自動(dòng)焊技術(shù)在石油化工管道施工中的應(yīng)用與發(fā)展前景

魏軍

摘 要：石油化工管道的焊接施工是一項(xiàng)專業(yè)性強(qiáng)、技術(shù)要求高的工作。雖說(shuō)國(guó)內(nèi)石油化工管道施工仍在以傳統(tǒng)的手工焊接方式為主，但近些年自動(dòng)焊技術(shù)也在其中得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)自動(dòng)焊技術(shù)將成為石油化工管道施工領(lǐng)域內(nèi)的主要技術(shù)，其應(yīng)用范圍將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，發(fā)展前景也將愈發(fā)廣泛。本文中筆者對(duì)此類問(wèn)題進(jìn)行了分析探究，希望對(duì)進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)工作的優(yōu)化落實(shí)有所啟示。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)焊技術(shù);石油化工;管道施工;應(yīng)用;發(fā)展前景

油氣資源儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中用到的儲(chǔ)油罐、管道、油槽車(chē)以及油輪等設(shè)備在制造以及后期養(yǎng)護(hù)中均需要用到焊接技術(shù)。采油作業(yè)中用到的各類反應(yīng)塔、加熱爐以及熱轉(zhuǎn)換器等設(shè)備在安裝以及后期養(yǎng)護(hù)作業(yè)中同樣需要焊接技術(shù)的參與，這其中焊接技術(shù)在石油化工管道施工中的應(yīng)用最為值得人們關(guān)注。與傳統(tǒng)手工焊接的方式相比，自動(dòng)焊接具有工作效率高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定以及操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，利用自動(dòng)焊設(shè)備，操作人員無(wú)需額外培訓(xùn)便可以輕松上手?，F(xiàn)階段，這類技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的石油化工管道施工中已得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用，未來(lái)我們?cè)趪?guó)內(nèi)石油化工管道施工中進(jìn)一步推進(jìn)該類技術(shù)的應(yīng)用。

1 自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用于國(guó)內(nèi)石油化工管道施工暴露出的問(wèn)題

結(jié)合實(shí)際分析，其問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下方面：首先是起步慢、技術(shù)普及率低的問(wèn)題。上個(gè)世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)石油企業(yè)才將自動(dòng)焊技術(shù)引入中國(guó)，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的惡意干擾下，國(guó)內(nèi)自動(dòng)焊技術(shù)的發(fā)展其實(shí)一直處于非常落后的狀態(tài)。在使用率、普及率以及焊接質(zhì)量方面均無(wú)法與發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)焊設(shè)備可靠性較差是造成這一局面的主要因素?，F(xiàn)階段，對(duì)于新型自動(dòng)焊設(shè)備的研究依舊處于停滯不前的狀態(tài)，焊接作業(yè)施工中用到的高性能焊接設(shè)備主要依靠進(jìn)口。而且這類高性能自動(dòng)焊設(shè)備在實(shí)踐領(lǐng)域中的使用率尚未突破10%，所以自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用于石油化工管道施工中的潛力尚未開(kāi)發(fā)到頂點(diǎn)，需要推進(jìn)其技術(shù)細(xì)節(jié)的優(yōu)化并拓展其應(yīng)用范圍。其次是使用進(jìn)口設(shè)備施工成本高居不下、人員得不到相應(yīng)培訓(xùn)培養(yǎng)的問(wèn)題。在國(guó)產(chǎn)設(shè)備性能不足的前提下使用進(jìn)口自動(dòng)焊設(shè)備的成本會(huì)是一筆“天文數(shù)字”，加之我國(guó)勞動(dòng)力富裕且人工成本低等因素的影響，因此與自動(dòng)焊控制設(shè)備相比國(guó)內(nèi)石油企業(yè)較為推崇傳統(tǒng)手工焊的作業(yè)模式。但基于成本因素考慮，它們幾乎不會(huì)組織相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)。這一操作模式其實(shí)便對(duì)焊接管道焊接質(zhì)量產(chǎn)生了影響，更從側(cè)面證明了推廣自動(dòng)焊技術(shù)的必要性。

2 自動(dòng)焊技術(shù)在石油化工管道施工應(yīng)用現(xiàn)狀分析

2.1 設(shè)備依賴進(jìn)口、人員素質(zhì)不高

目前，我國(guó)在應(yīng)用自動(dòng)焊技術(shù)時(shí)，主要依賴進(jìn)口設(shè)備完成，主要因?yàn)槲覈?guó)國(guó)產(chǎn)裝備性能不足，難以符合施工要求。但是在大量采購(gòu)、應(yīng)用進(jìn)口裝備的情況下，自動(dòng)焊技術(shù)應(yīng)用成本又大為增加，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益降低，因此多數(shù)石油化工企業(yè)寧愿使用手工焊接技術(shù)、半自動(dòng)焊接技術(shù)，也不愿投入大額成本使用自動(dòng)焊技術(shù)。同時(shí)，自動(dòng)焊技術(shù)對(duì)技術(shù)人員的能力素質(zhì)有一定的要求，需要技術(shù)人員熟練掌握裝置操作技能，但目前操作人員受教育水平普遍較低，操作技能不熟練，需要企業(yè)耗費(fèi)時(shí)間、資金對(duì)人員進(jìn)行長(zhǎng)期培訓(xùn)，在此背景下，多數(shù)企業(yè)會(huì)選擇低成本的人工焊接方式，導(dǎo)致自動(dòng)焊接在石油化工管道中的使用比例較低。

2.2 發(fā)展時(shí)間晚，普及率低

與西方國(guó)家相比，自動(dòng)焊技術(shù)在我國(guó)起步較晚，我國(guó)于20世紀(jì)90年代中期，才逐漸將自動(dòng)焊技術(shù)引進(jìn)國(guó)門(mén)并使用，起步慢再加之當(dāng)時(shí)西方國(guó)家的刻意限制政策，導(dǎo)致我國(guó)的自動(dòng)焊接技術(shù)一直處于相對(duì)落后的狀態(tài)，在石油化工管道施工中未獲得大面積普及。同時(shí)，我國(guó)的自動(dòng)焊接技術(shù)在裝備、焊接質(zhì)量、焊接效率以及焊接效益上都與西方發(fā)達(dá)國(guó)家存在一定差距。究其原因，是我國(guó)對(duì)自動(dòng)焊接技術(shù)不夠重視，在設(shè)備的研發(fā)等方面存在問(wèn)題，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)的自動(dòng)焊接設(shè)備可靠性差，難以滿足石油化工管道施工要求。

2.3 焊接質(zhì)量不高

影響焊接工藝效果的因素除了焊接工藝執(zhí)行過(guò)程中可能存在突發(fā)狀況外，焊接步驟完成后的養(yǎng)護(hù)操作同樣需要得到嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范，否則也會(huì)引發(fā)問(wèn)題。化工管道的焊接工藝動(dòng)作執(zhí)行完畢后，如果周?chē)沫h(huán)境出現(xiàn)較大變動(dòng)，就會(huì)導(dǎo)致管壁上出現(xiàn)裂紋，技術(shù)人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)的話，這些裂紋的尺寸還會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致管道焊接工藝效果無(wú)法滿足管道運(yùn)作要求。此時(shí)工作人員不得不進(jìn)行人工焊接補(bǔ)救措施，這不僅增加了焊接方面的資金成本，還會(huì)增加了時(shí)間成本，最終導(dǎo)致石油化工管道焊接作業(yè)項(xiàng)目完成效果差，甚至可能超出工程上交的規(guī)定時(shí)間。

3 自動(dòng)焊技術(shù)在石油化工管道施工應(yīng)用表現(xiàn)

在石油化工管道施工中，焊口通常有活動(dòng)口與固定口，但當(dāng)前我國(guó)一些大的施工企業(yè)在工作中通常選擇半自動(dòng)焊接技術(shù)與手工焊接技術(shù)。其中，半自動(dòng)焊接技術(shù)主要包括、RMD熔滴精度過(guò)渡技術(shù)、STT表面張力過(guò)渡焊、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊技術(shù)等，這些技術(shù)在實(shí)際工作中被廣泛應(yīng)用。由于石油化工管道施工多是在露天環(huán)境下進(jìn)行，野外作業(yè)會(huì)加大施工難度，也會(huì)導(dǎo)致材料受損，為避免發(fā)生類似事故，施工單位通常會(huì)選擇自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要是利用焊絲藥芯生產(chǎn)的氣體對(duì)熔池進(jìn)行保護(hù)，因而省去了外加保護(hù)氣體的這一環(huán)節(jié)，不僅省時(shí)省力，也可確保施工質(zhì)量，因而被廣泛應(yīng)用于野外作業(yè)，尤其是焊縫的填充與蓋面的施工中。

石油化工管道焊接施工中，焊口通常有固定口以及活動(dòng)口兩種。結(jié)合實(shí)際施工現(xiàn)狀分析，目前國(guó)內(nèi)石油企業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的是半自動(dòng)焊以及手工焊，自動(dòng)焊技術(shù)的使用率尚有待于提高。具體來(lái)說(shuō)，半自動(dòng)焊技術(shù)主要包括STT表面張力過(guò)渡焊、RMD熔滴精度過(guò)渡技術(shù)以及自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊技術(shù)。石油化工管道焊接施工大都是在露天環(huán)境中完成的，而面對(duì)復(fù)雜的自然環(huán)境需要經(jīng)常用到自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊技術(shù)。使用該技術(shù)無(wú)需額外增加保護(hù)氣體，目前該技術(shù)主要被應(yīng)用到了焊縫填充以及蓋面施工之中?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)油氣資源的輸送管道正在向著大管徑、遠(yuǎn)距離輸送以及高工作壓力的方向發(fā)展。這期間管道的管徑及厚度正在不斷增加，因此在焊接作業(yè)中必須使用自動(dòng)焊技術(shù)才能夠保證作業(yè)質(zhì)量。西氣東輸一期工程全長(zhǎng)約4200km，其中有大約650km采用了自動(dòng)焊。在二期工程中，因管徑以及管壁厚度進(jìn)一步增加，在全長(zhǎng)約5000km的總線中，自動(dòng)焊技術(shù)已在其中占據(jù)了主導(dǎo)地位。其中大部分大管徑、厚管壁的管道施工中均適用了GMAW自動(dòng)焊技術(shù)，這其實(shí)也代表了國(guó)內(nèi)石油化工管道焊接施工正在向著更高的層次邁進(jìn)。

4 自動(dòng)焊技術(shù)在石油化工管道施工中的發(fā)展前景

自動(dòng)焊接技術(shù)和手工焊接相比具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，其具有生產(chǎn)效率高、節(jié)能降耗、改善焊接環(huán)境等特點(diǎn)，所以自動(dòng)焊接技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。就拿石油化工管道來(lái)說(shuō)，其施工條件較為惡劣，因此其焊接效率是很低的，這不僅考驗(yàn)工人的焊接水平，也考驗(yàn)其意志力。此外焊接技術(shù)對(duì)工人的專業(yè)素養(yǎng)提出了較高要求，所以員工的工資成本占了很大比重。而自動(dòng)焊接技術(shù)在工作能耗、工資成本上都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人工焊接，所以將自動(dòng)焊接技術(shù)應(yīng)用到石油化工管道施工中是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。現(xiàn)階段，需要從解決現(xiàn)有的問(wèn)題入手明確技術(shù)細(xì)節(jié)，提高焊接效率以及焊接質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，自動(dòng)焊技術(shù)在國(guó)內(nèi)石油化工管道施工中的應(yīng)用仍處于相對(duì)落后的位置。以手工焊為主的作業(yè)模式已經(jīng)暴露出了諸多問(wèn)題，因此需進(jìn)一步推進(jìn)自動(dòng)焊技術(shù)在該領(lǐng)域中的應(yīng)用。自動(dòng)焊技術(shù)既能夠提高焊接效率，又能夠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高焊接質(zhì)量，新形勢(shì)下，我們需要優(yōu)化其技術(shù)細(xì)節(jié)，讓自動(dòng)焊技術(shù)能夠在石油化工管道施工中發(fā)揮應(yīng)有的作用。在此基礎(chǔ)上，還需要根據(jù)實(shí)際工作需要推進(jìn)新技術(shù)的研發(fā)工作，為管道焊接質(zhì)量的提升打下堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。上文中筆者對(duì)這類問(wèn)題進(jìn)行了分析探究，希望對(duì)推進(jìn)自動(dòng)焊技術(shù)在石油化工管道施工中的應(yīng)用有所啟示。

參考文獻(xiàn)：

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