蔡小通，費(fèi)春元

（中國石油青海油田分公司建筑安裝公司，青海 海西 816400）

氬弧焊在石油天然氣場站上的應(yīng)用

蔡小通，費(fèi)春元

（中國石油青海油田分公司建筑安裝公司，青海 海西 816400）

本文介紹了石油天然氣場站中焊接技術(shù)的應(yīng)用情況，重點(diǎn)介紹了氬弧焊的特點(diǎn)和應(yīng)用，希望可以對以氬弧焊技術(shù)為主的各類焊接技術(shù)在石油天然氣場站建設(shè)中的應(yīng)用能夠起到一定的作用。

氬弧焊；石油天然氣；場站

0 前言

隨著我國在石油天然氣方面的開發(fā)建設(shè)，儲運(yùn)設(shè)施的建設(shè)必須跟上開采步伐。因此，在石油天然氣場站建設(shè)過程中，也要求焊接技術(shù)達(dá)到更高更新更實(shí)用更可靠的要求，為我國的石油天然氣的貯存提供良好的條件。在眾多的焊接技術(shù)中，氬弧焊是一項(xiàng)在此領(lǐng)域有著重大發(fā)展前景和應(yīng)用價值的焊接技術(shù)。

1 焊接技術(shù)分類與氬弧焊簡介

金屬焊接方法有40多種，主要可以分為熔焊、壓焊和釬焊三大類。

（1）熔焊是指將工件接口加熱至熔化但并不加壓力完成焊接的方法。在熔焊過程中，大氣與高溫熔池直接接觸，使得空氣中的氧氣將金屬和各種合金元素氧化，另外，空氣中的氮?dú)?、水蒸汽等也會進(jìn)入熔池，在冷卻過程中形成氣孔、裂紋和夾渣等焊接缺陷，使得焊接質(zhì)量下降，難以達(dá)到優(yōu)良的焊接效果，對工藝水平造成影響。

（2）壓焊是在加壓的條件下，使得需焊接的兩個工件在固態(tài)形式下實(shí)現(xiàn)原子間的結(jié)合，所以又稱固態(tài)焊接。有電阻對焊、高頻焊、散焊壓和冷壓焊等。壓焊的優(yōu)點(diǎn)是不引入填充材料，不引起金屬材料的熔化，所以避免了有害元素的進(jìn)入，有益元素的氧化，簡化了焊接過程，使得焊接安全和衛(wèi)生條件有很大程度上的改觀。另外，壓焊的熱區(qū)影響區(qū)也遠(yuǎn)小于熔焊。

（3）釬焊是用比待焊接工件的金屬材料熔點(diǎn)低的金屬材料作為釬料，將釬料和工件加熱到二者熔點(diǎn)之間的溫度，利用已經(jīng)液態(tài)化的釬料來潤濕工件，進(jìn)而填充接口間隙，并且實(shí)現(xiàn)與工件原子間的互相擴(kuò)散，達(dá)成焊接目的的方法。

對于熔焊的缺點(diǎn)，人們開始使用保護(hù)方法。氣體保護(hù)電弧焊就是其中一種方法。常用的保護(hù)氣體有惰性氣體氬氣，還有二氧化碳等，來隔絕空氣。此外，在焊皮中加入與氧氣反應(yīng)活躍的鈦粉，在焊接過程中實(shí)現(xiàn)脫氧，避免錳、硅氧化，這類技術(shù)常用于鋼材焊接。

氬弧焊打底焊接的質(zhì)量是比較好的，而且焊接后背部無焊渣，適用于場站、儲罐工藝管道的安裝，或者是管徑小管壁厚度比較小的工藝管道。但是在風(fēng)速大于1m/s的情況下，氬氣的保護(hù)作用減弱，容易產(chǎn)生氣孔，這是氬弧焊的缺點(diǎn)所在。所以，在風(fēng)速較大的情況下，即使采用防風(fēng)措施，也不能很好的保證焊接的質(zhì)量。

2 石油天然氣場站上焊接技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，從焊接設(shè)備的角度來看，國內(nèi)的油氣田使用的設(shè)備以一機(jī)多用的直流弧焊電泳為主，這類設(shè)備具有多種用途，如焊條電弧上向焊、焊條電弧下向焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、藥芯半自動焊等功能，部分設(shè)備還可以進(jìn)行氬弧焊。國內(nèi)品牌有川焊、時代、運(yùn)達(dá)和熊谷等，而國外則有林肯和米勒等焊機(jī)。

在材料方面，選擇的金屬材料要達(dá)到石油氣場站設(shè)備需要的強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求。手工焊條電弧上向焊條以國產(chǎn)為主，碳鋼焊條、不銹鋼焊條、低合金鋼焊條、堆焊焊條、鉬和鉻鉬耐熱鋼焊條、低溫鋼焊條等十一大類。工焊條電弧上向焊條則以國外生產(chǎn)的油氣管道專用焊條為主，主要是纖維素型和低氫型兩種。關(guān)于焊絲，國產(chǎn)和非國產(chǎn)都有使用，有二氧化碳?xì)怏w及氬弧焊填充焊絲、自保護(hù)藥芯焊絲、埋弧焊絲等等。焊接使用到的氣體包括氬氣、二氧化碳、二氧化碳和氬氣的混合氣體、氧氣和乙炔等。

在技術(shù)方面，考慮施工實(shí)際情況，要確保工程中工件的焊接質(zhì)量，有效的組合焊接技術(shù)是必由之路。例如將焊條電弧下向焊和二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊結(jié)合起來，同樣，氬氣保護(hù)焊接也可以與之進(jìn)行組合。

在焊接工藝方面，組合焊接工藝對坡口的要求與非組合焊接類似，一般采用單邊V型坡口即可。當(dāng)管壁較薄時，可以采用30°±0.5°的單邊V型坡口。當(dāng)焊接材料的厚度大于14mm時，可以選擇22°±1°的單邊V型坡口。

3 氬弧焊的特點(diǎn)及技術(shù)要求

當(dāng)氬氣的純度達(dá)到99.999%時，完全可以滿足焊接的使用要求。當(dāng)氣瓶內(nèi)的壓強(qiáng)0.5MPa時，應(yīng)該停止使用，因?yàn)樗坑兴黾?。氬氣流量是影響保護(hù)效果的另一個重要的影響因素。流量的大小直接影響焊縫的質(zhì)量。當(dāng)氬氣的流量過大的時候，不僅造成對氬氣的浪費(fèi)，另外，過大的氬氣流還會產(chǎn)生紊流，將空氣卷入，適得其反。當(dāng)氬氣流量過小時，又難以排除周圍的空氣，空氣入侵熔池，造成氣孔等。所以，確定合適的氬氣流是氬弧焊的關(guān)鍵所在。另外，還應(yīng)該考慮實(shí)際操作情況和環(huán)境，例如風(fēng)速的因素。

另外，確保氣路通暢、選擇合適的噴嘴直徑都是不可忽視的影響因素。

氬弧焊另一個重要組成部分就是電弧，關(guān)于電弧，要考慮即鎢極的伸出長度和電弧長短。鎢極伸出過長，保護(hù)效果降低，伸出過短，影響焊工操作視線。電弧的長度過長，增加噴嘴和焊件的距離，使得保護(hù)效果降低，電弧過短，焊絲和鎢極易接觸發(fā)生短路。這些可以通過經(jīng)驗(yàn)公式的計算確定，并且應(yīng)該結(jié)合實(shí)際操作進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語

目前而言，我國國內(nèi)尚不能生產(chǎn)一些石油天然氣場站建設(shè)中必須的特種焊材，這限制了我國石油天然氣儲運(yùn)的發(fā)展步伐。另外，對于焊接人才而言，一個焊工掌握一種焊接技術(shù)相對容易，但是要熟練掌握多種焊接技術(shù)則比較困難。而且當(dāng)下焊接向著組合化方向發(fā)展，對焊工的技術(shù)掌握種類、熟練程度要求進(jìn)一步提高。社會發(fā)展腳步加快，要求工程進(jìn)度也要不斷提速，對于焊工的焊接速度、焊接精度也在提高。國家政策要求建成資源節(jié)約型社會，對焊接過程中的資源利用率也提出了高的要求。所以，要將氬弧焊成功的應(yīng)用到我國的石油天然氣場站的建設(shè)中，仍需我們付出大量的努力。加大技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)的力度，才能將氬弧焊游刃有余的應(yīng)用到石油天然氣場站建設(shè)中。

［1]薛志惠.氬弧焊在液化石油氣儲罐站工藝管道上的應(yīng)用，天津燃?xì)猓?001年第2期，第13-14頁.

［2]劉明輝，張廣華，艾云.混合焊接工藝在熱力管道的應(yīng)用，石油化工設(shè)備，2009年8月第38卷增刊，第24-25頁.

［3]穆學(xué)禮.組合焊接技術(shù)在油氣田地面工程建設(shè)中的應(yīng)用探討，科技視界，2013年04期，第59、46頁.

［4]薛振奎，隋永莉.焊接新技術(shù)在我國管道建設(shè)中的應(yīng)用，焊管，2010年4月第33卷第4期，第58-61頁.

蔡小通，男，研究方向：石油天然氣站內(nèi)工藝管道的焊接。