tǒng)計(jì)，可以達(dá)到95%以上。其優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)送絲、生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、特別是自保護(hù)藥芯焊絲的焊接工藝性能優(yōu)良，電弧穩(wěn)定，成形美觀，能實(shí)現(xiàn)全位置（下向）焊接，抗風(fēng)能力強(qiáng)，尤其適宜于野外施工。是目前管道焊接施工的主要方法自保護(hù)藥芯焊絲以其特有的優(yōu)越性在長輸管道中廣泛應(yīng)用，全位置操作性能好，熔敷速度快，同時(shí)焊縫金屬韌性好，但焊縫金屬在焊態(tài)下粗大的柱狀晶組織的出現(xiàn)，使得其焊縫金屬沖擊韌性在焊態(tài)與熱處理之間，多層焊和單道焊之間有很大的差別。因此采用自保護(hù)焊絲焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)、熱輸入量、焊接道次以及每道焊層的厚度等。4、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)了自保護(hù)半自動(dòng)焊設(shè)備和工145、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)STT根焊技術(shù)STT焊機(jī)是通過表面張力控制熔滴短路過渡的。STT焊接工藝焊接過程穩(wěn)定（焊絲伸出長度變化影響小），以柔和的電弧、顯著地降低了飛濺，減輕了焊工的工作強(qiáng)度，良好的焊縫背面成形、焊后不用清渣及使用純CO2氣體和實(shí)心焊絲為主要特點(diǎn)，其根焊質(zhì)量和根焊速度都優(yōu)于纖維素焊條，是根焊的優(yōu)良焊接方法。但設(shè)備投資大，焊接要求嚴(yán)格，由于STT焊是氣體保護(hù)焊，一般焊接環(huán)境的風(fēng)力不得超過2米/秒，在野外施工應(yīng)有防風(fēng)設(shè)施。5、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)STT根焊技術(shù)156、自動(dòng)焊工藝

隨著我國管道建設(shè)高峰期的到來，增大管道的直徑，在一定范圍內(nèi)提高管道輸送壓力已成為管道建設(shè)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。管道建設(shè)用鋼管強(qiáng)度等級的提高，管徑和壁厚的增大，管道運(yùn)行壓力的增高，這些都對管道環(huán)焊接頭的性能要求更高，這就需要研發(fā)高質(zhì)量的焊接材料和高效率的焊接方法與之匹配。借助于機(jī)械和電氣的方法使整個(gè)焊接過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，即為自動(dòng)焊。管道自動(dòng)焊工藝具有焊接效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，焊接過程受人為因素影響小等優(yōu)勢，在大口經(jīng)、厚壁管道建設(shè)中具有很大潛力。自動(dòng)焊的主要優(yōu)點(diǎn)是：a．焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定。b．焊接速度塊。c．經(jīng)濟(jì)性好。d．對于焊工的操作水平要求低。6、自動(dòng)焊工藝16二、管線焊接工藝隨著管線鋼性能的提高，焊接材料、焊接技術(shù)在不斷的進(jìn)步，管線焊接工藝也隨之變化。不同的鋼級、不同的直徑和壁厚、不同的項(xiàng)目、不同的輸送壓力及介質(zhì)，甚至施工單位的隊(duì)伍及設(shè)備狀況，將會采用不同的焊接工藝。就目前長輸管道常用的焊接工藝如下：二、管線焊接工藝17一）主干線焊接工藝1、全纖維素型焊條電弧焊工藝

根據(jù)管線開裂方式不同，考慮其止裂性能，輸油管道和低壓力、低級別輸氣管道可選用纖維素型焊條電弧焊工藝，是世界范圍內(nèi)管道施工中使用最廣泛的工藝。纖維素焊條易于操作，具有高的焊接速度，約為堿性焊條的兩倍。有較大的熔透能力和優(yōu)異的填充間隙性能，對管子的對口間隙要求不很嚴(yán)格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫，并適用于不同的地域條件和施工現(xiàn)場。但在采用此種工藝時(shí)，由于擴(kuò)散氫含量較高，為防止冷裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)注意焊接工藝過程的控制。一）主干線焊接工藝18采用的主要焊條有E6010、E7010、E8010、E9010等，采用直流電源，電源特性為下降外特性，一般為管道專用的逆變焊機(jī)或晶閘管焊機(jī)。電流極性為根焊直流正接，保證有足夠大的電弧吹力，其它熱焊、填充蓋面采用直流反接采用的主要焊條有E6010、E7010、E8010192、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝對于輸氣管道和高壓力、中高級別輸氣管道，根據(jù)管線開裂方式不同，考慮其止裂性能，選用纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝，保證其良好的止裂性。纖維素型焊條下向焊接顯著特點(diǎn)是根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根焊速度快，工人容易掌握，射線探傷合格率高，普遍用于混合焊接工藝的根焊。低氫下向焊接的顯著特點(diǎn)是焊縫質(zhì)量好，適合于焊接較為重要的部件，如連頭、返修等，但工人掌握的難度較大，根焊適應(yīng)性較纖維素焊條差，多用來進(jìn)行填充蓋面焊接。2、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝20采用的主要纖維素型焊條有E6010、E7010、E8010、E9010等，低氫型焊條有E7018、E8018、E9018、E10018采用直流電源，電源特性為下降外特性，一般為管道專用的逆變焊機(jī)或晶閘管焊機(jī)。電流極性為根焊直流正接，保證有足夠大的電弧吹力，熱焊也采用纖維素型焊條采用直流正接，增大焊縫厚度，防止被低氫焊條燒穿，填充蓋面采用低氫型焊條，采用直流反接，提高熱效率和降低有害氣體氣體的浸入。采用的主要纖維素型焊條有E6010、E701213、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝（1）纖維素型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝對于強(qiáng)度級別高，輸送介質(zhì)壓力高、管徑、壁厚大的管道，由于采用低氫焊條的效率較低，焊接合格率難以保證，對焊工技術(shù)水平要求高等，跟不上管線建設(shè)的速度，采用低氫型的自保護(hù)藥芯焊絲，提高韌性，采用半自動(dòng)工藝提高生產(chǎn)效率，得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在發(fā)展中國家得到快速發(fā)展，是我國大口徑、大壁厚長輸管線的主要工藝。3、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝22根焊采用纖維素型焊條，利用其根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根焊速度快，工人容易掌握，射線探傷合格率高等特點(diǎn)，提高焊接速度；填充蓋面采用自保護(hù)藥芯焊絲，藥芯焊絲與焊條相比具有十分明顯的特點(diǎn)優(yōu)勢，但藥芯焊絲價(jià)錢較高。主要是把斷續(xù)的焊接過程變?yōu)檫B續(xù)的生產(chǎn)方式，從而減少了接頭的數(shù)目提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。再者電弧熱效率高，加上焊接電流密度比焊條電弧焊大，焊絲熔化快，生產(chǎn)效率可為焊條電弧焊的3－5倍，又由于熔深大，焊接坡口可以比焊條電弧焊小，鈍邊高度可以增大，因此具有生產(chǎn)效率高，周期短，節(jié)能綜合成本低，調(diào)整熔敷金屬成分方便的特點(diǎn)。根焊采用纖維素型焊條，利用其根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根23根焊采用的主要纖維素型焊條有E6010、E7010等，自保護(hù)藥芯焊絲主要有E71T8-K6、E71T8-Ni1等型號，采用直流電源，根焊電源特性為下降外特性，一般為管道專用的逆變焊機(jī)或晶閘管焊機(jī)。電流極性為根焊直流正接，保證有足夠大的電弧吹力，填充蓋面的自保護(hù)藥芯焊絲，采用平外特性直流電源+相匹配的送絲機(jī)。根焊采用的主要纖維素型焊條有E6010、E701024（2）STT根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝

STT焊機(jī)是通過表面張力控制熔滴短路過渡的，焊接過程穩(wěn)定，電弧柔和，顯著地降低了飛濺，減輕了焊工的工作強(qiáng)度，良好的焊縫背面成形、焊后不用清渣等，其根焊質(zhì)量和根焊速度都優(yōu)于纖維素焊條，是優(yōu)良的根焊焊接方法。但設(shè)備投資大，焊接要求嚴(yán)格，焊工不易掌握。（2）STT根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝

254、自動(dòng)焊工藝隨著管道建設(shè)用鋼管強(qiáng)度等級的提高，管徑和壁厚的增大，管道運(yùn)行壓力的增高，這些都對管道環(huán)焊接頭的性能要求更高，利用高質(zhì)量的焊接材料，借助于機(jī)械和電氣的方法使整個(gè)焊接過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，管道自動(dòng)焊工藝具有焊接效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，焊接過程受人為因素影響小，對于焊工的技術(shù)水平要求低，焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定等優(yōu)勢，在大口經(jīng)、厚壁管道建設(shè)中具有很大潛力。，（1）纖維素型焊條根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝（2）STT根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝（3）自動(dòng)焊外焊機(jī)根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝（4）自動(dòng)焊內(nèi)焊機(jī)根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝4、自動(dòng)焊工藝26二）連頭工藝

管線建設(shè)中，經(jīng)常出現(xiàn)兩長段無法移動(dòng)管口連接問題，即為連頭碰死口，管道動(dòng)火搶修也屬于這類問題，這些部位通常由于管線不能移動(dòng)造成應(yīng)力德的存在，拘束度較大，容易產(chǎn)生裂紋，因此，對于連頭碰死口問題，必須重視，加強(qiáng)焊接工藝的控制。目前主要采用的方法有四種：二）連頭工藝

管線建設(shè)中，經(jīng)常出現(xiàn)兩長段無法271、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝在連頭工藝中，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，低氫型（E8018）焊條電弧焊采用下向焊，具體要求及設(shè)備與主干線相同2、纖維素型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝在此工藝中，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊采用下向焊，具體要求及設(shè)備與主干線相同1、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝283、低氫型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝在此工藝中，低氫型焊條電弧焊采用上向焊，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊采用下向焊，具體要求及設(shè)備與主干線相同4、低氫型焊條根焊+低氫型焊條填蓋工藝在此工藝中，低氫型焊條電弧焊根焊采用上向焊，低氫型焊條電弧焊采用下向焊或上向焊。3、低氫型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝29三）返修工藝

1、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝在返修工藝中，對于穿透型返修，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，低氫型焊條電弧焊也采用上向焊，纖維素型焊條型號與主線路相同具體要求及設(shè)備與主干線相同，填蓋的低氫型焊條常用的為E5015（GB/T5117）和E7018或E8018（AWSA5.5）2、低氫型型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝在返修工藝中，對于穿透型返修，低氫型焊條（E7016）電弧焊采用上向焊，低氫型焊條電弧焊也采用上向焊，填蓋的低氫型焊條常用的為E5015（GB/T5117）和E7018或E8018（AWSA5.5）3、纖維素型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝在此工藝中，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊采用下向焊。三）返修工藝

1、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝30第三部分、在役管道搶修焊接技術(shù)

近幾年來，隨著我國能源工業(yè)的蓬勃發(fā)展，油氣管道工程正處于建設(shè)高潮，管道公司先后建成了蘭成渝管線、澀寧蘭管線、忠武管線和西氣東輸一線等管線等，使沿線各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)艿肋\(yùn)輸?shù)囊蕾囆栽絹碓酱螅艿酪坏┌l(fā)生破壞，便會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

根據(jù)國內(nèi)外管道失效事故的統(tǒng)計(jì)分析，管道失效的主要原因是管道用鋼材、鋼管選用不合理，制管質(zhì)量和施工質(zhì)量不好、腐蝕、第三方損壞及特殊地質(zhì)原因所造成的。隨著管線建設(shè)的發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了管線鋼的研究高潮，相應(yīng)的，用于管線鋼的焊接材料、焊接方法和焊接工藝也得到巨大發(fā)展。由于管線鋼研究取得的成果和焊接技術(shù)的提高，以及施工管理水平的的提高，管道事故率明顯降低。管線腐蝕、第三方施工破壞、打孔盜油（氣）、自然地質(zhì)災(zāi)害等成為管道破壞的主要原因。第三部分、在役管道搶修焊接技術(shù)31

管道途經(jīng)地區(qū)地形復(fù)雜山地段易發(fā)生滑坡、崩塌、山洪、泥石流等自然災(zāi)害，黃土段水土流失嚴(yán)重，濕陷性災(zāi)害頻繁發(fā)生。運(yùn)行中的管道也常會因自然災(zāi)害、腐蝕穿孔、第三方破壞等發(fā)生泄漏，引起火災(zāi)或爆炸，造成經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和環(huán)境污染。為了減少這種損失，便需要在不影響管線介質(zhì)輸送的情況下維修破損，這時(shí)需要在一定的輸量、流速、壓力的狀態(tài)下焊接管件，其對施工技術(shù)要求非常嚴(yán)格，尤其是對管道帶壓焊接的要求更為苛刻。

32第三方破壞第三方破壞33第三方破壞（爆炸）第三方破壞（爆炸）34成品油泄露成品油泄露35管線腐蝕管線腐蝕36管線腐蝕管線腐蝕37一、管道維修方法

管道上存在的缺陷可以用范圍寬廣的各種的方法進(jìn)行維修，目前使用的技術(shù)有：一）切除和更換管段換管可修復(fù)管道任何類型的損傷、缺陷或泄漏。液體管道換管前，應(yīng)進(jìn)行管道降壓和介質(zhì)排空。進(jìn)行管道切割前，應(yīng)將管道壓力降至封堵設(shè)備及焊接允許的壓力之內(nèi)，進(jìn)行封堵作業(yè)，以保證換管安全。管線切割位置距離缺陷、損傷或泄漏區(qū)域邊緣不應(yīng)小于100mm。切除管線的長度不應(yīng)小于管道直徑的1.5倍。替換管壁厚不應(yīng)小于原管道壁厚，替換承壓能力不應(yīng)低于原管道承壓能力。如果制管焊縫上或其熱影響區(qū)內(nèi)存在制管缺陷，則包括管道兩端的環(huán)焊縫在內(nèi)的整段管道均應(yīng)切除和更換。應(yīng)依據(jù)經(jīng)焊接工藝評定試驗(yàn)合格的焊接工藝進(jìn)行焊接。一、管道維修方法

管道上存在的缺陷可以用范圍寬廣38二）打磨對沒有泄露的異常位置進(jìn)行打磨，削減其應(yīng)力集中點(diǎn)。通過手動(dòng)打銼或電動(dòng)砂輪打磨來除掉材料構(gòu)成了一種針對缺陷或疵點(diǎn)的維修方法，要求（1）缺陷或疵點(diǎn)的應(yīng)力集中效果得到消除；（2）除掉了所有損壞的或過硬的材料；（3）除掉的金屬量沒有明顯減小管道的承壓能力。在《油氣鋼制管道管體缺陷修復(fù)規(guī)范》中要求：對于管道內(nèi)部缺陷和制管缺陷，不應(yīng)使用打磨方法進(jìn)行修復(fù)。對于打磨深度不大于0.125tn，且無損檢測表明已消除了應(yīng)力集中的缺陷，可使用打磨方法進(jìn)行修復(fù)。二）打磨39三）通過熔敷焊條填料金屬方式填補(bǔ)缺陷

通過熔敷焊條金屬的方式維修管道的概念要求用更換損失的或損壞了的金屬的方法來消除缺陷，然后恢復(fù)管道的連續(xù)性。因?yàn)檫@種維修方法簡單、直接，并且可以在無法使用完整的環(huán)形套管的位置（如維修附件和現(xiàn)場彎管）應(yīng)用，所以這種在線維修方法是有吸引力的。在運(yùn)行管道上施焊所關(guān)注的首要問題是：1）在焊弧引起管壁穿透的地方存在焊穿（或象有時(shí)發(fā)生的“爆裂”，）的風(fēng)險(xiǎn)和；2）維修后管道的完整性。三）通過熔敷焊條填料金屬方式填補(bǔ)缺陷

通過熔敷焊條金屬的方式40第一道周邊旱道第一層第二道周邊旱道第二層熔敷焊條金屬維修的典型堆焊順序草圖第一道周邊旱道第一層第二道周邊旱道第二層熔敷焊條金屬維修的41

管體修復(fù)補(bǔ)焊（沉積焊）

管體修復(fù)補(bǔ)焊（沉積焊）42

焊穿的發(fā)生主要決定于管道的壁厚和焊弧穿透管壁的穿透性，焊透深度主要表現(xiàn)為焊接熱量輸入和管道流體從管壁上轉(zhuǎn)移熱量的性能的一個(gè)函數(shù)。對于一個(gè)給定的過程來講，在熱輸入量增大時(shí)，穿透管壁的深度就會增加。焊穿的發(fā)生主要決定于管道的壁厚和焊弧穿透43

在《油氣鋼制管道管體缺陷修復(fù)規(guī)范》中要求：

補(bǔ)焊可用于修復(fù)在役管道腐蝕造成的金屬損失。對于管道內(nèi)部缺陷（腐蝕、劃痕和皺褶等）和制管焊縫上的缺陷，不應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。進(jìn)行補(bǔ)焊的管道最小剩余壁厚應(yīng)不小于3.2mm。在補(bǔ)焊前，應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評定試驗(yàn)。在焊接前，應(yīng)將管體腐蝕區(qū)域清理干凈。如果需要，還應(yīng)進(jìn)行必要的打磨，以形成合適的剖面。焊接部位不應(yīng)存在氧化物、銹皮、涂層、水分和其它污染物。補(bǔ)焊后宜按照SY/T4109要求對焊縫進(jìn)行磁粉檢測。在《油氣鋼制管道管體缺陷修復(fù)規(guī)范》中要求：44四）用環(huán)形套管加固管道的缺陷處

各種全環(huán)繞套管是平時(shí)維修陸地管道缺陷中最重要的、使用最廣泛的方法。套筒末端與管道焊接。套筒能承受內(nèi)壓和提高管道的軸向承壓能力，可用于修復(fù)泄漏缺陷或最終會發(fā)展成泄漏的缺陷。套筒可用于永久修復(fù)管道缺陷、損傷或泄漏。對于制管焊縫上的缺陷，使用套筒只能作為臨時(shí)修復(fù)方法。套筒的側(cè)縫應(yīng)采用單面V形對接焊接。套筒兩半的軸向邊緣應(yīng)有60o的坡口。套筒兩端應(yīng)垂直切割，并與管道填角焊接。如果ts≥tn＋2.4mm，則應(yīng)將套筒末端倒角成斜度為4:1（沿替換管軸向長度與徑向長度之比）的坡口，以使套筒末端厚度與管道厚度相同。四）用環(huán)形套管加固管道的缺陷處

各種全環(huán)繞套管是45對于套筒的安裝，應(yīng)先進(jìn)行套筒的兩個(gè)側(cè)縫焊接（見圖1），然后進(jìn)行套筒的兩端與管道的填角焊接。套筒側(cè)縫應(yīng)為V形對接焊縫。應(yīng)采用圖1中所示的三種方法之一進(jìn)行套筒側(cè)縫的焊接。不應(yīng)在管道缺陷處進(jìn)行焊接。在套筒兩半軸向邊緣的V形坡口底部應(yīng)使用1.5mm厚的低碳鋼襯墊條，以防止根焊時(shí)焊入管體。如果套筒側(cè)縫采用加襯墊條和壓力平衡槽的方法，則套筒的總厚度ts不應(yīng)小于tn與襯墊條壓力平衡槽深度之和。對于套筒的安裝，應(yīng)先進(jìn)行套筒的兩個(gè)側(cè)縫焊接（見圖1）46

471、縱縫的焊接技術(shù)

（1）如圖中的側(cè)向，一般是較厚的套袖及法蘭的焊接，焊接時(shí)大多數(shù)焊縫為2G（橫焊）位置，每個(gè)套袖（法蘭）有左右兩條焊縫，國產(chǎn)一般采用不對稱角度的V型坡口，下面角度小，約為10°左右；上面稍大，約為30°左右。國外有些采用上下對稱V型坡口，，上下都約為30°左右。當(dāng)整個(gè)套袖的縱向?qū)雍缚p需要100%焊透時(shí)，根部間隙（對接面的間距）應(yīng)該足夠大。裝配低碳鋼背部墊板防止焊到輸送管。不允許縱向?qū)雍缚p焊透墊板至輸送管上，因?yàn)樵谳斔凸苤腥魏瘟鸭y都會受到環(huán)向應(yīng)力影響。1、縱縫的焊接技術(shù)

（1）如圖中的側(cè)向，一般是較厚的套袖及法48管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件49（2）兩條縱向坡口焊縫同時(shí)焊接，焊接從護(hù)板中心開始向兩端焊，這種焊接操作方法一直持續(xù)到整個(gè)焊縫熔敷截面的三分之一終止。隨后焊接操作方向按焊工的意愿進(jìn)行。這主要是為了減小焊接應(yīng)力與變形。一般套筒長度小于等于700mm時(shí)兩人同時(shí)焊接，大于700mm時(shí)四人同時(shí)焊接。（3）通常采用焊條電弧焊的方法，預(yù)熱、層間溫度和電流等焊接參數(shù)應(yīng)嚴(yán)格按焊接工藝規(guī)程的規(guī)定執(zhí)行。（2）兩條縱向坡口焊縫同時(shí)焊接，焊接從護(hù)板中心開始向兩端焊，50管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件512、環(huán)縫（角焊縫）的焊接技術(shù)

（1）如圖中的末端角焊縫，由于套袖和管道之間有一定的距離，直接焊角焊縫時(shí)有一定困難，所以當(dāng)管件和管線間隙超過3mm時(shí)應(yīng)在管道上先焊預(yù)堆層，根據(jù)需要焊接的角焊縫的焊腳尺寸。在焊接時(shí)，預(yù)堆層、角焊縫的焊接與一般的焊接順序不一樣，具體情況如圖所示。兩側(cè)環(huán)焊縫不能同時(shí)焊接，至少一側(cè)焊完3層以后，再進(jìn)行另一側(cè)。預(yù)堆層不能與套袖相連，否則應(yīng)力會產(chǎn)生開裂。（2）焊接過程中，焊道1、2、3、4為預(yù)堆層，焊道5和6交替焊接，焊道5先焊接，每次焊接的長度不應(yīng)超過焊道6一根焊條焊接的長度（防止快速冷卻）。焊接前管子的熱輸入量應(yīng)作記錄。施焊時(shí)一般減小輸送壓力。2、環(huán)縫（角焊縫）的焊接技術(shù)

（1）如圖中的末端角焊縫，由于52管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件53管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件54管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件55五）機(jī)械卡具

在缺陷位置上方安裝一個(gè)密封的壓力容器裝置，包括在缺陷位置發(fā)生泄漏的情況。機(jī)械夾具包括螺栓緊固夾具和泄漏夾具。如果夾具超出缺陷邊緣的長度足以保證泄漏密封的正確安裝，則螺栓緊固機(jī)械夾具可用于臨時(shí)修復(fù)管道任何缺陷或泄漏。設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)能承受管道最大運(yùn)行壓力?？墒褂眯孤A具進(jìn)行孤立外腐蝕泄漏點(diǎn)的臨時(shí)修復(fù)。泄漏夾具不宜用于修復(fù)制管焊縫上的腐蝕。兩個(gè)泄漏夾具的間距應(yīng)大于管道直徑。選擇泄漏夾具進(jìn)行修復(fù)宜滿足以下要求之一：a）工程分析表明：泄漏點(diǎn)周圍的腐蝕區(qū)域不會發(fā)生破裂；b）在進(jìn)行永久修復(fù)前，壓力保持在安全壓力水平。

一般卡具的的焊接與套筒環(huán)焊縫要求一致。五）機(jī)械卡具

在缺陷位置上方安裝一個(gè)密封的壓力容56管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件57搶修卡具搶修卡具58六）補(bǔ)板在缺陷的上方安裝半圓形加固構(gòu)件（補(bǔ)片或半圓補(bǔ)強(qiáng)板）補(bǔ)片和半圓補(bǔ)強(qiáng)板（補(bǔ)片一般制作成覆蓋管道半圓周的形狀）在過去曾用于維修漏點(diǎn)。以前的研究證明，這些類型的維修對制造性缺陷非常靈敏，但不應(yīng)用于維修高壓管道上的漏點(diǎn)。例如，在對安裝在漏點(diǎn)上的7塊半圓補(bǔ)強(qiáng)板的壓力試驗(yàn)中，所有補(bǔ)強(qiáng)板在相同的位置失效—縱向角焊焊道和半圓補(bǔ)強(qiáng)板之間的結(jié)合部位，這7處失效均發(fā)生在或低于促使主體管道總體屈服的應(yīng)力水平六）補(bǔ)板59

在《油氣鋼制管道管體缺陷修復(fù)規(guī)范》中要求：補(bǔ)板可用于修復(fù)管材規(guī)定最小屈服強(qiáng)度不大于360MPa的管道管體腐蝕缺陷。應(yīng)依據(jù)經(jīng)焊接工藝評定試驗(yàn)合格的焊接工藝進(jìn)行補(bǔ)板焊接。使用補(bǔ)板修復(fù)管道外腐蝕缺陷，應(yīng)滿足以下要求：a）補(bǔ)板焊接前，應(yīng)使用超聲波檢測儀檢測將進(jìn)行填角焊接處的管體，確保該處管體不存在夾層。b）補(bǔ)板應(yīng)為圓角，且與管體角焊焊接；c）補(bǔ)板材質(zhì)等級不應(yīng)低于管道材質(zhì)等級，補(bǔ)板壁厚應(yīng)與管道壁厚相近；f）補(bǔ)板不應(yīng)橫跨環(huán)焊縫；g）補(bǔ)板間距、補(bǔ)板與環(huán)焊縫間距應(yīng)大于50mm；h）補(bǔ)板焊接過程中應(yīng)盡量減小應(yīng)力集中。

60管體修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)（補(bǔ)疤）管體修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)（補(bǔ)疤）61支管及加強(qiáng)圈支管及加強(qiáng)圈62在役管線搶修技術(shù)及關(guān)鍵問題不停輸帶壓封堵技術(shù)是一種安全、經(jīng)濟(jì)、快速高效的在役管道維搶修特種技術(shù)，它能在不間斷管道介質(zhì)輸送的情況下完成對管道的更換、移位、換閥及增加支線的作業(yè)，也可以在管道發(fā)生泄漏時(shí)對事故管道進(jìn)行快速、安全地?fù)屝?，恢?fù)管道正常的運(yùn)行。管道突發(fā)性事故的搶修,過去傳統(tǒng)的做法必須停輸、清空管線后進(jìn)行或采取一些臨時(shí)性補(bǔ)救措施，給管線的安全運(yùn)行帶來了極大的隱患。不停輸帶壓封堵技術(shù)安全可靠，無污染，既不影響管線的正常輸送，又能保證安全、高效、環(huán)保地完成新舊管線的連接工作。在役管線搶修技術(shù)及關(guān)鍵問題63在役管道的焊接主要有兩方面問題，一是要避免焊接電弧灼傷管壁造成破裂，也就是燒穿現(xiàn)象。另一方面是避免產(chǎn)生氫致裂紋。氫致裂紋主要是由于流動(dòng)介質(zhì)增加管壁散熱，使焊接冷卻速度增大造成的。在役管道的焊接，既要保證焊縫的安全性，又要具有可靠的適用性。這就要求在焊接中必須合理調(diào)整焊接參數(shù)，在保證不燒穿管線的情況下盡可能選擇大的焊接參數(shù)以避免產(chǎn)生氫致裂紋。

在役管道的焊接主要有兩方面問題，一是要避免焊64第四部分、執(zhí)行焊接工藝規(guī)程中的一些問題

焊接工藝規(guī)程是經(jīng)過焊接工藝平定后編制的，用于指導(dǎo)現(xiàn)場焊接的規(guī)范性文件，正確執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，是保證焊接質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。下面就有關(guān)焊接規(guī)程解釋如下：七、API對在線焊接工藝的要求（摘自API1107）5．1、焊接基本要素a焊接方法或操作方法的變更b管道、管件和返修材料的變更，所有碳鋼分組如下：1）名義屈服強(qiáng)度小于或等于289.5MPa；2）名義屈服強(qiáng)度大于289.58MPa且小于448.16MPa；3）名義屈服強(qiáng)度大于或等于448.16Mpa第四部分、執(zhí)行焊接工藝規(guī)程中的一些問題

焊接工藝規(guī)程是經(jīng)過焊65c接頭設(shè)計(jì)1）焊接尺寸的重大變更，對于坡口焊縫，接頭尺寸的重大變更包括：V型坡口改為U型坡口，有坡口端部改為無坡口端部。d焊接位置的變化。e管道壁厚的變化，管道公稱壁厚的分組如下：1）管道壁厚小于4.78mm2）從4.78mm到19.05mm3）大于19.05mmc接頭設(shè)計(jì)66f填充金屬變化。g焊接方向的變化。h保護(hù)氣體變化。i保護(hù)氣體流量的變化。j焊接速度的變化f填充金屬變化。675.2、工藝規(guī)程包括的內(nèi)容(見API11072.3)a焊接方法：確定焊接方法，使用手工焊、半自動(dòng)焊或它們的組合方法；b管道、管件和返修材料的變更，指明工藝規(guī)程適用的材料，適當(dāng)考慮材料的碳當(dāng)量。所有碳鋼分組見5.1b；c直徑-材料壁厚：確定焊接工藝規(guī)程適用的直徑和壁厚范圍，直徑分組如下：1、直徑小于60.3mm2、直徑從60.3mm至323.9mm3、直徑大于323.9mm5.2、工藝規(guī)程包括的內(nèi)容(見API11072.368d管道施工條件：確定焊接工藝規(guī)程適用的管道施工條件。e接頭設(shè)計(jì)：對于坡口焊縫，應(yīng)提供坡口簡圖，包括坡口角度、鈍邊尺寸和根部間隙。指明角焊縫的形狀和尺寸。焊接時(shí)如果使用背部墊板、指明墊板型式。f填充金屬和焊道數(shù)g電特性h火焰特性i焊接方向j焊道的清理和打磨k保護(hù)氣體和流量l焊接速度m預(yù)熱和焊后預(yù)熱d管道施工條件：確定焊接工藝規(guī)程適用的管道69注：這種試驗(yàn)條件適用于各種現(xiàn)場施工條件下的工藝評定。也可以在另一種條件下進(jìn)行試驗(yàn)，但這種試驗(yàn)僅評定該條件下的工藝。圖B-1工藝評定用實(shí)驗(yàn)管件注：這種試驗(yàn)條件適用于各種現(xiàn)場施工條件下的工藝評定。也可以在70在役焊接工藝評定試驗(yàn)試樣的取樣位置（見API1104附錄B圖B-2）參見圖2注：T：拉伸試驗(yàn)；RB：背彎試驗(yàn)；FB：面彎試驗(yàn)；NB：刻槽錘斷試驗(yàn)；SB：側(cè)彎試驗(yàn)；MT：宏觀磨片試驗(yàn)圖B-2不停輸管道系統(tǒng)焊接工藝評定試驗(yàn)試樣的取樣位置在役焊接工藝評定試驗(yàn)試樣的取樣位置（見API1104附錄71二、焊縫中的缺陷

1、焊縫中的氣孔H2—因鐵銹、油、水分、焊材受潮、濕度大、焊速快引起，多出現(xiàn)在表面，表面呈喇叭形；N2—保護(hù)不良引起，多出現(xiàn)在表面，呈蜂窩狀；CO—反應(yīng)氣孔，多出現(xiàn)在內(nèi)部，呈條蟲狀。焊絲脫氧能力不足時(shí)，多出現(xiàn)在表面。2、夾雜焊縫中常遇到的夾雜物有以下三種：⑴氧化物—冶金反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生，普遍存在。焊接過程中熔池的脫氧越完全，焊縫中氧化物夾雜物越少。⑵氮化物—氮化物夾雜主要是Fe4N只有在保護(hù)條件不好時(shí)才可能發(fā)生。⑶硫化物—主要來源于焊條藥皮和焊劑，經(jīng)冶金反應(yīng)轉(zhuǎn)入熔池的。但也有時(shí)是由于母材或焊絲中含硫量偏高而形成硫化物夾雜。主要有兩種，即MnS和FeS。它是引起熱裂紋的主要原因之一。二、焊縫中的缺陷

1、焊縫中的氣孔72防止焊縫中夾雜物的措施防止焊縫中產(chǎn)生夾雜物的最重要方面就是正確選擇焊條、焊劑，使之更好的脫氧、脫硫等。其次是注意工藝操作：⑴選擇合適的焊接工藝參數(shù)。以利于熔渣的浮出；⑵多層焊時(shí)，應(yīng)注意清除前層焊縫的熔渣；⑶焊條要適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)，以便于熔渣浮出；⑷操作時(shí)注意保護(hù)熔池，防止空氣侵入。應(yīng)注意，如果原材料中的夾雜物較多（包括母材和焊絲中），勢必造成焊縫中產(chǎn)生夾雜物。防止焊縫中夾雜物的措施733、熱裂紋熱裂紋是在焊接冷卻高溫階段所產(chǎn)生的裂紋，有代表性的是焊縫金屬的結(jié)晶裂紋和熱影響區(qū)中的液化裂紋。因而管線鋼焊接時(shí)，焊接熱影響區(qū)液化裂紋很少發(fā)生。主要發(fā)生縫中的結(jié)晶裂紋。其因S、P等雜質(zhì)所形成的低熔點(diǎn)共晶物在冷卻收縮應(yīng)力和附加應(yīng)力作用下而產(chǎn)生，主要是附加應(yīng)力的影響。3、熱裂紋744、冷裂紋

產(chǎn)生冷裂紋的三大因素：①鋼的淬硬傾向（化學(xué)成分、焊接工藝、冷速）②焊接接頭中含氫量及其分布（與焊材、銹、油、冷速）③焊接接頭的應(yīng)力狀態(tài)（裝配條件、填充金屬量、焊接工藝）。由于管線鋼現(xiàn)場焊接時(shí)，易于滿足產(chǎn)生冷裂紋的三大條件，因而管線鋼焊接時(shí)冷裂紋主要發(fā)生在管線鋼現(xiàn)場焊接接頭中。4、冷裂紋

產(chǎn)生冷裂紋的三大因素：75三、焊接時(shí)注意的問題

1、焊接方法目前管道維搶修的主要方法有焊條電弧焊、氬弧焊、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊，其中應(yīng)用最多的是焊條電弧焊，其他相應(yīng)較少。氬弧焊焊接質(zhì)量好，但現(xiàn)場環(huán)境要求較高，需防風(fēng)措施，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊對設(shè)備和焊工要求較高，施工成本較高。三、焊接時(shí)注意的問題

1、焊接方法762、焊接材料

焊接材料主要有纖維素型焊條（E6010）、低氫型焊條（E5015）、氬弧焊絲（ER50-6）、半自動(dòng)藥芯焊絲（E71T8-NiJ）等，纖維素焊條主要是進(jìn)行根焊，也做部分填充，建議搶修施工盡量不要采用纖維素型焊條，因?yàn)槠淙鄯蠼饘俚臄U(kuò)散氫含量較高，沖擊韌性較低，而管線維修通常都是死口，應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生裂紋，最好使用低氫型焊條（E5015）或半自動(dòng)藥芯焊絲（E71T8-NiJ），在條件允許情況下，采用氬弧焊打底，強(qiáng)度和韌性都好。2、焊接材料

焊接材料主要有纖維素型焊條（E60773、焊接電流選擇工電弧焊焊接電流的選擇，主要決定于焊條的類型、焊件材質(zhì)、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置等。焊接電流太大時(shí)，焊條尾部要發(fā)紅，部分藥皮的涂層要失效或崩落，機(jī)械保護(hù)效果變差，容易產(chǎn)生氣孔，此外，還會導(dǎo)致咬邊、燒穿等焊接缺陷，并使焊接飛濺加大，使用過大的焊接電流時(shí)，還會使接頭熱影響區(qū)晶粒粗大，焊接接頭的塑性下降。焊接電流太小時(shí)，會造成未焊透、未熔合、夾渣等缺陷，且生產(chǎn)率降低。因此，選擇焊接電流，首先在保證焊接質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡量選用較大的電流，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。手一般根焊的焊接電流為90—130A，在三通、護(hù)板等焊接第一層時(shí)一般控制在100A左右，而且要符合工藝規(guī)程要求。3、焊接電流選擇784施工環(huán)境

1）環(huán)境溫度不同的標(biāo)準(zhǔn)對施工環(huán)境有不同的要求。GB50236-98《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)焊件溫度低于0℃時(shí)，所有鋼材的焊縫應(yīng)在始焊處100mm范圍內(nèi)預(yù)熱到15℃以上。SY0402-2000《石油天然氣站內(nèi)工藝管道施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定常用管材允許焊接的最低環(huán)境溫度：低碳鋼為-20℃，低合金鋼為-15℃，低合金高強(qiáng)鋼為-5℃。JB4709-2000《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》規(guī)定；焊件溫度在-20℃以下不得焊接，焊件溫度在0—-20℃時(shí)，應(yīng)在始焊初100mm范圍內(nèi)預(yù)熱到15℃以上。Q/SYXQ4-2003《西氣東輸管道工程焊接施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，無有效的保護(hù)措施，嚴(yán)禁施焊。目前管線主要都是低合金鋼和低合金高強(qiáng)鋼，焊接時(shí)一定要注意環(huán)境溫度要符合焊接工藝規(guī)程要求，環(huán)境溫度太低，焊縫冷卻速度大，焊縫容易產(chǎn)生馬氏體組織，使組織變硬和脆，產(chǎn)生裂紋。4施工環(huán)境

1）環(huán)境溫度792）環(huán)境濕度在潮濕的環(huán)境中進(jìn)行焊接，空氣中的水汽容易進(jìn)入焊縫金屬從而引起氣孔甚至產(chǎn)生焊接裂紋，所以一般要求環(huán)境相對濕度不大90%RH。3）環(huán)境風(fēng)速不同的焊接方法對環(huán)境風(fēng)速要求不同，纖維素焊條電弧焊采用的是氣渣聯(lián)合保護(hù)，藥芯焊絲采用自保護(hù)，焊接時(shí)都產(chǎn)生大量的氣體，將熔池與空氣隔離開，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)能力，因此環(huán)境風(fēng)速小于8m/s，相當(dāng)于四級風(fēng)力；低氫型焊條焊接時(shí)環(huán)境風(fēng)速小于5m/s，氬弧焊焊接時(shí)環(huán)境風(fēng)速小于2m/s2）環(huán)境濕度805、預(yù)熱

預(yù)熱的目的是通過減緩母材的應(yīng)力狀態(tài)和降低根焊道的冷卻速度來防止根部冷裂紋。管道焊接施工的預(yù)熱溫度范圍應(yīng)考慮母材的強(qiáng)度、組織性能變化規(guī)律、管徑和壁厚，以及焊接材料的含氫量等因素。5、預(yù)熱

預(yù)熱的目的是通過減緩母材的應(yīng)力81對于在役管線維搶修來講，預(yù)熱是減低裂紋最有效的方法，但在實(shí)際施工中，不停輸焊接是管線中存在流動(dòng)介質(zhì)，溫度難以達(dá)到，在動(dòng)火連頭中，現(xiàn)場可能達(dá)不到要求，或者不能預(yù)熱，如使用黃油墻，對焊接影響較大，其中最重要的就是裂紋，。對于在役管線維搶修來講，預(yù)熱是減低裂紋最有82加熱的設(shè)備目前主要是采用液化氣火焰加熱和中頻加熱，液化氣火焰加熱加熱速度較慢，加熱區(qū)域較大，而且受低溫和風(fēng)速影響較大；中頻加熱使用電為能源提供者，采用中頻方式，加熱速度快，而且可控，而且在焊接工程中可以加熱，不影響焊接過程，適宜低溫下焊接。針對焊接預(yù)熱的溫度場，不同環(huán)境、壁厚、材質(zhì)、預(yù)熱方法等沿管線方向的溫度分布，對黃油墻的影響等，焊接中心正在試驗(yàn)中。加熱的設(shè)備目前主要是采用液化氣火焰加熱和中頻加83管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件84管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件85管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件86管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件87管道焊接技術(shù)基礎(chǔ)知識101112課件88請各位領(lǐng)導(dǎo)專家批評指正！請各位領(lǐng)導(dǎo)專家批評指正！89管道焊接技術(shù)基本知識中國石油管道焊接培訓(xùn)中心呂向陽管道焊接技術(shù)基本知識90第一部分、基礎(chǔ)知識一、管道工程的發(fā)展趨勢及其對管線的要求鐵路、公路、航空、水運(yùn)與管道運(yùn)輸統(tǒng)稱為五大運(yùn)輸業(yè)。管道運(yùn)輸是最為經(jīng)濟(jì)、簡單的一種運(yùn)輸方式。特別是對于石油、天然氣等流體來說更為有效，其特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)、安全和不間斷。由于管道運(yùn)輸?shù)挠行?，目前它還作為煤、礦漿和其它固體物質(zhì)的重要輸送手段。由于管線運(yùn)輸具有運(yùn)量大、距離長、成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，因此，管道運(yùn)輸業(yè)在國際上得到迅速的發(fā)展。目前全世界石油、天然氣管道的總長度已超過230x104km，并以每年3%的速度增加，全世界將建設(shè)數(shù)百條油氣長輸管線，石油工業(yè)的巨大市場有利地促進(jìn)了管線鋼、焊接材料、焊接工藝及焊接設(shè)備的發(fā)展。第一部分、基礎(chǔ)知識91從最初的工業(yè)管道至今，油氣管線建設(shè)經(jīng)歷了一個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展。早期建設(shè)的管線，離中心城市較近，地理環(huán)境和社會依托條件都較優(yōu)越。如今新發(fā)現(xiàn)的油田大都在邊遠(yuǎn)地區(qū)或地理?xiàng)l件惡劣的地帶，如美國的普魯?shù)禄魹?、歐洲的北海油田、俄羅斯的西伯利亞以及我國的西部油田等。隨著海上油田、極地油氣田的開發(fā)，對新時(shí)期的管道建設(shè)提出了更高的要求。目前管道工程的發(fā)展趨勢有如下特點(diǎn)：1、大口徑、長距離、高壓輸2、高寒和腐蝕的服役環(huán)境3、海底管線的厚壁化從最初的工業(yè)管道至今，油氣管線建設(shè)經(jīng)歷了一個(gè)多92二、常用金屬材料的物理、力學(xué)性能

一）

常用金屬材料的物理性能1．

密度某種物質(zhì)單位體積的質(zhì)量稱為該物質(zhì)的密度。2．

熔點(diǎn)3．

導(dǎo)熱性4．

熱膨脹性5．

導(dǎo)電性6．

磁性二、常用金屬材料的物理、力學(xué)性能

一）

常用金屬材料的物93二）

常用金屬材料的力學(xué)性能

力學(xué)性能是指金屬在外力作用時(shí)表現(xiàn)出來的性能，包括強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性及疲勞強(qiáng)度等。1．強(qiáng)度：在靜載作用下，抵抗變形和斷裂的能力。1）

屈服強(qiáng)度2）

抗拉強(qiáng)度2．塑性：在靜載作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。1）

延伸率2）

斷面收縮率3．硬度：金屬表面抵抗變形的能力。HBSHRHV4．沖擊韌性：在沖擊載荷作用下，抵抗破壞的能力5．疲勞強(qiáng)度：二）

常用金屬材料的力學(xué)性能

力學(xué)性能是指金屬在外力作用時(shí)94三常用金屬材料的性能和用途一）碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號、性能和用途碳素鋼簡稱碳鋼，是指含碳量小于2.11%的鐵碳合金1．分類（1）按鋼的焊碳量分類1）

低碳鋼(含C≤O．25％)2）

中碳鋼(含C為o．25％～0．60％)3）

高碳鋼(含c>o．6％)（2）按鋼的質(zhì)量分類以含硫磷量劃分1）

普通質(zhì)量鋼含P≤0．045％，S≤O．05％；2）

優(yōu)質(zhì)鋼含P、S均≤0．035％3）高級優(yōu)質(zhì)鋼含P≤o．035％，S≤0．03％混入的雜質(zhì)含量則限制得更嚴(yán)（3）按鋼的用途分類1）強(qiáng)度用鋼：根據(jù)強(qiáng)度選用2）特殊用鋼：耐熱、耐蝕、低溫用鋼三常用金屬材料的性能和用途952、強(qiáng)度用鋼

ós≥294Mpa的叫高強(qiáng)鋼，由ós及熱處理狀態(tài)分：熱軋及正火鋼、低碳調(diào)質(zhì)鋼和中碳調(diào)質(zhì)鋼、微合金控軋鋼、CF、Z向鋼、大線能量鋼等（1）熱軋正火鋼熱軋或正火狀態(tài)下供貨，非熱處理強(qiáng)化鋼，ós=294-490N/mm。ex:16Mn15MnV15MnVN18MnMoNb另CF微合金控軋、Z向綱等。（2）低碳調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨，熱處理強(qiáng)化鋼，ós=441-980N/mm2塑韌性好。ex:14MnMoVN14MnNbB調(diào)質(zhì)狀態(tài)下焊接，焊后不熱處理（3）中碳調(diào)質(zhì)鋼[c]≥0.3%強(qiáng)度↑↑熱處理鋼，韌性差。ós=880-1176N/mmex:40Cr35CrMoA。退火狀態(tài)下焊接，焊后熱處理。2、強(qiáng)度用鋼

ós≥294Mpa的叫高強(qiáng)鋼，由ós及熱處理96（4）微合金控軋鋼高強(qiáng)度、高韌性加入少量NbVTi+控軋①通過控軋使A晶粒變形破碎-細(xì)化②加入NbVTi控制A晶粒長大，變形A再結(jié)晶形成極細(xì)F③NbVTi的碳?xì)浠衔镔|(zhì)點(diǎn)在鐵素體中析出強(qiáng)化④↓CSP雜質(zhì)形態(tài)，強(qiáng)化韌性ex:X60X70X80X100（4）微合金控軋鋼高強(qiáng)度、高韌性973、常用管線性能

在國內(nèi)管線鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是GB9711,主要有：L210、L245、L290、L320、L360、L390、L415、L450、L485、L555。在國外管線鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是APISpec5L，主要有：A25、A、B、X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X80、X1003、常用管線性能

在國內(nèi)管線鋼的主要標(biāo)準(zhǔn)是GB9711,98管材等級屈服強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa）分類A25172310普通碳素鋼L210A207331L245B241413L290X42289413普通低合金高強(qiáng)鋼L320X46317434L360X52358455L390X56386489微合金化高強(qiáng)度低合金鋼L415X60415517L450X65448530L485X70482565微合金化高強(qiáng)度鋼L555X80551620X100727837管材等級屈服強(qiáng)度（MPa）抗拉強(qiáng)度（MPa99第二部分、新建管道焊接技術(shù)

一、焊接技術(shù)焊接施工是長輸管道建設(shè)過程中重要的工藝之一，它制約著管道建設(shè)的質(zhì)量和效率，隨著石油及天然氣資源的開發(fā)，管線鋼的級別、性能的提高，焊接材料、焊接技術(shù)也隨之提高和發(fā)展。我國鋼質(zhì)管道環(huán)縫焊接技術(shù)經(jīng)歷了幾次大的變革：1、20世紀(jì)70年代采用傳統(tǒng)焊接方法，低氫型焊條電弧焊上向焊接工藝特點(diǎn)：管口組對間隙較大，根焊過程采用熄弧操作方法，焊層厚度大，焊接效率和焊接質(zhì)量低。目前這種工藝方法在管線焊接中已經(jīng)基本不用，但是在小口徑管線建設(shè)和站場焊接中的填充、蓋面使用，目前在管線的返修和維修時(shí)的主要焊接方法。2、20世紀(jì)70年代開始采用氬弧焊工藝特點(diǎn)：焊接質(zhì)量優(yōu)異，焊后管道內(nèi)較為潔凈，但由于其焊接速度慢，抗風(fēng)能力差，不適宜在大口徑的長輸管道建設(shè)中應(yīng)用，而適宜在固定場所的站場建設(shè)中使用，另外在一些小口徑管線中用于打底焊。第二部分、新建管道焊接技術(shù)

一、焊接技術(shù)1003、20世紀(jì)80年代管道局引進(jìn)的歐美的手工下向焊工藝，并逐步推廣到大部分施工企業(yè)，主要為纖維素型焊條和低氫型焊條下向焊：1）纖維素下向焊纖維素下向焊接顯著特點(diǎn)是，根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根焊速度快，工人容易掌握，焊接質(zhì)量好，射線探傷合格率高，普遍用于混合焊接工藝的根焊。該工藝的另一特點(diǎn)是，有較大的熔透能力和優(yōu)異的填充間隙性能，對管子的對口間隙要求不很嚴(yán)格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫。但由于焊條熔敷金屬擴(kuò)散氫含量高，焊接時(shí)應(yīng)注意預(yù)熱溫度和層間溫度的控制，以防止冷裂紋的產(chǎn)生。是目前主線路工程中主要的根焊方法。3、20世紀(jì)80年代管道局引進(jìn)的歐美的手工下向焊工藝，并逐步1012）低氫下向焊低氫下向焊接的顯著特點(diǎn)是,焊縫質(zhì)量好，適合于焊接較為重要的部件，焊接過程采用大電流，多層、快速焊的操作方法來完成，焊層的厚度薄，焊接效率高。但工人掌握的難度較大，根焊適應(yīng)性較纖維素焊條差，焊接合格率難以保證，多用來進(jìn)行填充蓋面焊接。主要應(yīng)用于半自動(dòng)焊和自動(dòng)焊難以展開的地形中施工以及管線連頭的施焊。2）低氫下向焊1024、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)了自保護(hù)半自動(dòng)焊設(shè)備和工藝該工藝于1995年首次在突尼斯工程中應(yīng)用，在以后的庫鄯線、鄯烏線、蘇丹工程及澀寧蘭、蘭成渝、西氣東輸?shù)裙艿拦こ讨惺侵饕暮附臃椒?。其焊接合格率按焊口統(tǒng)計(jì)，可以達(dá)到95%以上。其優(yōu)點(diǎn)是連續(xù)送絲、生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、特別是自保護(hù)藥芯焊絲的焊接工藝性能優(yōu)良，電弧穩(wěn)定，成形美觀，能實(shí)現(xiàn)全位置（下向）焊接，抗風(fēng)能力強(qiáng)，尤其適宜于野外施工。是目前管道焊接施工的主要方法自保護(hù)藥芯焊絲以其特有的優(yōu)越性在長輸管道中廣泛應(yīng)用，全位置操作性能好，熔敷速度快，同時(shí)焊縫金屬韌性好，但焊縫金屬在焊態(tài)下粗大的柱狀晶組織的出現(xiàn)，使得其焊縫金屬沖擊韌性在焊態(tài)與熱處理之間，多層焊和單道焊之間有很大的差別。因此采用自保護(hù)焊絲焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制焊接工藝參數(shù)、熱輸入量、焊接道次以及每道焊層的厚度等。4、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)了自保護(hù)半自動(dòng)焊設(shè)備和工1035、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)STT根焊技術(shù)STT焊機(jī)是通過表面張力控制熔滴短路過渡的。STT焊接工藝焊接過程穩(wěn)定（焊絲伸出長度變化影響?。?，以柔和的電弧、顯著地降低了飛濺，減輕了焊工的工作強(qiáng)度，良好的焊縫背面成形、焊后不用清渣及使用純CO2氣體和實(shí)心焊絲為主要特點(diǎn)，其根焊質(zhì)量和根焊速度都優(yōu)于纖維素焊條，是根焊的優(yōu)良焊接方法。但設(shè)備投資大，焊接要求嚴(yán)格，由于STT焊是氣體保護(hù)焊，一般焊接環(huán)境的風(fēng)力不得超過2米/秒，在野外施工應(yīng)有防風(fēng)設(shè)施。5、20世紀(jì)90年代管道局從美國引進(jìn)STT根焊技術(shù)1046、自動(dòng)焊工藝

隨著我國管道建設(shè)高峰期的到來，增大管道的直徑，在一定范圍內(nèi)提高管道輸送壓力已成為管道建設(shè)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。管道建設(shè)用鋼管強(qiáng)度等級的提高，管徑和壁厚的增大，管道運(yùn)行壓力的增高，這些都對管道環(huán)焊接頭的性能要求更高，這就需要研發(fā)高質(zhì)量的焊接材料和高效率的焊接方法與之匹配。借助于機(jī)械和電氣的方法使整個(gè)焊接過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，即為自動(dòng)焊。管道自動(dòng)焊工藝具有焊接效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，焊接過程受人為因素影響小等優(yōu)勢，在大口經(jīng)、厚壁管道建設(shè)中具有很大潛力。自動(dòng)焊的主要優(yōu)點(diǎn)是：a．焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定。b．焊接速度塊。c．經(jīng)濟(jì)性好。d．對于焊工的操作水平要求低。6、自動(dòng)焊工藝105二、管線焊接工藝隨著管線鋼性能的提高，焊接材料、焊接技術(shù)在不斷的進(jìn)步，管線焊接工藝也隨之變化。不同的鋼級、不同的直徑和壁厚、不同的項(xiàng)目、不同的輸送壓力及介質(zhì)，甚至施工單位的隊(duì)伍及設(shè)備狀況，將會采用不同的焊接工藝。就目前長輸管道常用的焊接工藝如下：二、管線焊接工藝106一）主干線焊接工藝1、全纖維素型焊條電弧焊工藝

根據(jù)管線開裂方式不同，考慮其止裂性能，輸油管道和低壓力、低級別輸氣管道可選用纖維素型焊條電弧焊工藝，是世界范圍內(nèi)管道施工中使用最廣泛的工藝。纖維素焊條易于操作，具有高的焊接速度，約為堿性焊條的兩倍。有較大的熔透能力和優(yōu)異的填充間隙性能，對管子的對口間隙要求不很嚴(yán)格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫，并適用于不同的地域條件和施工現(xiàn)場。但在采用此種工藝時(shí)，由于擴(kuò)散氫含量較高，為防止冷裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)注意焊接工藝過程的控制。一）主干線焊接工藝107采用的主要焊條有E6010、E7010、E8010、E9010等，采用直流電源，電源特性為下降外特性，一般為管道專用的逆變焊機(jī)或晶閘管焊機(jī)。電流極性為根焊直流正接，保證有足夠大的電弧吹力，其它熱焊、填充蓋面采用直流反接采用的主要焊條有E6010、E7010、E80101082、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝對于輸氣管道和高壓力、中高級別輸氣管道，根據(jù)管線開裂方式不同，考慮其止裂性能，選用纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝，保證其良好的止裂性。纖維素型焊條下向焊接顯著特點(diǎn)是根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根焊速度快，工人容易掌握，射線探傷合格率高，普遍用于混合焊接工藝的根焊。低氫下向焊接的顯著特點(diǎn)是焊縫質(zhì)量好，適合于焊接較為重要的部件，如連頭、返修等，但工人掌握的難度較大，根焊適應(yīng)性較纖維素焊條差，多用來進(jìn)行填充蓋面焊接。2、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝109采用的主要纖維素型焊條有E6010、E7010、E8010、E9010等，低氫型焊條有E7018、E8018、E9018、E10018采用直流電源，電源特性為下降外特性，一般為管道專用的逆變焊機(jī)或晶閘管焊機(jī)。電流極性為根焊直流正接，保證有足夠大的電弧吹力，熱焊也采用纖維素型焊條采用直流正接，增大焊縫厚度，防止被低氫焊條燒穿，填充蓋面采用低氫型焊條，采用直流反接，提高熱效率和降低有害氣體氣體的浸入。采用的主要纖維素型焊條有E6010、E7011103、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝（1）纖維素型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝對于強(qiáng)度級別高，輸送介質(zhì)壓力高、管徑、壁厚大的管道，由于采用低氫焊條的效率較低，焊接合格率難以保證，對焊工技術(shù)水平要求高等，跟不上管線建設(shè)的速度，采用低氫型的自保護(hù)藥芯焊絲，提高韌性，采用半自動(dòng)工藝提高生產(chǎn)效率，得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在發(fā)展中國家得到快速發(fā)展，是我國大口徑、大壁厚長輸管線的主要工藝。3、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝111根焊采用纖維素型焊條，利用其根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根焊速度快，工人容易掌握，射線探傷合格率高等特點(diǎn)，提高焊接速度；填充蓋面采用自保護(hù)藥芯焊絲，藥芯焊絲與焊條相比具有十分明顯的特點(diǎn)優(yōu)勢，但藥芯焊絲價(jià)錢較高。主要是把斷續(xù)的焊接過程變?yōu)檫B續(xù)的生產(chǎn)方式，從而減少了接頭的數(shù)目提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。再者電弧熱效率高，加上焊接電流密度比焊條電弧焊大，焊絲熔化快，生產(chǎn)效率可為焊條電弧焊的3－5倍，又由于熔深大，焊接坡口可以比焊條電弧焊小，鈍邊高度可以增大，因此具有生產(chǎn)效率高，周期短，節(jié)能綜合成本低，調(diào)整熔敷金屬成分方便的特點(diǎn)。根焊采用纖維素型焊條，利用其根焊適應(yīng)性強(qiáng)，根112根焊采用的主要纖維素型焊條有E6010、E7010等，自保護(hù)藥芯焊絲主要有E71T8-K6、E71T8-Ni1等型號，采用直流電源，根焊電源特性為下降外特性，一般為管道專用的逆變焊機(jī)或晶閘管焊機(jī)。電流極性為根焊直流正接，保證有足夠大的電弧吹力，填充蓋面的自保護(hù)藥芯焊絲，采用平外特性直流電源+相匹配的送絲機(jī)。根焊采用的主要纖維素型焊條有E6010、E7010113（2）STT根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝

STT焊機(jī)是通過表面張力控制熔滴短路過渡的，焊接過程穩(wěn)定，電弧柔和，顯著地降低了飛濺，減輕了焊工的工作強(qiáng)度，良好的焊縫背面成形、焊后不用清渣等，其根焊質(zhì)量和根焊速度都優(yōu)于纖維素焊條，是優(yōu)良的根焊焊接方法。但設(shè)備投資大，焊接要求嚴(yán)格，焊工不易掌握。（2）STT根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝

1144、自動(dòng)焊工藝隨著管道建設(shè)用鋼管強(qiáng)度等級的提高，管徑和壁厚的增大，管道運(yùn)行壓力的增高，這些都對管道環(huán)焊接頭的性能要求更高，利用高質(zhì)量的焊接材料，借助于機(jī)械和電氣的方法使整個(gè)焊接過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，管道自動(dòng)焊工藝具有焊接效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，焊接過程受人為因素影響小，對于焊工的技術(shù)水平要求低，焊接質(zhì)量高而穩(wěn)定等優(yōu)勢，在大口經(jīng)、厚壁管道建設(shè)中具有很大潛力。，（1）纖維素型焊條根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝（2）STT根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝（3）自動(dòng)焊外焊機(jī)根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝（4）自動(dòng)焊內(nèi)焊機(jī)根焊+自動(dòng)焊外焊機(jī)填蓋工藝4、自動(dòng)焊工藝115二）連頭工藝

管線建設(shè)中，經(jīng)常出現(xiàn)兩長段無法移動(dòng)管口連接問題，即為連頭碰死口，管道動(dòng)火搶修也屬于這類問題，這些部位通常由于管線不能移動(dòng)造成應(yīng)力德的存在，拘束度較大，容易產(chǎn)生裂紋，因此，對于連頭碰死口問題，必須重視，加強(qiáng)焊接工藝的控制。目前主要采用的方法有四種：二）連頭工藝

管線建設(shè)中，經(jīng)常出現(xiàn)兩長段無法1161、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝在連頭工藝中，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，低氫型（E8018）焊條電弧焊采用下向焊，具體要求及設(shè)備與主干線相同2、纖維素型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝在此工藝中，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊采用下向焊，具體要求及設(shè)備與主干線相同1、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝1173、低氫型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝在此工藝中，低氫型焊條電弧焊采用上向焊，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊采用下向焊，具體要求及設(shè)備與主干線相同4、低氫型焊條根焊+低氫型焊條填蓋工藝在此工藝中，低氫型焊條電弧焊根焊采用上向焊，低氫型焊條電弧焊采用下向焊或上向焊。3、低氫型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝118三）返修工藝

1、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝在返修工藝中，對于穿透型返修，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，低氫型焊條電弧焊也采用上向焊，纖維素型焊條型號與主線路相同具體要求及設(shè)備與主干線相同，填蓋的低氫型焊條常用的為E5015（GB/T5117）和E7018或E8018（AWSA5.5）2、低氫型型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝在返修工藝中，對于穿透型返修，低氫型焊條（E7016）電弧焊采用上向焊，低氫型焊條電弧焊也采用上向焊，填蓋的低氫型焊條常用的為E5015（GB/T5117）和E7018或E8018（AWSA5.5）3、纖維素型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填蓋工藝在此工藝中，纖維素型焊條電弧焊采用上向焊，自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊采用下向焊。三）返修工藝

1、纖維素型焊條根焊+低氫型焊條電弧焊工藝119第三部分、在役管道搶修焊接技術(shù)

近幾年來，隨著我國能源工業(yè)的蓬勃發(fā)展，油氣管道工程正處于建設(shè)高潮，管道公司先后建成了蘭成渝管線、澀寧蘭管線、忠武管線和西氣東輸一線等管線等，使沿線各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域?qū)艿肋\(yùn)輸?shù)囊蕾囆栽絹碓酱?，管道一旦發(fā)生破壞，便會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

根據(jù)國內(nèi)外管道失效事故的統(tǒng)計(jì)分析，管道失效的主要原因是管道用鋼材、鋼管選用不合理，制管質(zhì)量和施工質(zhì)量不好、腐蝕、第三方損壞及特殊地質(zhì)原因所造成的。隨著管線建設(shè)的發(fā)展，同時(shí)帶動(dòng)了管線鋼的研究高潮，相應(yīng)的，用于管線鋼的焊接材料、焊接方法和焊接工藝也得到巨大發(fā)展。由于管線鋼研究取得的成果和焊接技術(shù)的提高，以及施工管理水平的的提高，管道事故率明顯降低。管線腐蝕、第三方施工破壞、打孔盜油（氣）、自然地質(zhì)災(zāi)害等成為管道破壞的主要原因。第三部分、在役管道搶修焊接技術(shù)120

管道途經(jīng)地區(qū)地形復(fù)雜山地段易發(fā)生滑坡、崩塌、山洪、泥石流等自然災(zāi)害，黃土段水土流失嚴(yán)重，濕陷性災(zāi)害頻繁發(fā)生。運(yùn)行中的管道也常會因自然災(zāi)害、腐蝕穿孔、第三方破壞等發(fā)生泄漏，引起火災(zāi)或爆炸，造成經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和環(huán)境污染。為了減少這種損失，便需要在不影響管線介質(zhì)輸送的情況下維修破損，這時(shí)需要在一定的輸量、流速、壓力的狀態(tài)下焊接管件，其對施工技術(shù)要求非常嚴(yán)格，尤其是對管道帶壓焊接的要求更為苛刻。

121第三方破壞第三方破壞122第三方破壞（爆炸）第三方破壞（爆炸）123成品油泄露成品油泄露124管線腐蝕管線腐蝕125管線腐蝕管線腐蝕126一、管道維修方法

管道上存在的缺陷可以用范圍寬廣的各種的方法進(jìn)行維修，目前使用的技術(shù)有：一）切除和更換管段換管可修復(fù)管道任何類型的損傷、缺陷或泄漏。液體管道換管前，應(yīng)進(jìn)行管道降壓和介質(zhì)排空。進(jìn)行管道切割前，應(yīng)將管道壓力降至封堵設(shè)備及焊接允許的壓力之內(nèi)，進(jìn)行封堵作業(yè)，以保證換管安全。管線切割位置距離缺陷、損傷或泄漏區(qū)域邊緣不應(yīng)小于100mm。切除管線的長度不應(yīng)小于管道直徑的1.5倍。替換管壁厚不應(yīng)小于原管道壁厚，替換承壓能力不應(yīng)低于原管道承壓能力。如果制管焊縫上或其熱影響區(qū)內(nèi)存在制管缺陷，則包括管道兩端的環(huán)焊縫在內(nèi)的整段管道均應(yīng)切除和更換。應(yīng)依據(jù)經(jīng)焊接工藝評定試驗(yàn)合格的焊接工藝進(jìn)行焊接。一、管道維修方法

管道上存在的缺陷可以用范圍寬廣127二）打磨對沒有泄露的異常位置進(jìn)行打磨，削減其應(yīng)力集中點(diǎn)。通過手動(dòng)打銼或電動(dòng)砂輪打磨來除掉材料構(gòu)成了一種針對缺陷或疵點(diǎn)的維修方法，要求（1）缺陷或疵點(diǎn)的應(yīng)力集中效果得到消除；（2）除掉了所有損壞的或過硬的材料；（3）除掉的金屬量沒有明顯減小管道的承壓能力。在《油氣鋼制管道管體缺陷修復(fù)規(guī)范》中要求：對于管道內(nèi)部缺陷和制管缺陷，不應(yīng)使用打磨方法進(jìn)行修復(fù)。對于打磨深度不大于0.125tn，且無損檢測表明已消除了應(yīng)力集中的缺陷，可使用打磨方法進(jìn)行修復(fù)。二）打磨128三）通過熔敷焊條填料金屬方式填補(bǔ)缺陷

通過熔敷焊條金屬的方式維修管道的概念要求用更換損失的或損壞了的金屬的方法來消除缺陷，然后恢復(fù)管道的連續(xù)性。因?yàn)檫@種維修方法簡單、直接，并且可以在無法使用完整的環(huán)形套管的位置（如維修附件和現(xiàn)場彎管）應(yīng)用，所以這種在線維修方法是有吸引力的。在運(yùn)行管道上施焊所關(guān)注的首要問題是：1）在焊弧引起管壁穿透的地方存在焊穿（或象有時(shí)發(fā)生的“爆裂”，）的風(fēng)險(xiǎn)和；2）維修后管道的完整性。三）通過熔敷焊條填料金屬方式填補(bǔ)缺陷

通過熔敷焊條金屬的方式129第一道周邊旱道第一層第二道周邊旱道第二層熔敷焊條金屬維修的典型堆焊順序草圖第一道周邊旱道第一層第二道周邊旱道第二層熔敷焊條金屬維修的130

管體修復(fù)補(bǔ)焊（沉積焊）

管體修復(fù)補(bǔ)焊（沉積焊）131

焊穿的發(fā)生主要決定于管道的壁厚和焊弧穿透管壁的穿透性，焊透深度主要表現(xiàn)為焊接熱量輸入和管道流體從管壁上轉(zhuǎn)移熱量的性能的一個(gè)函數(shù)。對于一個(gè)給定的過程來講，在熱輸入量增大時(shí)，穿透管壁的深度就會增加。焊穿的發(fā)生主要決定于管道的壁厚和焊弧穿透132

在《油氣鋼制管道管體缺陷修復(fù)規(guī)范》中要求：

補(bǔ)焊可用于修復(fù)在役管道腐蝕造成的金屬損失。對于管道內(nèi)部缺陷（腐蝕、劃痕和皺褶等）和制管焊縫上的缺陷，不應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊修復(fù)。進(jìn)行補(bǔ)焊的管道最小剩余壁厚應(yīng)不小于3.2mm。在補(bǔ)焊前，應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評定試驗(yàn)。在焊接前，應(yīng)將管體腐蝕區(qū)域清理干凈。如果需要，還應(yīng)進(jìn)行必要的打磨，以形成合適的剖面。焊接部位不應(yīng)存在氧化物、銹皮、涂層、水分和其它污染物。補(bǔ)焊后宜按照SY/T4109要求對焊縫進(jìn)行磁粉檢測。在《油氣鋼制管道管體缺陷修復(fù)規(guī)范》中要求：133四）用環(huán)形套管加固管道的缺陷處

各種全環(huán)繞套管是平時(shí)維修陸地管道缺陷中最重要的、使用最廣泛的方法。套筒末端與管道焊接。套筒能承受內(nèi)壓和提高管道的軸向承壓能力，可用于修復(fù)泄漏缺陷或最終會發(fā)展成泄漏的缺陷。套筒可用于永久修復(fù)管道缺陷、損傷或泄漏。對于制管焊縫上的缺陷，使用套筒只能作為臨時(shí)修復(fù)方法。套筒的側(cè)縫應(yīng)采用單面V形對接焊接。套筒兩半的軸向邊緣應(yīng)有60o的坡口。套筒兩端應(yīng)垂直切割，并與管道填角焊接。如果ts≥tn＋2.4mm，則應(yīng)將套筒末端倒角成斜度為4:1（沿替換管軸向長度與徑向長度之比）的坡口，以使套筒末端厚度與管道厚度相同。四）用環(huán)形套管加固管道的缺陷處

各種全環(huán)繞套管是134對于套筒的安裝，應(yīng)先進(jìn)行套筒的兩個(gè)側(cè)縫焊接（見圖1），然后進(jìn)行套筒的兩端與管道的填角焊接。套筒側(cè)縫應(yīng)為V形對接焊縫。應(yīng)采用圖1中所示的三種方法之一進(jìn)行套筒側(cè)縫的焊接。不應(yīng)在管道缺陷處進(jìn)行焊接。在套筒兩半軸向邊緣的V形坡口底部應(yīng)使用1.5mm厚的低碳鋼襯墊條，以防止根焊時(shí)焊入管體。如