孫正卓

（中石化中原油建工程有限公司，河南 濮陽 457001）

長輸管道全自動化焊接技術(shù)具有非常顯著的優(yōu)勢，不僅效率高且穩(wěn)定性很高，屬于長輸管道建設(shè)領(lǐng)域當(dāng)中的重要技術(shù)類型。從目前的長輸管道施工來說，其焊接方法具有多樣性，主要有向上焊、下向焊、手工半自動焊、氣體保護焊、全自動焊等，其中我國常用的焊接方法就是下向焊和手工半自動焊，但是在長輸管道的施工不斷發(fā)展影響下，對于焊接質(zhì)量和焊接效率提出更高的要求，國外開始廣泛應(yīng)用到自動化焊接工藝。隨著長輸管道鋼級的不斷提高和國內(nèi)外對環(huán)保要求的提升，推廣和采用全自動焊接技術(shù)來進(jìn)行管道施工已經(jīng)成為當(dāng)前重點的內(nèi)容，它具有更高的焊接合格率，并且具有更高的自動化程度，能夠在很大程度上減少人為因素造成的不利影響，進(jìn)一步提升焊口焊接一次合格率[1]。

1 長輸管道全自動焊接機組的管理現(xiàn)狀

1.1 長輸管道建設(shè)全自動焊接技術(shù)不夠連續(xù)

對于我國長輸管道全自動焊接技術(shù)的應(yīng)用來說，需要提前做好對全自動焊機組的構(gòu)建，其中包括操作員工的技術(shù)培訓(xùn)和考試，只有全部組員都具有相關(guān)資質(zhì)之后才可以保證階段性的全自動焊接工作的順利性。對于全自動焊接機組來說，它并不是一成不變的，經(jīng)常會隨著施工任務(wù)的變化而對自身的功能進(jìn)行改變，不僅可以拆建成半自動焊機組，也可以拆建成手工焊接機組，從而實現(xiàn)對資源的最大化利用。但與此同時也要注意的一個問題就是，這種極具靈活性的施工組織形式會陷入到一個“組建一培訓(xùn)一磨合一施工”的循環(huán)當(dāng)中，需要經(jīng)常的熟練和磨合，這會在很大程度上影響到施工機組的技術(shù)提升和改進(jìn)。對于施工單位來說，必須要關(guān)注到自動焊的操作人員，做好技術(shù)培訓(xùn)，更好地實現(xiàn)技術(shù)的交流和溝通。

全自動焊機組必須要擁有一套足夠完整的全自動焊接設(shè)備，對于我國當(dāng)前的陸地長輸管道焊接來說，它的全自動設(shè)備匹配是具有很強復(fù)雜性的，因為不同的設(shè)備之間需要有不同的搭配和組合，也會涉及到不同的施工操作細(xì)節(jié)，如果操作人員無法對其進(jìn)行連續(xù)使用就會給其使用的功效造成不利的影響。全自動焊接工藝對坡口質(zhì)量和坡口型式有著嚴(yán)格的要求，因此需要有配套的坡口整形機等設(shè)備來對其進(jìn)行支持。一般來說，全自動焊接的保護氣體，這種焊接方法比其他焊接方法具有更高的施工環(huán)境要求，一般需要將環(huán)境風(fēng)速控制在小于2m/s 的狀態(tài)當(dāng)中。全自動焊接對坡口要求嚴(yán)格，必要時用坡口整形機對管口進(jìn)行整形。總體來說，全自動焊設(shè)備的固化可以在很大程度上實現(xiàn)對設(shè)備功效的有效發(fā)揮，是值得推廣和應(yīng)用的重要內(nèi)容[2]。

1.2 全自動焊接機組設(shè)備的操控能力較差

對于全自動焊接機組來說，它是由一整套的全自動焊設(shè)備所組成。就目前來說，我國能夠完成根焊的內(nèi)焊機(PIW)有英國NOREAST、美國CRC-EVANS 和中國管道局3 家公司的產(chǎn)品，完成根焊的外焊機有意大利的PWT，近幾年，隨著國產(chǎn)全自動設(shè)備的發(fā)展，熊谷A 系列突顯優(yōu)勢（例如A-610、A-305 等），越來越多的長輸管道開始應(yīng)用。全自動焊接機組與施工作業(yè)周邊的溫度、濕度和風(fēng)速以及保護氣純度都具有重要的關(guān)系，一般都需要依據(jù)施工的情況來做出對焊接參數(shù)的合理化調(diào)整。全自動焊設(shè)備是全自動焊應(yīng)用的硬件設(shè)施，只有很好的發(fā)揮出全自動焊的全部功效才能展示出自身的核心競爭力。對于目前的全自動焊接機組設(shè)備來說，其操作需要相關(guān)人員的綜合操作能力來做好支撐，一般是將施工現(xiàn)場條件作為主要的依據(jù)，根據(jù)其變化來對設(shè)備的運行參數(shù)和故障運維情況采取相應(yīng)措施。從現(xiàn)階段來看，我國的多數(shù)施工單位都有為全自動焊接機組操作人員提供相應(yīng)的技能培訓(xùn)和考核工作，這可以在很大程度上實現(xiàn)對全自動焊接設(shè)備操作方法的掌握。但是一旦施工的現(xiàn)場條件出現(xiàn)了變化，還是會有不少的操作人員無法做出快速的回應(yīng)，經(jīng)常需要聘請專家來完成相應(yīng)內(nèi)容。這種偏事后管理的現(xiàn)狀很容易會影響焊接的質(zhì)量和效果，因此需要對操作人員的現(xiàn)場調(diào)控能力做出有效的提升[3]。

2 焊接經(jīng)濟工程量分析

2.1 適應(yīng)全自動焊接技術(shù)區(qū)域的完整標(biāo)段劃分

對于全自動化焊接技術(shù)來說，它在應(yīng)用的過程中主要是受到施工現(xiàn)場地形和地貌的重要影響，因為山區(qū)、水網(wǎng)和丘陵地帶都具有明顯的起伏，因此經(jīng)常會使用到彎管、彎頭，在這樣的情況下無法讓全自動焊機實現(xiàn)連續(xù)性的作業(yè)。我國是地形復(fù)雜的國家，全自動焊接技術(shù)的應(yīng)用需要在較為平坦的西部戈壁、荒漠，中部的高原及部分平原。從目前來看，我國的管道焊接市場當(dāng)中，主要是將半自動焊作為主力，有著較為激烈的市場競爭關(guān)系，甲方公司為了更好地節(jié)約成本資源，讓市場經(jīng)濟可以得到良好的競爭關(guān)系，因此劃分了較多的標(biāo)段，將其劃分給不同的施工企業(yè)來進(jìn)行施工。對于不同的施工企業(yè)來說，大都將經(jīng)濟性作為主要的參考依據(jù)，因此一般不會選技術(shù)難度較高的全自動焊接技術(shù)，而甲方公司在這個時候就需要有意識的做好全自動焊區(qū)段的保留，繼而更好地促進(jìn)我國管道焊接技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

2.2 全自動焊接機組的焊接經(jīng)濟工程量

2.2.1 優(yōu)勢分析

首先是可靠性高。因為全自動焊接機組主要是通過數(shù)字化的信息技術(shù)的方式來實現(xiàn)對焊點和弧形的測量，讓其可以達(dá)到一個最為理想的焊接狀態(tài)；其次節(jié)約成本。利用全自動焊接機組可以讓生產(chǎn)效率得到有效提升，能夠在很大程度上減少不良產(chǎn)品的概率，通過這樣的方式來實現(xiàn)對材料成本的節(jié)省。對于全自動焊接機組的應(yīng)用來說，它可以在很大程度上節(jié)省人力成本，讓機器的控制可以從多人操作變?yōu)橐蝗瞬僮?；三是能耗不高。對于全自動焊接機組來說，其能耗整體處在一個較低的狀態(tài)當(dāng)中，幾乎和普通的手動焊接機差不多；最后就是壽命較長。將全自動焊接機組與普通手動焊接機進(jìn)行比較可以看出，全自動焊接機組具有更強的耐磨性，并且質(zhì)量更為優(yōu)質(zhì)，有著非常強的抗磨損能力，方便對其進(jìn)行安裝和管理，同時也在最大限度上實現(xiàn)對機器的保障，讓機器的使用壽命可以得到延長。

2.2.2 經(jīng)濟分析

目前來看，大多數(shù)的全自動焊接都是保持著每天75 道口，而半自動焊接的效率大約是全自動焊接的一半，也就是每天保持在大約30 道口。但是不管是全自動焊接還是半自動焊接來說，其機器設(shè)備大都是采用租賃的方式。其中全自動焊接機組的設(shè)備租金大約是半自動焊接設(shè)備的三倍左右，再加上全自動焊接機組設(shè)備一般都是最少租賃6 個月左右的時間。從人工費用的角度來看，全自動焊接機組的設(shè)備具有操作人員數(shù)量多且效率高的重要特點，因此從這個角度來看其效果要優(yōu)于半自動焊機組。從其他方面入手，全自動焊接機組的綜合費用要明顯高于半自動焊接機組的設(shè)備費用。總體來說，不管是全自動化的焊接還是半自動化的焊接都需要做好最后的磨合和收尾工作，時間大都維持在1 月左右的時間[4]。

3 焊接工序控制要點

3.1 準(zhǔn)備工作

在應(yīng)用全自動焊接機組的時候，相關(guān)的施工單位需要關(guān)注到施工過程當(dāng)中的地形和地貌并提前做好施工的準(zhǔn)備，為焊接工作提供更好的依據(jù)。首先來說，施工單位需要做好對管道的合理設(shè)計，讓縱向坡度可以與全自動焊保持在相適應(yīng)的狀態(tài)當(dāng)中，同時還要關(guān)注到彎管與焊接的適應(yīng)性。對于機組工作人員來說，要做好焊接地段的勘察和管理，通過掌握相關(guān)的施工影響因素來保證施工的質(zhì)量。另外還要做好焊材的嚴(yán)格檢查，讓焊材的型號和批號可以更好的符合相關(guān)的要求。保護氣體的檢驗也是非常重要的內(nèi)容，需要對其進(jìn)行檢驗，同時做好對坡口角度的把關(guān)。

3.2 及時檢驗焊口

對于長輸管道焊接來說，它的每道焊口都需要經(jīng)過一定的檢驗，不管超聲波檢測AUT 還是射線檢測RT 都可以，但是只有保證檢驗合格之后才可以將焊口投入到實際的應(yīng)用當(dāng)中，而對于不合格的焊口來說，一般都需要對其進(jìn)行返修或者割口重焊。從我國目前的檢測公司現(xiàn)狀來看，普遍都存在著焊口檢測滯后性的重要問題，不僅會涉及到管道焊接檢測的拍片、洗片以及評片的時間問題，還會涉及到施工作業(yè)面和檢測人員的問題，對于相關(guān)的工作人員來說，想要同時完成不同工作面的工作是非常具有難度性的。在開展半自動焊接的時候經(jīng)常會有檢測結(jié)構(gòu)滯后的現(xiàn)象，同時這也是全自動焊接作業(yè)開展過程所無法承受的質(zhì)量性風(fēng)險，如果說無法實現(xiàn)對偏差問題的及時糾正，就很有可能導(dǎo)致全自動焊接施工的同一項質(zhì)量問題在不同的焊口中批量性的重復(fù)出現(xiàn)。

如果將一個全自動焊接機組的正常施工看作是75 道口/天，而出現(xiàn)問題的當(dāng)天按照35 道口來進(jìn)行返修處理，一旦出現(xiàn)質(zhì)量缺陷問題就要采取手工焊的方式來進(jìn)行返修。但是手工焊具有效率低的問題，并且很有可能會是管內(nèi)返修，一次返修成功率為80%。對相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行關(guān)注可以看出，一次返修如果不合格就是割口，一般的割口重焊的進(jìn)度大都為6 道口/天，而重焊的處理是比較復(fù)雜的內(nèi)容，需要在處理的過程中重點考慮到管道的熱脹冷縮或者加短節(jié)，效率一般比較低下，因此需要對重焊的一次性合格多加關(guān)注。

全自動焊接技術(shù)想要得到有效的應(yīng)用，其關(guān)鍵就在對于對糾偏工作的及時檢測，通過完整的給出反饋檢測結(jié)果來從源頭上實現(xiàn)對大型質(zhì)量缺陷問題的規(guī)避，將其大量出現(xiàn)的可能性降到最低的狀態(tài)當(dāng)中。另外，檢測結(jié)果一般都與滯后的天數(shù)或者是返修的完成時間有著密切性的關(guān)系，因此在開展檢修工作的時候需要進(jìn)一步的加大投入的力度，讓檢測結(jié)果可以得到及時有效的獲取?？傮w來說，在對質(zhì)量缺陷進(jìn)行控制的過程中所產(chǎn)生的價值要明顯的高于所投入的成本，因此這對整個全自動焊技術(shù)的發(fā)展來說非常不利，施工單位對于檢測方開始提出了更為嚴(yán)苛的要求。想要更為及時的獲得檢測結(jié)果，檢測方必須要投入大量的資源來對其進(jìn)行保障。同時在及時的完成檢測之后需要實現(xiàn)對檢測信息清晰和準(zhǔn)確統(tǒng)計，這對檢測方的管理來說是一項不小的挑戰(zhàn)。對于未來的全自動焊接施工速度來說，需要超越已經(jīng)存在的75 道口/天，朝著100～120 道口/天的方向進(jìn)行努力，開始對檢測結(jié)果的及時性提出了更高的要求[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程不斷加快的背景下，長輸管道工程的建設(shè)規(guī)模已經(jīng)有了初步的擴大，通過對全自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用，可以為長輸管道工程提供一個更為具有可靠性的技術(shù)支撐。將全自動焊應(yīng)用的比例進(jìn)行大幅提升，可以在國家管道建設(shè)中發(fā)揮出更為強大的競爭力，整體的發(fā)展也處在一個勢不可擋的趨勢當(dāng)中。因此需要正確的認(rèn)識到全自動焊接技術(shù)的發(fā)展，將其科學(xué)的應(yīng)用在長輸管道工程當(dāng)中，積極為工程建設(shè)的發(fā)展提供一定的助力[6]。