1 前言
隨著西氣東輸項目的全面啟動，天然氣作為一種潔凈能源逐步替代傳統的人工煤氣。
天然氣的特點是壓力大，其輸配系統為高中壓燃氣管道，對燃氣供應的安全性、可靠性的要求較高。天然氣管道的材質一般為合金鋼，從X52到X70，承壓值有較大的提高。作為管道安裝的主要環節，焊接質量直接關系到天然氣管道的安全運行。
2 常用天然氣管道焊接工藝簡介
雙面焊容易保證接頭質量，對焊工的焊接技術要求低；但是工作效率不高，作業條件差，并且受到管徑和施工條件的限制，應用范圍很小，天然氣管道的焊接多采用下述幾種工藝。
2．1 氬弧焊打底+低氫型焊條焊填充蓋面(TIG50+E5015) 目前這種工藝非常成熟，焊接方向由下而上，在管道安裝行業中的應用相當普遍。氬弧焊幾乎適用于任何金屬材料，背面成型較好，并且對組對要求不高，手工電弧焊全位置焊接現在已經成熟。但是，這種傳統工藝的工效不高，不能適應大規模流水作業的需要；而且氬弧焊打底時，仰焊部位容易產生內凹，尤其在大直徑、厚壁管道焊接時，這種缺點更加明顯，有時這種缺陷甚至是致命的。
2．2 纖維素焊條打底+自保護藥芯焊絲半自動焊填充蓋面(如E6010+E71T8一Nil)。
為了適應大直徑、厚壁高壓管道焊接的需要，目前西氣東輸工程中下游地區廣泛采用以上工藝。藥芯焊絲半自動焊可以大大提高工作效率，改善工作條件。由于焊絲的連續性，焊接過程斷弧停頓的機會較少，因而焊縫質量大大提高；同時，自動焊使用的焊接電流大大增加，工作效率高，便于排管過程的流水作業。由于焊絲內含藥芯，可以方便地調節成分，所以適合焊接不同成分的合金鋼的需要，應用前景十分廣闊。
2．3 纖維素焊條打底+普通低氫型焊條焊填充蓋面(如F,6010+ES015) 在山區或其他地形復雜區域，只適合小型手弧焊機作業時，一般可采用這種工藝，特點是比較靈活，操作簡單，可以保證焊接質量。由于國產焊條質量的提高，在一定區域有相當的應用空間。
焊接方向自上而下，使用的焊接電流較大，因而效率大大提高；而且因為順流焊接，焊縫表面紋路較小，成型美觀。纖維素焊條焊接時，產生的電弧吹力足，容易獲得理想的背面成型，是比較理想的打底材料，這種方法缺點是對組對要求較高，尤其要保證組對間隙，否則影響根部質量：由于電弧吹力較大，飛濺多，焊接時層間打磨量較大。在管道材質強度不高(如X42，X46，X52)時，可以采用E6010纖維素焊條打底與填充蓋面，操作起來比較簡單。在管道材質強度較高(如X56，X60，X65，X70)時，采用E6010纖維素焊條打底，E7018或E8018填充蓋面；如果管壁較厚或者氣溫較低，在打底后立即用E6010，E7010或E8010纖維素焊條加焊一層熱焊道，具體選材視管材而定。
3 天燃氣管道焊接施工技術簡介
3.1.1通用性焊接方法
一般工程焊接以半自動焊為主；對于局部困難地段和連頭可采用手工電弧焊下向焊方式。下向焊操作規程必須符合《管道下向焊接工藝規程》的規定。
（1）手工電弧焊打底焊采用AWS E6010纖維素焊條，填充采用AWS E8010焊條，蓋帽采用AWS E8018G低氫焊條。
（2）半自動焊根焊采用AWS E6010焊條，填充、蓋帽采用E71T8-Ni1或71T8-K6藥芯焊絲。
3.1.2焊接人員
（1）在施工前根據焊接工藝建立焊接質量管理體系，按照業主批復的焊接工藝要求對焊工進行培訓、考試取證，使焊接人員的技術素質和技術水平能夠符合本工程施工驗收規范的有關規定。
（2）所有參加此工程施工的焊工必須具有國家技術監督總局或者各省、市技術監督局頒發的“焊工合格證”和上崗前監理頒發的“上崗證”，做到持證上崗。
3.1.3主要焊接設備
電源：半自動焊焊接電源為管道人機械設備公司生產的DZ-80移動電站。該電站配備美國林肯多制式焊機DC-400，可同時滿足手工焊接。
3.1.4一般要求
3.1.4.1材質為X70的管道焊接需進行焊前預熱。預熱采用環形加熱器、烤把加熱。預熱寬度：坡口兩側≥50mm，預熱溫度、層間加熱溫度：根據焊接工藝規程規定的溫度進行加熱處理。預熱溫度采用紅外線測溫儀在距管口50mm外測量。
其它材質沒有預熱要求。
3.1.4.2焊道的起弧或收弧處相互錯開30mm以上。焊接起弧在坡口內進行，不能在施焊層以外的坡口上引弧，更不允許在坡口以外的管壁引弧。焊接前每個引弧點和接頭必須修磨。在前一個焊層全部完成后，開始
下一焊層的焊接。
3.1.4.3根焊完成后，用角向磨光機修磨、清理根焊外表面熔渣、飛濺物、缺陷及焊縫凸高。修磨不得損壞管外表面的坡口形狀，根焊與填充時間間隔不得大于10分鐘。
3.1.4.4各焊道應連續焊接，并使焊道層間溫度達到規定的要求。焊口完成后，必須將連接頭表面的飛濺物、熔渣等清除干凈。對當日不能完成的焊道每日收工前，每個焊口要完成整個焊道的50%以上并不少于三層。焊接施工中，應按規定認真填寫“焊接工藝記錄”。
3.1.4.5對當天未焊完的接頭應用干燥、防水、隔熱的材料覆蓋好。次日焊接前，應預熱到焊接工藝規程要求的溫度。對當天沒有用完的焊絲，收工前從送絲機中取出或連同送絲機一起放入施工現場裝有除濕機的庫房內，進行除濕處理。第二天到施工現場后，立即拆除管口上纏繞的膠帶，打磨清根后用環形加熱器對留口加熱，加熱溫度要求與管口組對的溫度相同。加熱質量須經過現場監理工程師的認可。
3.1.4.6焊接過程中，在防腐層兩端纏繞一周寬度為800mm的膠皮保護層，以防焊接飛濺灼傷。
3.1.4.7焊材要求
（1）每個批號焊接材料必須具有質量證明書、合格證、復檢報告，進口材料還應有商檢證明。
（2）焊材外觀應表面光滑、潔凈、無開裂、無銹蝕、油污及其它污物。
（3）焊接材料嚴禁受潮氣、雨水及油類等有害物質的侵蝕，應在干燥通風的室內存放，室內的濕度須小于60%。
（4）碼放焊材的貨架離地高于300mm，離墻大于300mm，且堆放高度不超過規定的層數。
（5）在保管和搬運時應避免損害焊接材料及包裝，包裝開啟后，應保護其不致變質，凡有損害或變質跡象的焊接材料不得在工程中使用。
（6）設專人保管和發放焊接材料，并做好發放及回收記錄，氣象記錄及烘烤記錄。
（7）焊材烘干要求表：
（8）焊條使用時，應放在焊條筒內，當環境相對濕度大于80%時，限領兩小時用量，當環境相對濕度小于80%時，限領四小時使用量。
（9）當天未用完的焊條應取回存放。低氫型焊條重新烘干后首先使用，重新烘干次數不得超過兩次。
（10）每根焊條宜連續焊完，電焊工應盡量避免斷弧現象的發生。
（11）焊絲不能烘干，應在干燥通風的室內存放，保持干燥。
（12）焊條如有偏心度大、藥皮裂紋、脫落等影響焊接質量的現象，不得用于焊接。
（13）焊接完畢后，剩余的焊條不得隨意丟棄，應有專人負責回收，集中處理。
3.1.5焊接環境
在下列情況下，如無有效防護措施（如設防護棚、加熱器等）嚴禁施焊。 （1）在風速超過焊接工藝規程要求時，配備專用的防風棚，保證焊接處密閉要求。當環境風速影響到焊接操作時，應采取有效的防風措施進行焊接區域的防護，根據以往施工經驗，我們通常采用的方法是在每道焊口上用防風棚進行防護。如下圖為防護棚焊接。
（2）當環境溫度低于5℃時，應采取焊后在焊道上加蓋保溫被的措施保溫，以防止焊道急驟降溫。
3.1.6焊接檢驗
3.1.6.1外觀檢查
焊接、修補或返修完成后應及時進行外觀檢查，檢查前應清除表面熔渣、飛濺和其它污物。焊縫外觀應達到《鋼制管道焊接及驗收》SY/T 4103規定的驗收標準。外觀檢查不合格的焊縫不得進行無損檢測。
焊縫外觀檢查應符合下列規定。
（1）焊縫外觀成型均勻一致，焊縫及其熱影響區表面上不得有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、飛濺、夾具焊點等缺陷
（2）焊縫表面不低于母材表面，焊縫余高應不大于1.6mm
3）焊縫表面寬度每側應比坡口表面寬0.5～2mm。
（4）焊后錯邊量應小于2mm
（5）咬邊的最大尺寸應符合規定。
（6）電弧燒痕應打磨掉，打磨后應不使剩下的管壁厚度減少小于材料標準允許的最小厚度。否則，應將含有電弧燒痕的部分管段整段切除。
3.1.6.2焊縫無損檢測
所有對接焊縫應進行100%射線檢測，并按以下要求進行超聲檢測復驗（即為俗稱的雙百檢測），設計有要求是，
按實際要求檢測：
（1）對以下焊口進行100%超聲波探傷： a.三級地區、四級地區的所有管道焊口；
b.穿跨越大中型河流、山嶺隧道、沼澤地、水庫、三級以上公路、鐵路的管道焊口；
c.穿越地下管道、電纜、光纜的管道焊口； d. 直管與彎頭連接的焊口； e. 分段試壓后的碰頭焊口；
f. 每個機組最初焊接的前100道焊口；
（2）本段管道焊口，在進行100％的射線檢測后，應對每個機組當天完成的全部焊口的10％進行超聲波探傷：
2)探傷不合格的焊口應按要求進行返修，同一部位缺陷修補次數不能超過1次，返修部位應進行100%超聲復檢。
3.1.7返修
3.1.7.1焊道中出現的非裂紋性缺陷，可直接返修。若返修工藝不同于原始焊道的焊接工藝，必須使用評定合格的返修焊接工藝規定。
3.1.7.2當裂紋長度小于焊縫長度的8％時，應使用評定合格的返修焊接規程進行返修。當裂紋長度大于8％時所有帶裂紋的焊縫必須從管線上切除。
3.1.7.3同一部位缺陷修補次數不能超過1次，否則應將該焊縫切除。返修后，按原標準檢測。
綜上所述，為淺析天然氣管道組對焊接技術，有不妥之處請指正！
