摘要：针对山区管道施工特点，结合近年来国内大口径长输管道焊接技术，对山区大口径管道(杭甬天然气输气管道工程)焊接工艺、焊接施工等技术进行探讨。
关键词：山区石方地段 大口径管道 焊接技术
1 山区大口径长输管道的现场焊接特点
由于地形起伏较大，高程变化频繁，施工中常会遇到纵向坡度、横向坡度或叠加坡度；管道弯头、弯管较多；施工作业面狭窄，管沟开挖难度很大，一般需要进行岩石爆破；可利用的现成道路极少，设备与材料难以直接运抵施工现场。不大可能按照平原地段的程序施工，需制定合适的施工工艺。采用大口径管道高压输送天然气时，选用管材的强度较高(材质为X65)，为保证可焊性和冲击韧性，需选用高质量的焊接材料和适宜的焊接方法，来保证焊接质量，而管材、焊材、焊接工艺以及焊接设备等是影响焊接质量的关键因素，应重点监控。
2 焊接工艺的选定
由于自动焊技术要求管子全周对口均匀，现场施工须配备内对口器、管端坡口整形机等机具；为避免外界气候的影响，还需配备防风棚，这些条件在山区施工中都很难满足，因此本段不考虑自动焊工艺。
2.1 根焊工艺 纤维素焊条，具有极强的造气功能，电弧吹力大，在全位置焊接时熔滴向熔池稳定过渡，熔透能力和填充间隙性能好，对管子的对口间隙要求不很严格，焊缝背面成形好，气孔敏感性小，容易获得高质量的焊缝，适合打底焊。纤维素焊条手工电弧下向焊管口组对间隙小，焊接过程中采用大电流、多层、快速焊的方法来完成，适合于流水作业，焊接效率较高。可用作主线路根焊。纤维素焊条手工电弧上向焊，采用息弧操作法完成，管口组对间隙较大，每层焊层厚度较大，可作为连头，返修根焊；STT半自动焊通过精确的基值和峰值电流和电压控制熔滴过渡成型，焊接过程稳定，单面焊双面成型，焊接速度快、焊道光滑。但对口质量要求较高，抗风能力差，需采取防风措施。可用作山区段主线路根焊备选工艺。
2.2 填充、盖面焊工艺 低氢钾型，铁粉型低氢型焊条下向焊灵活简便、适应性强，熔敷效率、力学性能指标等均能满足要求，适用于坡度大等自动化率不高的场合，也适用于连头和返修等。自保护药芯焊丝半自动焊熔敷效率高，综合成本低，焊丝的焊接工艺性能优良，电弧稳定，全位置成型好，抗风能力强，适宜野外施工。可用作山区段主线路的填充、盖面焊。
2.3 焊接工艺选择 根据以上分析，在一般情况下，山区大口经长输管道主线路焊接以“纤维素型焊条手工根焊(下向)＋自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面”焊为主要焊接工艺。
2.4 主线路焊接工艺参数(不作为焊接依据供参考) 焊接方法:纤维素型焊条手工根焊＋自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面焊接方向:下向；层间温度≥100℃；焊后热处理:无；根焊与填充焊时间间隔:不大于10分钟。
3 焊接施工
焊接施工前，按业主提供的焊接工艺规程，根据施工地段特点、施工技术和装备等情况，选择与管线壁厚和焊接方法相适应的焊接工艺规程。山区大口径管道宜采半自动焊焊接工艺（手工下向焊根焊＋自保护药芯半自动焊填充盖面）进行主管线的焊接。
3.1 焊接准备 ①被焊接表面应均匀、光滑，不得有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂和其他影响焊接质量的有害物质；管内外表面坡口两侧25mm范围内应清理至显现金属光泽。②按焊接工艺规程要求调整好焊接参数，包括：电压、电流、焊速、保护气体流量、电源极性、送丝速度、提前送气和延迟停气的时间、干伸长度、电弧的摆幅、摆频和良好的停留时间等。③焊接前，准备好加热器、测温计、保温被以及焊工使用的焊梯、焊台、隔热胶皮板等辅助工具，保证焊接工作顺利进行。④焊接地线尽量靠近焊接区，采用自制卡具将地线与管表面接触牢固，避免产生电弧伤害母材。
3.2 焊前预热 ①根据焊接工艺规程规定的温度进行焊前预热；可采用环形火焰加热器、电伴热加热或中频加热方法进行预热。如果预热温度偏低，不利于降低钢材的淬硬程度、延缓焊缝的冷却速度，不利于氢的逸出和改善应力条件、降低接头的延迟裂纹倾向；但若层间温度过高或预热温度过高，易引起过热或产生接头塑性和冲击功的下降。②当焊接两种具有不同预热要求的材料时，应以预热温度要求较高的材料为准；③预热宽度应为坡口两侧各50mm，均匀加热，使用红外线测温仪等测温工具测量。预热热源撤走后，尽快开始焊接。
3.3 管道焊接 ①根焊焊道由2～3名焊工在管口同时起弧，由上向下施焊，根焊道必须焊透，表面成形好。相邻两层的接头点不得重叠，应错开30mm以上；由于第二层的热焊熔池较浅，不易将熔渣折出，根焊完成后，应修磨清理根焊道；为避免地线打火产生弧坑，采用特制的接地线。②每层焊道和每道焊口应连续焊完，中间不应中断，在熔池未冷却前，进行下一层施焊(或下道焊接)，根热焊间隔时间不易超过10min；采用直线运条方式进行热焊，将焊丝干伸长调整到合适长度，使用直接短路引弧法进行引弧，在焊接过程中，焊丝不摆动；层间温度达不到要求，应重新加热；为避免熔池液体金属外溢，仰焊时应采用低速焊接。③层间焊道上的焊渣，在下一步焊接前清除干净；填充焊接时，由于坡口宽度的增加，焊丝要作适当的摆动，为避免发生熔池满溢、气孔和夹渣等缺陷，焊接速度要控制适当，以保持熔池前移；填充焊应有足够的焊层，盖面焊后，完成焊缝的横断面在整个焊口上均匀一致；盖帽焊前坡口应填满，剩余坡口深度控制在1.6mm以内，盖帽焊接的送丝速度应与填充焊的相同或略低一些。④流水作业时，当天未完焊道至少焊三遍；⑤在焊接作业中，焊工应对自己所焊的焊道进行自检和修补工作。每处修补长度不小于30mm；⑥对需要后热或热处理的焊缝，应按焊接工艺规程的规定进行后热和热处理。需缓冷焊缝，焊后不允许立即清除药皮，待缓冷结束后，方可清除药皮和修补。⑦每日下班前应将管线端部管口临时封堵好，防止异物进入。临时封堵装置可利用机械式、套筒式、收缩套堵板式等。沟下焊管线还应注意防水。⑧焊接完成后用记号笔写在距焊口(油、气流动方向下游)1m处防腐层表面，并同时作好焊接记录。焊口标记为：“桩号-焊口号-焊工号”。
4 结束语
大口径、工作压力高、管壁厚的天然气长输管道需选定科学合理的焊接工艺，焊接质量在很大程度上决定了工程的质量和安全，而管材、焊材、焊接设备、焊接过程控制等是影响焊接质量的关键因素，是山区大口径管道焊接技术的主要内容,施工中需重点控制。
