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摘要：管线运输是主要用于能源利料的输送方式。普遍用于石油、天然气、液化石油气、化工原料输送。随着我国国民经济的发展，中国油气管线建设有了较大发展，管线工程的工程量不断增加，施工质晕要求越来越高。由于管线工程送介质的种类多种多样其运行参数和使用条件也各有不同，为此，存管线工程中经常会使用多种管材，也会采用多种连接方法，但就目前的技术经济条件来看，管线工程虽有螺扣、卡套、承接等多种连接方法，但对于直径较大的各种金属管子和管子支承件、设备金属支座等结构米说，基本上多是焊接连接的，因此金属管线焊接是石油管线施工中的一个极为重要的关键环节。
关键词：石油 运输 管线焊接
中图分类号：P755文献标识码： A
石油管线工程焊接虽与其他焊接结构一样属于焊接工程技术范围，但由于管子连接属于典型的壳体结构，与一般梁架结构、网架结构不同，管线要承受管子内部和外部的壓力，要求焊接接头具有很好的强度、致密性和韧度，以保障管线系统的安全运行。
1石油管线的TlG焊接技术综述
石油管线的焊接技术针对传统的对管焊接方法焊接质量不易控制、难以达到焊后内部不允许有焊渣的要求，经过多年的摸索、实践，采用氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的焊接方法。这种方法电弧清晰，焊接时操作简单，不易出现气孔、夹渣、未焊透等焊后缺陷，同时由于线容量小，因此热影响区小，变形及裂纹倾向小。钨极惰性气体保护焊（英文简称TIG焊）。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周嗣形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。
2承压石油管线的TIG焊接技术
与国外管道焊接工艺的研究相比较，我国对石油管道换焊接工艺的研究更偏重力学性能指标的研究，即对潮湿气候条件、硫化物应力腐蚀性能及抗氢致裂纹等领域的研究尚不足。由此可见，必须加强对高强度长距离石油管道环焊缝焊接工艺系统的研究，以期提高石油管道环焊缝质量的可靠性。随着管线钢成分、性能、组织结构及加工制备四个要素的有机结合，高强度管线钢已具备高韧性、高强度、耐腐蚀性的要求，此外管线钢与焊缝也应具备良好的抗断裂性及韧性。
本章节主要从下列三个方面浅析石油管道焊接工艺水平的提高：一是焊接接头的力学性能。考虑到石油管道的焊接材料大多采用抗湿度、抗风、操作工艺性能优良的专用焊接材料，技能合格的焊接工人、合理的焊接工艺参数便可有效提高环焊缝断口的质量。二是环焊接头金相组织与硬度。考虑到环焊接头金相组织对焊接性能的决定性作用，石油管道焊接过程必须合理控制焊接热输入及层间温度，以免发生环焊接头粗大组织，进而从金相组织方面实现对环焊接头性能的控制。三是环焊缝抗SSCC性能。应力腐蚀的倾向必然随强度级别的提高而变大。硬度是影响强度的重要方面，其极限状态必须达到248HV，以防发生硫化物应力腐蚀。此外，应力腐蚀往往受到钢中合金元素的影响，且不断增加的碳当量必然使SSCC产生的倾向大幅度增加。
（1）管线焊口的TlG焊接技术。
焊接设备及器具主要由焊接电源、焊枪、供气系统、冷却系统及焊接控制系统等部分。TIG焊接电源有交流和直流两种。交流电源用于焊接铝及其合金、镁及其合金。焊接碳钢、合金钢、钛及其合金、铜及其合金均采用直流电源。TIG焊焊枪由喷嘴、钨极夹、导线、气管、水管、控制钮等组成，它起着夹持电极、传导电流、输送氩气及控制整机工作系统的作用，焊枪有自冷式和水冷式两种。
焊接利料：钨极氩弧焊所用材料包括钨极、氩气及填充材料。就钨极来讲，常用钨极有铈钨极和钍钨极。Ar中或多或少地含有02、N2、c02及水分等杂质，对Ar保护的效果有一定的影响。所焊金属材料化学性质愈活泼，影响愈大。焊接不同的金属，对Ar纯度的要求是不同的。钨极氩弧焊用的填充材料有焊丝和可熔环两种：氩弧焊焊丝：管线焊口打底焊推荐采用02.5mm焊丝。对于管壁特别薄的小直径管子也有用02.Omm焊丝的。可熔环有蘑菇状及矩形两种。管线焊口打底焊时，装配于对口间隙中，经钨极电弧加热熔化与两侧坡口焊合在一起形成打底焊缝。
（2）焊接工艺。
要获得优质的打底焊缝，除应经常保持焊接设备处于正常状态及选用合适的焊接材料外，还需要采取合理的工艺，并由技术水平较高的合格焊工进行操作。挡风及清洁要求氟弧焊接场所必须要有可靠的挡风措施，并防止：管内穿堂风，以免影响保护效果。填充材料及管口内外侧10一15mm范围内的油、污、铁锈等杂物应清除干净，直至露出金属光泽。必要时，可用丙酮清洗。焊口内壁充氩保护对低碳钢及低合金热强钢管线焊口进行氩弧焊打底时，管内可以不充氩保护；而对于高合金热强钢及奥氏体不锈钢管线焊口，则必须充氩保护。充氟有两种方式：一种是整条管线充满氩，适用于直径很小的管子，如不锈钢取样管。直径较大的管线通常采用可溶纸或安装活塞于焊口两侧管子内，形成一个小气室仅在气室内充氩。为防止氩从对口间隙中大量泄漏，焊前需在间隙中嵌入一圈石棉绳或粘上一圈胶带，焊接过程中随时将有碍施焊的部分扯去。打底焊结束时，迅速拔出氩气管并补好洞眼。作为气室壁的可溶纸在焊口热处理时被烧成灰烬，水压试验后随水排除。内壁充亚气流量随气室大小及漏气程度而变化，以达到既保护良好，又不致因流量太大而引起焊缝内凹为宜。
坡口形式及尺寸坡口形式尺寸及管端装口间隙对焊缝的质量及根部裂纹倾影响很火。常用坡口形式有v形、U形、双v形等，管端装配留有一定间隙。
钨极端部形状钨极端部形状对电弧稳定和焊缝成形都有很大影响，较为理想的形状是钨极末喘磨成钝角或带有平顶的锥形。这样可以使电弧燃烧稳定，弧柱扩敞减少，对焊件的加热集巾。钨极端部不应磨得太尖，以免碰断造成焊缝夹钨缺陷。
焊口装配点焊管予焊口一般采取央具装配，并在根部点焊固定。对水平焊口，直径≤60mm的管子可只在平焊位置点焊1处，长度约lO一20mm；直径>159mm的管子，般在平焊及立焊位置点焊3处，焊点长约30～50mm。垂直焊口的定位焊点数与水_平焊相同，点焊位置根据具体情况确定。所用焊丝、焊接工艺以及对焊工技术水平的要求均与正式焊接时相同。
焊前预热氩弧焊焊缝比较纯净，并且低氢，一一般可以不预热，但足在冬季施工或厚壁管件焊接时若不预热，可能在打底焊缝上产生裂纹。可视直径或壁厚不同选定预热参数。始焊及停焊始焊时需提前送氩，停焊时则需滞后断氩，以保护焊缝免受刷围空气侵害。引弧要在坡口内进行。采取接触法引弧时，操作要稳、轻、快，防止钨极端部烧损碰断而产生夹钨现象。停焊收弧时要多加些焊丝，填满弧坑。
填丝操作方法内填丝操作法，就是焊丝从对口间隙伸入管内，电弧在管外坡口上燃烧，焊丝在管内熔化，整个焊接过程分段进行。该操作方法有两个优点：一是打底缝背而均匀地略为凸起，仰焊部分不会出现内凹；二足特别适用于锅炉密排管困难位置焊接。但操作时，要求对口间隙大，采用02.5砌l焊丝时，间隙达3mm以上，填丝量较大，焊接速度相应地慢些。外填丝法焊接时，焊口装配间隙较小，操作要求稳且快对于小直径厚壁管，间隙等于或稍小于焊丝直径，操作时焊枪基本上不做横向摆动。对于大直径厚壁管，问隙稍大于焊丝直径，操作时焊枪摆动。在操作熟练的情况下，打底焊缝背面成形也很均匀，并且仰焊部位不内凹。这种操作法的优点是填丝量较少，焊接速度快。但对于焊接位置特别困难的锅炉密排管焊口，有时外填丝操作相当困难，则宜采用内、外填丝相结合的方法进行焊接。
3结束语
应用TIG焊接工艺，可以解决焊缝底部未焊透问题，提高焊缝无损检验一次合格率，有效地保证焊接质量，应用效果理想。在石油管线焊接中值得应用、推广。
关键词：石油 运输 管线焊接
中图分类号：P755文献标识码： A
石油管线工程焊接虽与其他焊接结构一样属于焊接工程技术范围，但由于管子连接属于典型的壳体结构，与一般梁架结构、网架结构不同，管线要承受管子内部和外部的壓力，要求焊接接头具有很好的强度、致密性和韧度，以保障管线系统的安全运行。
1石油管线的TlG焊接技术综述
石油管线的焊接技术针对传统的对管焊接方法焊接质量不易控制、难以达到焊后内部不允许有焊渣的要求，经过多年的摸索、实践，采用氩弧焊打底、手工电弧焊盖面的焊接方法。这种方法电弧清晰，焊接时操作简单，不易出现气孔、夹渣、未焊透等焊后缺陷，同时由于线容量小，因此热影响区小，变形及裂纹倾向小。钨极惰性气体保护焊（英文简称TIG焊）。它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周嗣形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。
2承压石油管线的TIG焊接技术
与国外管道焊接工艺的研究相比较，我国对石油管道换焊接工艺的研究更偏重力学性能指标的研究，即对潮湿气候条件、硫化物应力腐蚀性能及抗氢致裂纹等领域的研究尚不足。由此可见，必须加强对高强度长距离石油管道环焊缝焊接工艺系统的研究，以期提高石油管道环焊缝质量的可靠性。随着管线钢成分、性能、组织结构及加工制备四个要素的有机结合，高强度管线钢已具备高韧性、高强度、耐腐蚀性的要求，此外管线钢与焊缝也应具备良好的抗断裂性及韧性。
本章节主要从下列三个方面浅析石油管道焊接工艺水平的提高：一是焊接接头的力学性能。考虑到石油管道的焊接材料大多采用抗湿度、抗风、操作工艺性能优良的专用焊接材料，技能合格的焊接工人、合理的焊接工艺参数便可有效提高环焊缝断口的质量。二是环焊接头金相组织与硬度。考虑到环焊接头金相组织对焊接性能的决定性作用，石油管道焊接过程必须合理控制焊接热输入及层间温度，以免发生环焊接头粗大组织，进而从金相组织方面实现对环焊接头性能的控制。三是环焊缝抗SSCC性能。应力腐蚀的倾向必然随强度级别的提高而变大。硬度是影响强度的重要方面，其极限状态必须达到248HV，以防发生硫化物应力腐蚀。此外，应力腐蚀往往受到钢中合金元素的影响，且不断增加的碳当量必然使SSCC产生的倾向大幅度增加。
（1）管线焊口的TlG焊接技术。
焊接设备及器具主要由焊接电源、焊枪、供气系统、冷却系统及焊接控制系统等部分。TIG焊接电源有交流和直流两种。交流电源用于焊接铝及其合金、镁及其合金。焊接碳钢、合金钢、钛及其合金、铜及其合金均采用直流电源。TIG焊焊枪由喷嘴、钨极夹、导线、气管、水管、控制钮等组成，它起着夹持电极、传导电流、输送氩气及控制整机工作系统的作用，焊枪有自冷式和水冷式两种。
焊接利料：钨极氩弧焊所用材料包括钨极、氩气及填充材料。就钨极来讲，常用钨极有铈钨极和钍钨极。Ar中或多或少地含有02、N2、c02及水分等杂质，对Ar保护的效果有一定的影响。所焊金属材料化学性质愈活泼，影响愈大。焊接不同的金属，对Ar纯度的要求是不同的。钨极氩弧焊用的填充材料有焊丝和可熔环两种：氩弧焊焊丝：管线焊口打底焊推荐采用02.5mm焊丝。对于管壁特别薄的小直径管子也有用02.Omm焊丝的。可熔环有蘑菇状及矩形两种。管线焊口打底焊时，装配于对口间隙中，经钨极电弧加热熔化与两侧坡口焊合在一起形成打底焊缝。
（2）焊接工艺。
要获得优质的打底焊缝，除应经常保持焊接设备处于正常状态及选用合适的焊接材料外，还需要采取合理的工艺，并由技术水平较高的合格焊工进行操作。挡风及清洁要求氟弧焊接场所必须要有可靠的挡风措施，并防止：管内穿堂风，以免影响保护效果。填充材料及管口内外侧10一15mm范围内的油、污、铁锈等杂物应清除干净，直至露出金属光泽。必要时，可用丙酮清洗。焊口内壁充氩保护对低碳钢及低合金热强钢管线焊口进行氩弧焊打底时，管内可以不充氩保护；而对于高合金热强钢及奥氏体不锈钢管线焊口，则必须充氩保护。充氟有两种方式：一种是整条管线充满氩，适用于直径很小的管子，如不锈钢取样管。直径较大的管线通常采用可溶纸或安装活塞于焊口两侧管子内，形成一个小气室仅在气室内充氩。为防止氩从对口间隙中大量泄漏，焊前需在间隙中嵌入一圈石棉绳或粘上一圈胶带，焊接过程中随时将有碍施焊的部分扯去。打底焊结束时，迅速拔出氩气管并补好洞眼。作为气室壁的可溶纸在焊口热处理时被烧成灰烬，水压试验后随水排除。内壁充亚气流量随气室大小及漏气程度而变化，以达到既保护良好，又不致因流量太大而引起焊缝内凹为宜。
坡口形式及尺寸坡口形式尺寸及管端装口间隙对焊缝的质量及根部裂纹倾影响很火。常用坡口形式有v形、U形、双v形等，管端装配留有一定间隙。
钨极端部形状钨极端部形状对电弧稳定和焊缝成形都有很大影响，较为理想的形状是钨极末喘磨成钝角或带有平顶的锥形。这样可以使电弧燃烧稳定，弧柱扩敞减少，对焊件的加热集巾。钨极端部不应磨得太尖，以免碰断造成焊缝夹钨缺陷。
焊口装配点焊管予焊口一般采取央具装配，并在根部点焊固定。对水平焊口，直径≤60mm的管子可只在平焊位置点焊1处，长度约lO一20mm；直径>159mm的管子，般在平焊及立焊位置点焊3处，焊点长约30～50mm。垂直焊口的定位焊点数与水_平焊相同，点焊位置根据具体情况确定。所用焊丝、焊接工艺以及对焊工技术水平的要求均与正式焊接时相同。
焊前预热氩弧焊焊缝比较纯净，并且低氢，一一般可以不预热，但足在冬季施工或厚壁管件焊接时若不预热，可能在打底焊缝上产生裂纹。可视直径或壁厚不同选定预热参数。始焊及停焊始焊时需提前送氩，停焊时则需滞后断氩，以保护焊缝免受刷围空气侵害。引弧要在坡口内进行。采取接触法引弧时，操作要稳、轻、快，防止钨极端部烧损碰断而产生夹钨现象。停焊收弧时要多加些焊丝，填满弧坑。
填丝操作方法内填丝操作法，就是焊丝从对口间隙伸入管内，电弧在管外坡口上燃烧，焊丝在管内熔化，整个焊接过程分段进行。该操作方法有两个优点：一是打底缝背而均匀地略为凸起，仰焊部分不会出现内凹；二足特别适用于锅炉密排管困难位置焊接。但操作时，要求对口间隙大，采用02.5砌l焊丝时，间隙达3mm以上，填丝量较大，焊接速度相应地慢些。外填丝法焊接时，焊口装配间隙较小，操作要求稳且快对于小直径厚壁管，间隙等于或稍小于焊丝直径，操作时焊枪基本上不做横向摆动。对于大直径厚壁管，问隙稍大于焊丝直径，操作时焊枪摆动。在操作熟练的情况下，打底焊缝背面成形也很均匀，并且仰焊部位不内凹。这种操作法的优点是填丝量较少，焊接速度快。但对于焊接位置特别困难的锅炉密排管焊口，有时外填丝操作相当困难，则宜采用内、外填丝相结合的方法进行焊接。
3结束语
应用TIG焊接工艺，可以解决焊缝底部未焊透问题，提高焊缝无损检验一次合格率，有效地保证焊接质量，应用效果理想。在石油管线焊接中值得应用、推广。