小口徑不銹鋼管道下向焊技術在油田地面管道中的應用

大(da)慶油田地面不銹鋼管道施工中，φ219mm以下的小口徑不銹鋼管道所占比例較(jiao)大。上述不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)道焊(han)(han)接大多采用焊(han)(han)條(tiao)電弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)上向(xiang)焊(han)(han)或鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)打底，二者經過幾十(shi)年(nian)的發展，技(ji)術(shu)已(yi)非常成(cheng)(cheng)熟(shu)，應用廣泛，為油田地面產能建設做出(chu)了貢(gong)獻。但二者也存在著無法克服的缺點，即焊(han)(han)條(tiao)上向(xiang)焊(han)(han)打底合格率低，對焊(han)(han)工技(ji)術(shu)水平和(he)(he)責任心要求高；鎢極氬弧(hu)(hu)(hu)焊(han)(han)雖然質量好，但易受(shou)風(feng)速(su)等(deng)環境(jing)因素影(ying)響(xiang)，且效率低，成(cheng)(cheng)本高。而纖維素下向(xiang)焊(han)(han)焊(han)(han)條(tiao)由于具有較大的電弧(hu)(hu)(hu)吹力(li)(li)和(he)(he)熔透能力(li)(li)，對不(bu)銹(xiu)鋼管道的對(dui)口要求較寬松，焊(han)縫(feng)背面成形好(hao)，氣(qi)孔敏感性小(xiao)，易于獲得高質量(liang)的焊(han)縫(feng)等特(te)點，因此特(te)別適(shi)合打底焊(han)。隨(sui)著纖維素焊(han)條在大(da)口徑不(bu)銹鋼(gang)管道上(shang)的成功應用，設想將下向(xiang)焊技術應用到小口徑不銹鋼管(guan)道打底焊(han)中(zhong)，以(yi)提高中(zhong)小口徑不銹鋼管道的焊接效(xiao)率和合格率。本革(ge)新就是(shi)在此問(wen)題(ti)基礎上，通過使用不同直徑的纖維素焊條，對φ219mm以下的小口徑不(bu)銹鋼管道，尤其是φ48～φ114mm不銹鋼管道進(jin)行(xing)了大量下向焊(han)打底試(shi)驗，并與上(shang)向焊(han)就效(xiao)率等方面進(jin)行(xing)了對比。試(shi)驗結果(guo)證(zheng)明(ming)，選擇合適的纖(xian)維素(su)焊(han)條焊(han)接(jie)小(xiao)口徑不銹(xiu)鋼管道是完(wan)全(quan)可(ke)行的。2. 存在問題及(ji)解(jie)決(jue)措施(shi)上向焊在多年應用中逐漸暴露出打底速度慢、根部成形(xing)合(he)格(ge)率低的缺點，其(qi)總體探(tan)傷(shang)一次合(he)格(ge)率大致在70%～80%，且缺陷主(zhu)要集中在根部焊道，主(zhu)要表現為單邊未(wei)(wei)熔(rong)合、背凹、未(wei)(wei)焊透等，如圖1、圖2所示。針(zhen)對普通焊條上向焊在油田(tian)地面管(guan)網中(zhong)存在的(de)的(de)缺點，培訓中(zhong)心根據實(shi)際(ji)焊接(jie)需要，將中(zhong)小口徑低壓不(bu)銹鋼(gang)管道(dao)打底方(fang)式進行(xing)改進。主(zhu)要革新內容(rong)包括：將(jiang)酸(suan)性或堿(jian)性焊(han)條換成纖維(wei)素(su)焊(han)條；將(jiang)焊(han)接方(fang)向(xiang)由上向(xiang)焊(han)調整(zheng)為下向(xiang)焊(han)；對于(yu)φ114mm以下不銹鋼(gang)管道，采用(yong)特制(zhi)φ2.5mm焊條（見圖3）代替φ3.2mm焊條。

具(ju)體解決(jue)措(cuo)施如(ru)下：

（1）焊條的選用(yong)

小口徑不銹鋼(gang)管道(dao)曲(qu)率大(da)(da)，操作難度比大(da)(da)口徑不(bu)銹鋼管道要大，由于現(xian)有φ3.2mm焊(han)條直徑粗，焊(han)縫成形不易控制(zhi)，難以應用在φ114mm以下不銹鋼管道，所以φ114mm以下不銹鋼管道應(ying)使用(yong)φ2.5mm焊條進行打底(di)焊。雖(sui)然(ran)國內目前(qian)沒有φ2.5mm纖(xian)維素焊條出(chu)售，但與(yu)相關(guan)廠家(jia)協商已解決(jue)此問題。

（2）組對方式的確定

以往大口徑(jing)不銹鋼管道一般都使用(yong)內對口器(qi)進(jin)行組對，而小口徑不銹鋼管道沒(mei)有(you)適合下向焊(han)應用的(de)對(dui)口器(qi)，因此(ci)我們使(shi)用外(wai)對(dui)口器(qi)或采用根部定位(wei)焊(han)法。由于地面不銹(xiu)鋼管道基本都為(wei)低碳鋼，裂紋傾(qing)向(xiang)不明顯(xian)，所以采用根部定位法(fa)更能體(ti)現(xian)出下(xia)向(xiang)焊(han)速度快、效率高的(de)優勢。

（3）焊接工藝和操作手(shou)法的(de)更(geng)新

小口徑不銹鋼管道所需(xu)焊接電流和操作手法與大口(kou)徑不銹(xiu)鋼管道不同，合適的(de)(de)焊(han)接參數和良好的(de)(de)操作手法(fa)是保(bao)證小口徑不銹鋼(gang)管(guan)道根部成形的基礎，而二(er)者只能通過大量(liang)試驗(yan)和(he)培訓(xun)進(jin)行總結。經過試驗(yan)，應用(yong)改進(jin)后的焊接(jie)工藝焊接(jie)一次合格率達到(dao)95%以(yi)上，效率提高(gao)10%以上。

3. 應(ying)用情(qing)況分析(xi)

（1）應用現狀

該革新已在我公司承(cheng)擔的第四采油(you)廠杏十二(er)注水(shui)站改擴(kuo)建(jian)工程、采油(you)一(yi)廠新中508轉油站更新工(gong)程中進行了(le)(le)應用，效果較好，合(he)格率分別達到了(le)(le)97.8%和98.5%。中貴(gui)聯絡線工程隴南支線天然氣不銹鋼(gang)管(guan)道工(gong)程正在應用中(zhong)，目前(qian)，已焊接焊口近30道，合格率達到(dao)了100%。

（2）取得的經濟(ji)(ji)效(xiao)(xiao)益(yi)和社會效(xiao)(xiao)益(yi)在經濟(ji)(ji)效(xiao)(xiao)益(yi)方面，按照上述方法施(shi)工，可大大提高工藝不銹(xiu)鋼管道施工(gong)速度，縮短(duan)了工(gong)程的施工(gong)工(gong)期。按焊材價格對比，纖維素焊條32元/kg，低氫焊條9元/kg，簡單(dan)對比可見(jian)焊(han)接材料成本有所增加，但打底焊(han)效率提高了1倍(bei)，使人工費(fei)用、機械(xie)費(fei)用大(da)大(da)降低。探傷一次合(he)格率可達95%以上，大大節省了返修成本。在社會效益方(fang)面，小口(kou)徑不銹鋼管道焊條(tiao)下向(xiang)焊焊接方式在(zai)(zai)大慶地區(qu)產(chan)能工程建設(she)中首次采用，在(zai)(zai)傳統焊接的基礎上(shang)豐富了不銹鋼(gang)管道安裝的焊接方式(shi)，提高了工藝不銹鋼管道安裝速(su)度，可使工程建(jian)設(she)速(su)度大大提高(gao)。

（3）詳細測算或評價依據(ju)以正(zheng)在施工的中貴(gui)聯絡線工程隴南支線天然氣不銹鋼(gang)管道工程φ219mm×5.6mm鋼(gang)管為例，進行經濟評(ping)估。該(gai)工程不銹鋼管道材(cai)質為L290，不銹鋼管道(dao)全(quan)長85km，焊口數約(yue)9500道(dao)(dao)，業主要(yao)求(qiu)采(cai)用氬弧焊(han)(han)打底。根據(ju)計(ji)算(suan)，材料方(fang)面，氬弧焊(han)(han)打底每(mei)道(dao)(dao)焊(han)(han)口約(yue)熔敷金屬0.57kg，9500道共需熔敷金屬(shu)5415kg。而整根焊絲利用率約80%，這(zhe)樣(yang)約需焊絲6770kg，按單(dan)價12.10元/kg計，合計金(jin)額約8.2萬元；對(dui)于φ219mm管，1瓶氬氣打底時(shi)可(ke)焊約(yue)20道焊口，9500道(dao)焊口約需氬氣475瓶，按單(dan)價(jia)120元/瓶計，合計金額約5.7萬元(yuan)，焊材與(yu)氬(ya)氣合計13.9萬元。采用下向焊(han)，約需焊(han)條7735kg，按單(dan)價32元/kg計，合計金(jin)額約24.75萬元。效率(lv)方面，手工鎢極氬(ya)弧(hu)的焊焊接速度為4～6cm/min，而(er)下向焊焊接速(su)度為12～15cm/min。對于φ219mm不銹鋼管(guan)道(dao)，單道焊口打底手工(gong)鎢極(ji)氬弧焊約13.2min，而(er)下(xia)向(xiang)焊約5min，相比可節約8.2min/道。9500道(dao)口共計(ji)可節省焊接(jie)時間(jian)約1298h。按(an)每天工作8h，人(ren)工費(fei)200元/天計，可節省人工費(fei)2.6萬元。再加上氬氣運輸費(fei)、返修(xiu)費(fei)、臺班費(fei)等，總(zong)成(cheng)本基本與使用下向焊相當(dang)，甚至超出。

4. 結語(yu)

隨著大慶油田油氣(qi)當量穩產4000萬t戰略的實施，近年來(lai)在石油儲備、場站建設等地面工程(cheng)項目(mu)上投資(zi)巨大，一批新建、改擴建重(zhong)點工程(cheng)不斷實施，這些工程(cheng)的實施給小口徑不銹鋼管道下向焊的推廣應(ying)(ying)用(yong)提(ti)供了有利條(tiao)件。從長(chang)遠看，隨著纖維(wei)素焊條(tiao)的推廣應(ying)(ying)用(yong)，其價格也(ye)必將回歸(gui)到合理水平，反(fan)過來價格的下降(jiang)又(you)會(hui)促進(jin)纖維(wei)素焊條(tiao)更(geng)大規模的應(ying)(ying)用(yong)，從而形(xing)成(cheng)價格與應(ying)(ying)用(yong)規模的良(liang)性(xing)循環。