大庆油田工程建设有限公司培训中心 黑龙江大庆 163700
摘要：在焊接一次合格率要求不断攀升的今天，深入研究熔化极富氩气体保护焊接工艺及管道自动焊机主要参数的匹配，有着重大的意义；对自动焊缝缺陷的检测采用何种经济、可靠的方法，对管道长期运行的安全性有重要意义；另外研究低温环境下管道自动焊焊缝性能，有利于促进管道自动焊技术在低温环境下的应用与推广。
关键词：长输管道；混合气体保护；自动焊工艺
1 引言
近年来，随着世界范围的管道建设高潮，管道焊接技术发展也非常迅速。采用混合气体保护半自动焊进行油气长输管道的焊接施工，在世界范围内也比较少见。根据国际工程招标中的需求，进行深入研究其可行性，是非常必要的。
2 长输管道的特点
长输管道作为铁路、公路、海运、民用航空和长输管道五大运输行业之一，与其他运输系统有以下几方面的不同点：
（1）管道与输送介质相对流动，这就要求管道内部尽可能光滑，减少磨阻；另外考虑介质的腐蚀性，在设计上管道应增加相应的裕量。（2）管道是相对固定的。即管道埋于地下，除改造、敷设新线路等原因外，管道一般不会发生位移。（3）输送的连续性。即管道一旦建成、投产，一般情况下连续运行；相应地增加了不停输带压维修的操作难度和危险性。（4）在役运行的管道对地面建（构）筑物或区域长期构成威胁，尤其是气（天然气、煤气、LPG等易燃气体）管道，其威胁程度更大。（5）长输管道除特殊地形，一般均为地下敷设，运行中不易发现潜在的危险，尤其是建设中未检出的缺陷。通过上述分析，说明管道质量对其安全运行和使用寿命是非常重要的，管道焊接质量是影响管道质量的极其重要因素。
3 混合气体（Ar+CO2）比例对自动焊的影响
3.1 对焊接飞溅、熔敷效率的影响
混合气体（Ar+CO2）中气体的混合比例适当时，在焊接过程中产生的飞溅很少，焊丝的熔敷效率很高。（Ar+CO2）混合气体中Ar与CO2混合比不同时的飞溅率和熔敷效率如图所示。可以看出，采用80％Ar+20％CO2作保护气体时，飞溅率最小、熔敷效率最高。
.png)
3.2 CO2气体保护焊的优点及缺点
由于CO2焊电流密度大，电弧热量集中，故其电弧穿透力强、焊接变形小，且其最大优点是属于低氢型焊接方法。对于低合金高强钢，采用该方法焊接时的冷裂纹倾向很小。此外，CO2气体以及CO2焊接时的焊丝成本都比较低。因此采用CO2气体保护焊代替自保护药芯焊丝焊接长输管道，施工的成本可大为降低，并且对环境及人体健康影响大为减少。
但是它的缺点是：在室外进行露天作业时，抗风能力差，不便于野外施工的使用。此外，CO2焊机的维修、保养，焊接熔滴过渡形式的选择与调整比焊条电弧焊都要复杂一些。因此，还需要进行深入的工程应用论证和研究。
3.3 混合气体（Ar+CO2）比例对焊缝强度的影响
焊缝强度可以大致根据碳当量估算（碳当量Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15），下图为管线钢碳当量与焊缝抗拉强度的关系。由下图可见，随着碳当量的增大，焊缝金属的抗拉强度逐渐增加。所以，CO2气体含量小时，氧化性较低，焊缝的抗拉强度较高；而在氧化性较强的混合气体保护下，由于脱氧元素Mn和Si的大量烧损，使得焊缝强度降低。
.png)
3.4 CO2气体保护焊在长输管道焊接的应用
长输管道焊接施工如何应用CO2气体保护焊技术，要经过大量的工艺试验研究，选择合理的工艺和焊接材料，优化工艺参数，并进行经济性的比较后才可确定。当前的情况，应当开发适合不同管线钢的焊材、保护气体、焊接设备及野外作业的防风设施，使它确实成为便于组织野外施工，获得高生产率、环保型的焊接工艺。为此，焊材、焊机、工艺各个方面都应相互协调、相互配合、共同研究。合AWS5．18 ER70S－G实心焊丝的气体保护半自动焊接，对X65准323．9 mm×8．4 mm钢管进行焊接的环焊接头，焊后经过力学性能检测，符合API 1104标准的规定，结论为合格。
当前的油气长输管道焊接施工中，目前很少应用CO2气体保护焊焊接工艺，为此，我国广大焊接工程技术人员应当注意开发适合管道施工的焊接材料、焊接设备，以及高效、节能、环保的焊接工艺方案，为开创具有我国自主知识产权的管道焊接新技术而努力。
4 长输管道混合气体保护自动焊的建议
根据国情，自保护半自动焊技术应该在管道建设中占有相当的位置。对于大直径、大壁厚管道，在地区、人为条件较理想情况下，应当大力推广该技术的应用。双联管焊接技术在条件允许的情况，应推广应用，但是机具和配套设备要加以改造。普通管道可以引进闪光焊技术，但要根据管道设计对焊缝冲击韧性要求，进一步进行试验研究。双头气体保护焊技术宜加紧研究，并推广应用，可提高工效。单面焊双面成型设备宜加紧研究，并结合工艺试验展开工作。内焊机国产化应抓紧进行。
结语：
总之，管道焊接根据其特点，因地制宜，即保证质量，提高效率，又要节约成本。随着CO2比例的增加，熔深在平焊位、立焊位、仰焊位也在相应增加，并且同一气体比例时，H立焊＞H平焊＞H仰焊。综合分析混合气体（Ar+CO2）比例对诸多方面的影响，管道自动焊的混合气体最好为“富氩气体”，其中Ar的体积分数为80％～85％。
参考文献：
[1]NAOSHI A，YOSHIO T，TAKUYA H等.高强度管线钢及其焊管的性能研究［J］，焊管，2005，28（2）：50-60.
[2]高惠临，虞毅.关于管线钢的碳当量公式［J］.焊管，2004，27（5）：16-18.