基于在役工况的油气管道氩电联焊工艺应用

引言

油气管道属于油气资源运输的基础条件，而在役油气管道建设的过程中，管道的对接需要采取合理的工艺，才能切实的提升油气管道的连接稳定。氩电联焊工艺综合了氩弧焊和手工电弧焊的优点，具有焊接质量高、效率快等特点，在工程实践过程得到广泛运用。因此，深入研究氩电联焊工艺在在役工况下油气管道中的应用，能够提高管道焊接质量、延长管道使用寿命、保障油气输送安全。

1 氩电联焊工艺特点

1.1 焊接效率较高

虽然氩弧焊打底速度相对较慢，但手工电弧焊填充盖面速度较快，两者结合，在保证焊接质量的前提下，提高了整体焊接效率。相比于全氩弧焊，减少了焊接时间和成本；相比于单纯手工电弧焊，又提高了打底质量，减少了返修次数，从而间接提高了生产效率[1]。

1.2 适应性强

氩电联焊工艺适用于多种材质的油气管道焊接，如碳钢、合金钢、不锈钢等。无论是小直径管道还是大直径管道，都能较好地应用该工艺。对于在役工况下不同环境和位置的管道焊接，如野外施工、站内管道维修等，氩电联焊工艺都能发挥其优势，具有较强的现场适应性。

1.3 焊接变形小

氩弧焊热量集中，焊接热输入相对较小，能够有效减少焊接过程中的热影响区，降低管道的焊接变形。手工电弧焊在填充盖面时，通过合理控制焊接参数和焊接顺序，也能进一步减小焊接变形，有利于保证管道的尺寸精度和安装质量。

2 氩电联焊工艺在油气管道焊接中的应用

2.1 氩弧焊打底焊接

2.1.1 引弧与电弧维持

油气管道焊接过程中，针对引弧与电弧维持，操作人员需先将氩弧焊机调至预设参数，这一步骤是保证焊接质量的基础。通常情况下，焊接电流需设定在 80-100A 的范围，焊接电压控制在 10-15V 之间，而氩气流量则要稳定在 8-15L/min，这样的参数组合能为后续焊接提供稳定的电弧和良好的保护氛围。参数调整完毕后，操作人员手持焊枪，小心翼翼地将焊枪移至管道坡口内靠近定位焊焊点的位置准备引弧。引弧成功后，操作人员要保持电弧稳定燃烧，这是确保焊接过程顺利进行的关键。此时，需将电弧在坡口根部停留 1-2 秒进行预热，预热的目的是让坡口根部金属逐渐达到熔化状态，为形成初始熔池做好准备。在预热过程中，操作人员要密切观察坡口根部的变化，通过肉眼判断金属是否开始熔化，当看到坡口根部出现明亮的熔池时，说明预热达到了预期效果，初始熔池已成功形成[2]。

2.1.2 焊丝填充与焊接推进

熔池填充焊丝过程中，针对内送丝，焊丝从管道内部伸入，端部始终处于氩气保护范围内，随熔池形成缓慢送丝；外送丝时，焊丝与管道表面成 30^∘–45^∘ 角从外部送入熔池。焊接过程中，焊枪与管道轴线保持垂直，电弧始终对准坡口根部，确保熔池与坡口两侧充分熔合。以 10-20cm/min的均匀速度从仰焊位置向立焊、平焊位置推进，同时根据熔池大小调整送丝速度和焊接速度，避免出现烧穿或未焊透。

2.1.3 接头处理与收尾

当前半圈焊接至距离起始端 10-15mm 时，操作人员停止送丝，将电弧缓慢移开，形成缓冷弧坑。清理接头处的飞溅物和氧化皮后，在接头前方 5mm 处重新引弧，电弧向起始端移动，使新熔池与原有熔池融合，然后继续完成剩余焊接。焊接结束时，逐渐减小焊接电流，同时停止送丝，待电弧熄灭后，保持氩气延迟保护 3-5 秒，防止熔池被氧化。

2.2 手工电弧焊填充焊接

2.2.1 引弧与熔池建立

待氩弧焊打底焊缝温度降至 150^∘C-250^∘C 时，操作人员开始填充焊接。选用与母材匹配的焊条，如 E4303、E5015 等，将手工电弧焊机参数调至焊接电流 120-180A，焊接电压 22-28V_c 。采用直击法或划擦法在坡口内引弧，引弧后将电弧移至坡口一侧，预热 2-3 秒，形成稳定熔池。

2.2.2 多层多道焊接推进

填充焊接采用多层多道方式，操作人员操作时，第一道焊缝要覆盖打底焊缝的 1/2-2/3 。焊接时，焊条与管道表面成 45^∘-60^∘ 角，采用锯齿形或月牙形运条法，在坡口两侧各停留 0.5-1 秒，确保坡口边缘充分熔合。每道焊缝的厚度不超过焊条直径的 1.5 倍，焊接速度控制在 20-30cm/min 完成一道焊缝后，清除熔渣和飞溅物，再进行下一道焊接，层间温度保持在 150^∘C 以上[3]。

2.2.3 接头与收弧处理

每层焊缝的接头要错开，间距不小于 10mm_c 。接头时，操作人员在距离前一道焊缝末端 10-15mm 处引弧，缓慢移至接头位置，使电弧将此处熔化后再继续焊接。收弧时，采用反复断弧法填满弧坑，避免产生缩孔和裂纹。

2.3 手工电弧焊盖面焊接

2.3.1 引弧与初始焊接

填充焊接完成后，操作人员检查焊缝表面平整度，确保距离管道表面留有 1-2mm 的盖面余量。调整焊机参数，与填充焊接参数基本一致或略作调整。在坡口内引弧后，将电弧移至坡口边缘，形成合适大小的熔池，开始盖面焊接。

2.3.2 运条与成型控制

盖面焊接采用直线形或小幅锯齿形运条法，操作人员保持焊条角度与填充焊接相同。焊接时，确保熔池边缘超过坡口边缘 1-2mm ，焊缝余高控制在 0-3mm 。从仰焊位置向立焊、平焊位置推进，保持焊接速度均匀，使焊缝表面平整光滑，与母材过渡圆滑。

2.3.3 收尾处理

焊接接近终点时，操作人员要逐渐减小运条幅度，从原来的锯齿形或直线形运条慢慢变为小幅摆动，同时减慢焊接速度，使熔池有足够的金属填充，将弧坑填满。收弧时，缓慢抬起焊条，使电弧逐渐熄灭，这个过程要平稳，避免因动作过快导致弧坑产生裂纹。

待焊缝冷却至常温后，操作人员用钢丝刷等工具清除表面的熔渣和飞溅物，清理时要注意不要损伤焊缝表面。清理完成后，对盖面焊缝进行外观检查，查看焊缝的成形、余高、宽度等是否符合要求，若发现有咬边、气孔、夹渣等缺陷，要及时进行返修。确认无缺陷后，手工电弧焊盖面焊接过程全部完成。

3 结语

氩电联焊工艺凭借其焊接质量高、效率较高、适应性强等特点，在在役工况的油气管道焊接中，能够有效满足在役工况对油气管道焊接的压力、温度、耐腐蚀性等要求。在实际工程应用中，应根据具体的管道材质、管径、壁厚、工况条件等因素，对氩电联焊工艺进行优化和调整，确保焊接质量达到高标准。

参考文献：

[1]陈永刚.双相不锈钢 S31803 管道的氩电联焊工艺应用[J].焊接,2019, (09):61-64+68.

[2]王林,赵成军,白值尹.大口径高钢级输油气管道氩电联焊缺陷成因分析与解决方案[J].全面腐蚀控制,2024,38(10):141-145.

[3]魏永辉.浅析氩电联焊工艺在压力管道焊接施工中的缺陷控制[J].中国设备工程,2021,(11):88-89.