油气长输管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接技术

为实现复杂施工环境下的管道自动焊接,利用自保护药芯焊丝具有较好的全位置焊接性、良好的脱渣性与电弧稳定性、未熔合缺陷低、无需保护气体、在风速小于8m/s时不需采用任何防风措施的优势,研制了管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接系统(由安装焊炬的焊接小车、导向轨道、自动控制系统、焊接电源及送丝机等组成),应用自保护药芯成品焊丝对X80管线钢进行了焊接试验,确定了合适的自保护药芯焊丝自动焊焊接参数,进而制订了"内焊机根焊+管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接填充、盖面焊接"的焊接工艺,并对该工艺焊缝进行了力学性能测试。试验结果表明,管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接系统整体性能稳定,焊接过程平稳,可有效提高焊接过程的连续性与稳定性,焊接接头的内在质量、外观成形、力学性能都满足X80管线钢的焊接标准要求,且焊接时不需防风棚,可有效降低管道焊接综合成本。同时,还提出了进一步研发适合于自动焊接的专用自保护药芯焊丝的合理化建议。

长输管道全位置激光-电弧复合焊接技术

采用激光-电弧复合焊接技术开展管道的全位置激光-电弧复合焊接可行性研究.结果表明,激光-电弧复合焊接工艺能够适应管道环焊缝焊接的要求.在从0°～180°的焊接过程中,通过调整焊接参数,均能够获得成形良好的焊缝.金相观察表明,母材和焊材熔合良好;焊接接头中心区狭长,具有激光焊的特点;热影响区具有电弧焊的特点;金相组织不受位置影响.焊接接头的硬度接近母材,抗拉强度接近或超过母材;在无内部缺陷的情况下,弯曲试验和冲击试验结果满足现行标准要求.

管道环焊缝多焊炬自动内焊机关键技术分析

管道环焊缝自动内焊机主要用于管道环焊缝焊接施工中的管口组对和根焊焊接,相比其它的根焊设备和技术,内焊机完成根焊质量可靠,效率最高.重点研究了长输管道环焊缝多焊炬自动内焊机的总体设计、数字式控制系统、细丝焊接电弧的控制及环焊缝自动内焊工艺等关键技术.现场实际应用表明,研究出的环缝多焊炬自动内焊机结构合理、控制先进,完成一个环焊接头根焊用时仅90s.其可靠性和野外环境适应性完全满足现场焊接施工要求.

西气东输二线冬季焊接施工技术

为了科学地制定"西气东输二线"冬季焊接施工的技术措施,对X80管线钢在低温环境下的焊接性能进行了理论研究,分析了冬季焊接施工的可行性。对比国际、国内工程实际,提出了"西二线"X80钢冬季焊接施工的技术措施以及其他与焊接工序相关的技术措施。

西气东输二线干线管道冬季焊接技术

西气东输二线工程干线管道采用X80钢管,受工期限制,不可避免地要在冬季进行焊接施工。结合管道冬季焊接施工所面临的难点,讨论分析了国内外管道建设标准及经验,X80钢焊接冷裂敏感性和-30℃环境条件下焊接的X80钢管环焊接头性能试验结果,给出了X80钢管低温环境下焊接施工的可行性结论。还结合工程特点介绍了X80钢管低温环境焊接施工技术方案。采用该方案,西气东输二线工程西段于2008年11月至2009年3月期间,在新疆、甘肃地区开展了X80钢管冬季焊接施工,焊接质量得到了保证。

管道气动内对口器研究与应用

简述了管道气动内对口器国内外的发展状况,介绍了对口器研制的技术关键、技术难点以及发展方向。

国产数控式管道内环缝多焊炬自动焊机研究及应用

为了解决大口径管道施工中环焊缝根焊的效率和质量问题,采用管道内环缝多焊炬自动焊机可以实现这一目的。国产数控式管道内环缝多焊炬自动焊机采用以CPLD可编程逻辑器件为核心的全数字控制技术,有效地实现了整机的定位、对口、焊接、自动行走等一系列动作的自动化控制。通过大量的内焊试验,制定了合理的内焊工艺。现场应用表明,国产数控式管道内环缝多焊炬自动焊机整机结构合理、控制先进、操作简便,焊出的内焊缝符合工程检验标准和规范。

PIW系列管道内环缝自动焊机

随着长输管道施工对高效焊接的日益追求,焊接工序中的关键环节根焊愈加备受关注,其焊接质量和焊接速度制约着高效焊接技术的深入发展。本PIW系列管道内环缝自动焊机集机械、电控、气动于一体,其对口系统和焊接系统的结构一体化设计可实现大口径管道焊接施工过程中管口组对、根焊的集中完成。工程应用证实,PIW系列管道内环缝自动焊机具有焊接速度快、质量好、效率高等特点,能很好地解决管道根焊问题,满足现有管道高效焊接施工对根焊质量的需求。PIW系列管道内环缝自动焊机的国产化,不仅突破了高效焊接技术发展的瓶颈,而且打破了国外同类产品的技术封锁和价格垄断,有效提高了我国管道施工的技术水平及经济效益。

国产X80钢焊接冷裂敏感性的插销试验

用插销试验法研究了实心焊丝CO2气保焊根焊条件下X80管线钢的冷裂纹敏感性及断口特征.结果表明,预热100℃条件下X80钢的抗冷裂性好,临界断裂应力σcr为624 MPa,与其抗拉强度相当.当拘束拉伸应力高于抗拉强度时,将发生失效断裂,断裂性质为延性断裂断口.CO2气保焊进行根焊焊接时,X80钢的抗冷裂性好,与该方法能得到超低氢的焊接条件有关,此外还与该钢的裂纹敏感系数(0.17%)不高,HAZ淬硬不明显有关.焊接接头过热区的组织主要为块状铁素体,最高硬度297 HV.

自动喷砂除锈装置在西气东输三线管道工程的应用

针对西气东输三线大口径管道工程人工喷砂除锈困难及人工喷砂除锈存在易损伤补口区外的防腐层、工人劳动强度大、工作环境恶劣、污染严重、除锈间断有遗漏、砂料浪费严重、除锈质量受人为影响等诸多问题,将自主研发的自动喷砂除锈设备应用于西气东输三线西段工程的防腐补口施工中。阐述了管道喷砂除锈机理、管道自动喷砂除锈装置组成及工作原理、管道自动喷砂除锈执行机构构成及工作原理、装置性能参数及管道表面处理工作要求,为管道喷砂除锈技术的持续发展提供参考依据。工程应用证明,管道自动喷砂除锈装置可有效解决人工喷砂存在的系列问题,且性能稳定、自动化程度高、操作简单、野外环境适应能力强,除锈质量满足要求,有效节约工时,砂料的循环利用可节约施工成本,切实保障西气东输三线管道工程的顺利施工及管道的安全运营。

φ1219mm带铜衬垫管道气动内对口器的研制

介绍了带铜衬垫管道气动内对口器的特点及国内外的研究应用现状,分析了φ1219mm带铜衬垫管道气动内对口器的系统结构和工作原理。通过焊接试验,定性分析了焊缝渗铜现象及其对焊缝金属力学性能的影响,并确定了最佳衬垫材料。

油气长输管道机械化补口工作站

为解决油气长输管道传统手工热收缩带防腐补口技术存在的补口质量不可控、人为因素影响大、施工效率低、污染环境、资源浪费、工人劳动强度大等诸多问题,研制了油气长输管道机械化防腐补口工作站,主要由环保型自动除锈工作站、中频加热工作站、红外加热工作站组成。其中,环保型自动除锈工作站用于管口表面处理,中频加热工作站用于管口预热,红外加热工作站用于热收缩带收缩与回火。机械化补口工作站在浮动驱动、自动控制、中频软启动、红外梯度加热等取得重要创新,工程应用证明具备自动化程度高、性能稳定可靠、环境适应能力强、补口质量远超过标准要求、施工效率高、工人劳动强度低、保护环境等优点,切实保证管道运营安全与使用寿命,有效降低了管道后期维修频次与费用。

油气管道焊接施工过程中的磁偏吹

在石油、天然气长输管道焊接施工过程中,常常会遇到电弧偏吹现象。有些电弧偏吹产生原因难以确定,严重时甚至将焊丝、焊条吸到一边,造成连续或断续咬边、未焊透、熔合不良等缺陷,甚至无法施焊,严重影响焊接过程和焊缝成形。为此分析了油气管道焊接施工过程中磁偏吹的产生机理,并在长期的管道焊接施工经验的基础上总结了几种能够有效消除和减少磁偏吹的方法。

西气东输二线工程X80钢管半自动焊工艺研究

以西气东输二线工程用X80钢管为研究对象,通过焊接接头横向拉伸试验,焊缝和热影响区(HAZ)冲击韧性试验,焊缝和HAZ不同焊层显微组织分析,以及焊接接头不同焊层Hv10硬度试验等手段,研究了低氢型焊条根焊和自保护药芯焊丝半自动填充、盖面组合焊接工艺的环焊缝的焊接接头性能。试验结果表明,选择韧脆转变温度较低的自保护药芯焊丝、采用较小的焊接热输入量和多层多道的焊接措施等因素,对于保证X80钢管环焊接头的性能是至关重要的。采用低氢焊条根焊、自保护药芯焊丝半自动焊进行X80钢管焊接时,焊接接头的强度、-10℃低温冲击韧性和硬度等性能良好,该工艺应用于西气东输二线工程的焊接施工是可行的。

管道施工中的几种新型施工设备及技术

随着管道建设要求的不断提高,管道内焊机、管道坡口整形机以及间隙可调气动内对口器和相关技术逐渐发展、完善起来,并运用于"西二线"的工程施工中。对这几种新型管道施工设备及技术的优点和存在的不足进行了分析、说明,以加深对管道施工技术及设备发展的认知。

大口径管端坡口整形机的结构研究及应用

管端坡口整形机是管道施工现场对坡口进行处理的一种专用管道施工装备,它能代替人工,实现快速高效的坡口加工,是管道全位置自动焊机及管道内焊机必不可少的配套设备。介绍了管端坡口整形机的机械结构、切削加工的技术特点及焊接工艺特点等,并对管端坡口整形机的应用前景进行了展望。

基于激光结构光的管道激光/电弧复合焊焊道跟踪与能量控制系统

利用650 nm激光结构光发射器与CM0S光电传感器结合获取焊道图像信息,应用数字图像处理技术提取纵向偏差、横向偏差、错边量和对口间隙信息,激光结构光焊道跟踪系统跟据纵向偏差、横向偏差实时调整焊炬位置,保证激光焊点准确对中。能量控制系统依据错边量和对口间隙信息实时调节激光输出功率,提高了管道激光/电弧复合焊对错边量和对口间隙的适应范围,为其工程应用打下了技术基础。

16Mn钢激光-电弧复合焊横焊接头组织与性能分析

采用激光-电弧复合焊技术焊接16Mn钢,研究了横焊工艺对接头组织及性能的影响。结果表明,热影响区主要组织为马氏体和少量残余奥氏体,具有较高的强度;焊缝区组织主要为针状铁素体、粒状贝氏体以及少量的低碳马氏体;接头抗拉强度可达510 MPa,弯曲强度可达1 800 MPa,冲击吸收功可达60.5 J,但随着钢板的增厚,接头的韧性有所降低。

X80管线钢自保护药芯焊丝自动焊工艺试验研究

针对X80高强管线钢及相关焊接技术规范要求,应用自主研发的八焊炬内焊机及自保护药芯焊丝自动焊机进行管道全位置焊接试验,并进行焊接接头力学性能测试。确定了合理的坡口形式、焊丝型号及与之匹配的焊接参数,制定了"内焊机根焊+管道自保护药芯焊丝自动焊填充、盖面焊"的焊接工艺。试验结果证明,焊接工艺制定合理,操作简单,效率高,其焊接接头的各项性能指标均满足X80钢级管道工程焊接规范及国家相关标准要求。

管道全位置自动焊接技术

介绍了管道全位置自动焊接装置的组成和结构,分析了常用于管道焊接的自动焊接工艺和气体保护工艺的特点及存在的问题,提出了对焊过程中焊接小车的行走速度、送丝速度及焊枪左右振动频率的控制方法。