1石油工程的焊接特点概述
油气运输包括运输石油和天然气等资源。管道焊接不仅重要,而且在操作过程中涉及许多复杂的工序。例如,在天然气处理厂中,管道系统包括脱硫、脱水、废气处理等多个单元,不同工厂使用的管道具有不同的特点和性能。管道材料是以焊接工艺为基础的,而焊接工艺是由焊接技术决定的,但传统的焊接工作难度较大。在我国,天然气油气站通常建在远离城市的郊区,大部分油气站所使用的设备都比较老旧,使用时间较长。因此,这些设备在不同的环境中进行作业时,容易受到各种因素的影响,而这些因素也会导致焊接效果和焊接质量发生很大的差异。
2石油化工管道出现焊接质量问题的主要原因
2.1石油化工管道焊接外部缺陷成因
①管道表面的裂缝、裂纹。石油化工管道表面出现裂缝、裂纹这一缺陷的主要成因,是由于管道的材料和焊接材料的选取不够匹配,也可能是管道焊接工艺操作规范程度较差,使管道表面产生裂缝。如在进行管道焊接的过程中,没有将坡口、焊材等进行全面细致的清洁处理工作,也可能是在进行焊接施工的过程中,整体施工速度较快,施工的细致程度受到了影响,焊条没有得到充分彻底的烘干。以上这些规范性较差的操作和行为,都会对石油化工管道的焊接质量水平造成一定的影响,使管道焊接表面出现裂纹、裂缝的情况。
②咬边。管道产生咬边大多是由于管道焊接工艺参数的选择不够恰当、不适合,也可能是由于焊接人员的操作方式不够正确、不恰当,使管道母材上沿着熔合线方向出现了沟槽、凹陷等。比如部分管道焊接的施工人员,为了保障管道焊接的完成工作量,在进行焊接工作的过程中,会选择大电流焊接,而当电流值过大的时候,可能会导致管道的母材金属融化速度加快,熔池增大,焊条融化金属的速度跟不上管道母材棱边熔化的沟槽被填满的速度,从而导致咬边缺陷的产生。
③表面气孔。管道表面出现气孔,会对整个管道材料焊接的致密性产生直接的影响,也不利于管道整体安全性能的保障,使管道安全性能受损。比如在管道进行焊接工作的过程中,焊接的电流没有达到焊接技术的实际要求或标准,也可能是焊接人员所选择的保护方式不够恰当、不合理,使管道表面出现气孔,让管道焊接的强度受到影响,使强度降低。
2.2石油化工管道焊接内部缺陷的成因
①内部气孔。石油化工管道出现内部气孔大多是因为管道在焊接的过程中,管道自身材料所产生的气体,也有可能是外部气体进入到了熔池中,熔池在凝固之前没有及时溢出,残留在管道寒风中导致的。比如焊接人员对焊丝清理得不够干净细致,使管道焊接工作开展时有较多的气体进入到了熔池中。也可能是由于管道的母材清理不够干净,在进行焊接高温时部分杂质产生了气体进入到了熔池中。也可能是管道焊接是防风措施落实的不够严格规范,使熔池中混入了较多气体等。
②没有焊透。对于管道焊接操作过程中,未焊透也是一个常见缺陷,大多是因为管道焊接的工艺参数选取不够恰当,管道坡口加工的规范性较差,或者是焊接人员在进行焊接操作时,所使用的方法不够准确恰当。比如管道焊接的电流太小,坡口角度太小,焊接速度过快,预热温度低,都会造成管道焊接未焊透等问题。
③未熔合。出现未熔合这一缺陷,主要是焊缝金属和管道母材没有充分结合在一起,也可能是焊缝金属与各个焊层之间没有充分进行结合。比如在管道焊接过程中,焊接电流过低,管道坡口的侧壁存在锈蚀、油污等物质,使得管道焊接层面之间没有处理干净,都会使管道未熔合这一缺陷产生。
3焊接技术在我国石油工程建设中的应用
3.1熔化焊工艺
在半自动焊接中,使用设备来辅助手工焊接。焊机只负责填充金属,焊接过程和速度由焊机控制。常用的半自动焊接工艺包括立式保护芯焊等方法。自动焊接是一种完全依赖于焊接操作的设备,应采用自动焊接设备控制整个焊接过程。随着油气管道强度、直径和厚度质量的提高,越来越多的地方使用自动焊接工艺。其中常见的是MIG焊接工艺,它使用表面张力传输来控制熔深,并防止焊接可能出现的缺陷。后者使用含有助焊剂的焊丝,原理与前者类似。自动焊接技术发展的核心是自动焊接设备的发展的前提。目前,自动焊接技术和自动焊接设备在国内外得到广泛应用,并投入大量资金和精力在设备、全自动焊接机的研发上。目前,我国自主研发的离线焊接工艺及配件广泛应用于油气管道建设。其中焊接路径的其余部分在一个焊接室中进行。
3.2氩电联焊
这种方法在油气站中最为常见,用于大部分大口径管道和一些小口径管道。该方法一开始就采用氩弧焊,结合氩焊和电焊的优点,保证根管变形小,不开裂,弧焊板灵活,运行成本低。此外,焊接应力消散,变形易于控制。例如,龙王庙污水处理厂L360QS硫管焊接用CHG-SH53焊丝氩焊60亿m3污水。硬度和抗开裂性都很好;CHE507SHA焊条,用于填料和内衬的电弧焊,电弧稳定,飞溅小,除渣好,不易切削,物理化学性能优良(抗HIC和抗SSC)。
3.3钨极氩弧焊
TIG焊接利用钨电极和焊缝之间产生的热量将焊丝和母材熔化成熔池。这种焊接方法容易获得高质量的焊接接头,氩气温度通过氩气喷射收集,受热面积小,较少的焊接复杂性和断裂倾向允许自动化,方法变得更简单,这种方法一般用于焊接小口径细管。
3.4压力焊工艺
压焊就是对被焊接的部分施加一定的压力,使接合面塑形并发生塑性变形,从而完成焊接。闪光对焊是一种常见的压力焊接方法。它利用低电压和强交流电熔化管子末端,通过外压将其连接到管子熔化的末端,焊工只需要一台焊接机、一台焊接垫圈和一个移动电源,适用于工厂和油气管道基地更复杂的建设。
3.5焊条电弧焊
焊条电弧焊是一种常见的焊接工艺,其中基材通过电极和焊缝之间形成的电弧的热量而熔化。因为在焊接过程中压力过大就会使压力变得不稳定,喷气增加,熔深变浅,容易形成麻点和孔洞。因此,在焊接油气管道时,以碱性焊条为主要的焊接材料时,必须进行短弧焊接。
结束语:总而言之,我国石油工程拥有广阔的发展前景,伴随我国经济大幅度增长,相关产业对石油需求增幅较大,石油工程将会迈入一个崭新的阶段。石油工程同钢铁材料关联较强,在需要高韧性钢铁的同时,还对焊接技术有着较高要求,只有立足于现状对焊接技术加大科技投入,才能为石油工程提供更优质的发展方向。
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