王彦涛

随着经济的快速发展，对能源的需求不断增加，同时能源供应结构也在逐步优化，长输管道将不断扩大。相关技术人员要致力于长输小口径管线钢管焊接技术的研究，促进焊接技术的不断优化。在技术应用中，需要研究其应用规律和要点，控制焊接质量。保持管道稳定运行，为生产生活提供充足的能源保障，保证管道的高效能源输送。

1 小口径钢管焊接方法

1.1 手工电弧焊

由于不同的工业制造，对钢材厚度的需求不同，当钢材厚度较厚时进行焊接时就需要进行多层数焊接，要是进行焊接的两种钢板一种是寻常钢，另一种是低碳钢的话，不同于两种相同的材质的焊接工作，需要进行严格的焊接厚度监控，以此来实现良好的焊接质量。

手工电弧焊在长输管道中的应用，由于其使用设备简单和操作灵活，被用于焊接管道。低氢焊条向上焊用于管道小口径钢管和管件的焊接，用于连接件的焊接，以及填料焊接。纤维素向下电弧焊用于X70钢根部焊接和热焊，及管道环焊。纤维素焊条根焊用于X70及以下长输管道的补焊。铁粉焊条电弧焊主要用于小口径特殊截面管道接头和滑动焊接，与纤维素电极相比，操作难度较大。在进行焊接时，焊条的选取是有严格的要求的，焊条直径主要是根据被焊接钢板厚度成正比的，在具体的操作进行中，有一定的参数去衡量焊条直径与被焊接钢板的厚度，一般会存有这几种比值结果：首先，在焊件厚度一致的情况下焊条直径数值可以由焊缝方位做直径长度得到。立焊时直径（d）小于5.0mm，横焊与仰焊时d小于4.0mm，焊条直径合理选择，在降低熔池、防止金属量过度下流现象出现方面发挥巨大实效性；其次，焊条接头的选择。焊接的过程中是不会出现T形接头，也不会有搭接接头存在，如此一来想要提高焊接作业的高质量，所以在焊条的选择上应尽量选择直径大一些的焊条来实施焊接。

1.2 半自动焊接

半自动焊接因设备简单而受到施工广泛的应用。半自动焊接STT是美国电气公司开发的技术，STT焊接不是直流电压。输出是按照瞬时电弧产生的，以保证表面张力的通过。焊接采用100%CO2作为保护气体，该技术具有焊接稳定，飞溅少、热输入低、焊接好和合格率高等特点，适合各位置的底部焊接。CMT半自动保护焊是熔化超冷金属焊接技术，在焊接中焊丝前馈，而且还发生牵引。牵引运动有利于液滴脱落。焊接过程结合在一起，可以精确控制电弧冲击，零间隙分组时没有喷射，解决了外根焊管焊缝问题。同时具有散热低和焊接变形小的使用优势，电弧能力得到了明显的提高，并且具有焊缝美观的焊接特性。RMD气体保护金属焊丝，是一种短弧控制技术，过渡由软件精确控制。在焊接中，通过检测短路过程，在短路每个阶段监测电流形状，以控制电弧温度，增加电弧推力，实现根部熔深。RMD软件集成了强大的专家系统，程序根据最佳电弧特性自动优化。具有广泛的适应性，电弧穿透力强，焊接效率高，喷射和热效应少。具有熔池稳定、焊缝两侧熔合好和尺寸适应性好，同时还具有焊缝形状好和质量高等特点，在管道焊接中得到了广泛应用。多年使用证明，半自动焊接抗风能力强，焊接效率高，形状美观，连接几乎为零，几乎没有缺陷。焊接主要用于周边焊缝的填充和涂层焊接，目前是主要管道的焊接方法之一。由于管道钢材质量提高，半自动焊接接头冲击不足，限制了其使用范围。由于环保标准不同，进行焊接时电弧气氛中氟化氢气体较高，一些国家不推荐使用。

1.3 自动焊接

自动焊接是焊接在设备下完成的，焊接操作只起到控制作用。长输小口径管线钢管焊接自动焊接技术可以提高管道焊接质量，降低焊接工艺对操作技术的依赖。自动焊接技术具有效率高、焊缝美观、工人劳动强度低优点。自动管道焊接包括自动埋弧焊、电阻焊、氩钨弧焊，熔焊全位置自动焊接用于长输管道的焊接。单焊枪全位置自动焊焊枪在管道顶部向下焊，安装在外圆周上的圆形轨道上。实心焊丝用于焊接。焊接所有参数均在系统中设定，在电弧控制系统下由焊机自动完成。使用计算机或编程器调整精确控制焊接参数，包括焊接速度、转弯宽度、转速、电压和电流等参数，基于长输管道焊接位置的不同，在实际应用中的设计需要因焊接位置而异，是理想焊接设备。可用于单面焊和双面焊，也可根据要求完成热焊、填充和涂层等。自动单炬焊采用药芯焊丝+保护气焊进行热焊和盖面焊。与半自动焊接相比，自动焊接投资较大，需考虑易损件的供应。自动焊的抗风能力较低，在采取防风措施时常使用。双焊炬全位置自动焊是在单焊基础上发展的一种高性能全位置管道焊接技术，可完成热焊、填充等工艺。双焊枪安装在一个调节机构上，安装在两组调节机构上，同时使用两个焊枪双叠焊。采用全数字控制技术，实现位置自动识别，在焊枪位置进行弧焊，焊接效率较高。自动双枪焊是我国主要管道焊接方式，具有焊接效率高和质量好的特点，广泛应用于钢管焊接中。

2 影响长输小口径管线钢管焊接质量因素

2.1 工艺技术及焊接设备因素

长输小口径管线钢管焊接必须符合技术标准和程序，这关系到管道的焊接质量。根据相关规定，在加工前必须完成工艺鉴定。评定结果确保符合焊接工艺要求，按有关规定施工，并提交报告。技术工艺的分析是管道焊接的主要依据，同时需要规定焊接人员的技术要求，严格按照技术要求应用工艺技术。焊接电流必须满足要求，以防止烧坏缺陷。焊接人员的操作也必须达到一定的水平，以避免出现缺陷问题。最常用能源输送方式是长输管道，相关技术直接关系到长输管道质量发展。在长输管道焊接中，焊机操作程度将直接影响管道焊接质量，尤其是电流电压与焊接电流的整体密切相关。设备是一种高度专业的工具，使用工具和设备，以及焊机的运行必须确保合理，以确保相关设备工具的稳定状态。

2.2 材料与环境

焊接材料在焊接中含有许多化学成分，如果材料不符合标准，这些质量隐患将影响管道质量。因此在开展施工前应考虑材料和焊接环境。从环境来看，现场受气候条件的影响明显，管道在开阔环境下问题概率较高。长时间暴露在低温下会在焊接部分形成裂纹，暴露在高湿环境中会增加湿度，造成气孔问题。由于一些长输管道工作任务是在高寒地质恶劣条件下进行的，基于大范围的输气管道，对于保证材料将是长输管道质量管理工作的重点。

3 长输小口径管线钢管焊接的性能控制

3.1 焊接工艺控制

从工艺流程控制来看，管道焊接前，需要组织人员进行技术培训和前期考核，考核合格者方可进行长输管道焊接工作。技术人员应对钢管焊接进行全面的质量检查，如有焊接缺陷或其他缺陷，必须应用适当的控制机制。在焊接前，应全面了解管道施工状况，根据实测数据，为焊接制定科学的预警措施。可以根据评价结果对工艺进行科学分析，确保焊接施工各阶段要按规定规范进行。在焊管前，使用倒角装置加工坡口，这是技术应用要求的。两边用角磨机除锈后，用电加热，要达到规则要求温度。在整个焊接中，要检查有无异物，加热应与设定温度对应，防止长输管道产生裂纹，焊后应进行热焊。确保时间和风力不影响焊缝质量。在焊接过程中，表面应与管材的颜色相近，焊缝过渡区应保持自然。表面形成的残留及时清除，在冬季或夏季施工后，为了保温和防腐蚀，采取措施控制温度，防止裂纹或其他质量问题的出现。及时消除缺陷，焊工除按照工艺说明要求进行检查外，为便于长输管道质量的进一步研究，在工作中需要记录电压电流、预热等电焊参数。室内焊接可以采用循环控制对焊接的技术进行严格控制，以便发现问题并采取处理。在选择焊接工艺时，应根据焊接报告结果选择技术。对于全自动焊接工艺，根据设计条件制定质量保证措施，以满足焊接要求。对于常规管道，焊接采用风阻低的气体保护。在现场焊接中，应在管道的断端处安装保护板，以免造成焊接缺陷。另外，坡口必须根据精度要求进行分组，不均匀的坡口和不合理的间隙会导致焊接缺陷。这种焊接厚度比较小，在顶部焊接盖板时会发生咬边。需要调节焊丝长度和速度等工艺参数。从多方面进行技术措施管理，为后续缺陷的定位和消除提供有效保障，并根据现场情况组织人员更改。

3.2 设备的选择

焊接设备开始运行前，需要确保经检验合格的设备在焊接时方可投入运行。在焊接管道时，应分析焊机的使用情况，使焊机能够正常稳定地工作。在开始任何焊接前，检查电流表和电压表数据，以确保设备在操作中处于良好状态。如果设备出现问题，需要快速解决。大多数管道气体是有毒的，如果不采取措施，导致安全隐患和对设备的威胁，给现场施工管理带来一定的隐患。

3.3 焊前预热质量控制

预热的目的是减缓焊缝的冷却,以降低硬化程度，有利于改善应力条件，减缓裂纹形成。层间温度不足是预热温度达不到预热目的,如果层温度过高或，容易造成接缝过热。质量控制包括预热和安装质量控制,控制预热温度,保证受热均匀，确保长输小口径管线钢管焊接工艺符合规范要求。在特殊温度下操作，焊后缓冷或电加热，必须保证内蒸汽质量符合焊接规范要求，焊接必须满足技术规范要求。壁厚不均的焊管端部必须采用过渡管处理，根据工程实践，厚度不应超过壁厚差异。如果根部焊缝比承受应力更大，有开裂的可能，在热焊后拆除内部装置，以防止焊缝通过装配开裂。

3.4 自动焊接设计

自动焊接由内置焊接机和装置组成，可以将管道对准管道中，固定管道末端，多个焊头用于焊接。在整个焊接中，可选用远程自动控制动系统，保证长输管道运行的稳定性。提高内部速度后，配备焊接系统可以进行双面焊接，提高了长输管道焊接效率，改善了管道的运行。使用内部焊机附加焊接，微处理器调整焊接速度、电压、送丝速度等，控制焊接调整，也可计算热输入参数，系统必须在使用前对工艺进行鉴定。确定了不同的焊接参数，对机械性能测试进行检验，焊接需要不止一种参数,需要使用电脑控制系统参数调整。将参数的变化控制在工艺允许的范围内，提高自动焊接系统的可用性，确保了工艺的合格参数。

4 长输小口径管线钢管焊接检测技术

4.1 激光超声检测

随着激光技术和微弱信号检测技术的发展，激光超声波控制技术是利用激光脉冲在材料中产生超声波，利用激光检测超声波。与超声波相比，具有许多优势。在进行长输管道焊接检测中，属于非接触式探测，避免了耦合对量程和精度的影响，防止了被测部分污染。该技术还具有抗干扰能力强，激光超声可远程启动，易于实现自动化工作，并且可以在高温、高压或放射性等条件下远程检测。在实际工作中应用范围广，可在不同材料中激发超声波，检测形状复杂的表面，用于操作受限的场合。具有很高的分辨率，可达到几微米的分辨率，可用于裂纹检测。可以进行快速的实时检测，具有检测数据存储方便的优势。

4.2 磁粉检测技术

磁粉检测工作原理是将元件磁化，磁力会通过结构在磁性结构中分布。根据不同数据的比较，得到检测结果。在检测管道时，使用漏磁技术来检测表面的连续性。磁偏控通常用于检测材料表面的孔洞，对铁磁表面附近结构有一定的效果。由于磁性材料的限制，检测方法通常无法在非磁性的地方检测。

4.3 射线法

射线法技术相对成熟，是根据缺陷射线与金属吸收率的差异，引起X射线或透射强度变化来检测缺陷。沿管周向焊缝射线检测，在自走式管道上安装束焊。优点是精度高和检测效率高，可以完成对接检查。冲击设备用于焊接接头和弯头，以及小直径焊缝检查。X光控制主要用于长输钢管焊缝，这种方法比较直观，需要大量的X光片，胶片需要大量的空间来存放，占用大量的物力。随着DR技术在工业上的应用，在一些长输管道建设中，用DR技术代替胶片控制。在管道焊缝内部控制方面，DR技术在管道中应用并不广泛。在一些项目中，只进行了工业测试。DR技术现在广泛应用于管道中，但还存在投资成本高、设备体积大的弊端，未来需要进一步研究优化。

4.4 超声

超声法用于控制焊缝，超声波可以检测平面和三维缺陷，以及测量缺陷的位置，超声波灵敏度高于射线法。超声波探伤使用A型脉冲反射超声波进行探伤，A型脉冲反射探伤仪可用于反射波的数字脉冲显示。该技术已升级为自动超声波探伤仪，采用逐行阵列技术，实时检测探伤数据，打印全彩扫描图，可以进行进一步的备份和传输数据。全自动焊接控制具有控制精度高、评价体系完备、检测效率高等优点，在国内一些工程中得到了广泛应用。

5 检测技术对管道焊接质量的控制

在实际应用中，应根据具体工程特性和实际选择检测技术。通常在管道检测时，由于项目规模较大，会基于成本和资源等考虑选择线检测进行验证。组织人员确保测试符合监管标准并符合国家有关规定。在设备方面，实际使用的设备必须符合规定标准，保证生产正规性，确保符合标准试验。在制定与检测相关的检测方法时，按照国家规定制定科学的方法，保证测试的正常开发。严格按照相关要求对技术参数进行监控，并实时反馈。在检验之前，对检验参与者进行培训，以确保焊缝质量控制的有效性。遵守法律法规和制度，熟悉检测知识，明确员工的工作职责，确保检测灵活性。为了进一步提高人员的专业性，需要对技术水平、设备操作和参数的设置等进行培训。保证检测中工作的规范性，规范人员行为，防止人员疏忽造成的安全问题。建立监督机制，确保监管措施贯穿于所有程序。完善问责机制结构，确保与岗位职责并重。注意测试内容，数据备份时，要保证数据的标准化。审核结束后，对核实的数据进行分析，找出出现的问题，并对问题的形式和严重程度进行分析。根据数据，进行反复测试，以此来提高测试的准确性。

6 结语

综上所述，长输小口径管线钢管安全运行与焊接质量密切相关。因此，对长输管道焊接质量需要进行严格的控制，预防安全隐患事件的发生。管道焊接必须应用可靠焊接工艺和检测技术来保证，对于管道焊接包含从手工电弧焊、半自动焊接和自动焊接。焊接质量检测技术包含磁粉、超声波、射线等，基于长输管道焊接质量要求的提升，对于检测技术应用越来越复杂。随着管道技术的发展，焊接技术将向智能化发展。随着管道的建设，将应用越来越多的检测技术和设备，提高钢管焊接质量，确保管道安全运行。