油气管道的焊接技术

油气管道的焊接技术（精选五篇）

油气管道的焊接技术 篇1

我国油气输送管道建设经过几十年的发展已逐步过渡到现在机械化的时代。以“西气东输”工程为标志, 说明我国油气管道建设已进入蓬勃发展的新时期。近年来, 由于国民经济发展, 我国对石油和天然气的需求急剧增加, 全国输送油气主干线和地区网络分输线的总长度将达到l0万公里, 而传统焊接方法和焊接工作量的加大, 直接影响了管道建设的速度和质量。油气管道焊接工艺从手工上向焊, 到手工下向焊到目前普遍采用的手工半自动焊, 经过了相当长的发展过程。随着中俄等过境管线的规划实施与国外公司的竞争等, 都对我们传统的管道施工技术提出了挑战。因此, 尽快提高我们的管道焊接技术水平就是摆在我们面前的新课题。本文对此进行了初步的分析与探讨。

2 国内外油气管道焊接技术发展

国际上油气输送管道焊接施工以自动焊接为主, 焊条电弧焊为辅。代表性的油气输送管道自动焊设备及工艺为美国的CRC-EVANS技术, 和俄罗斯光对焊技术。美国CRC公司研制的CRC多头气体保护管道自动焊接系统, 焊接方法为实心焊丝熔化极气保护焊和药芯焊丝熔化极气保护焊。法国等国也都研究应用了类似的管道内外自动焊技术, 该项技术已成为当今世界大口径管道自动焊技术的主流。前苏联研制的管道闪光对焊机, 焊接方法为电阻焊。这种工艺机组庞大, 耗电量高, 焊接效率高。受经济和技术条件的制约该项焊接技术已经不再被采用。

我国油气输送管道环焊缝焊接技术在七十年代采用传统焊接方法, 上向焊的低氢型焊条电弧焊工艺, 该方法的特点是管口组对间隙较大。焊接过程中采用断弧操作法完成, 焊接效率低, 焊接质量较差。八十年代推广采用纤维素型焊条和低氢型焊条下向焊。该方法的特点是管口组对间隙小, 焊接过程中采用大电流、多层、快速焊的操作方法来完成。焊层厚度薄, 焊接效率高, 并且通过对前面焊层的热处理可提高环焊接头的力学性能。焊条电弧焊具有灵活简便、适应性强等特点。同时由于焊条工艺性能的不断改进, 其熔敷效率仍能满足当今管道建设的需要, 在很多场合下是自动焊方法所不能代替的。九十年代应用自保护药芯焊丝半自动焊工艺, 该方法的特点是熔敷效率高, 焊工易掌握, 对施工环境的适应能力强, 如今随着油气输送管道建设用钢管强度提高, 在油气输送管道焊接施工过程中逐渐开始应用熔化极气体保护自动焊工艺。该方法的特点是焊接过程受人为因素影响小, 焊接效率高, 对于恶劣的气候条件下的油气输送管道建设具有很大的潜力, 现在正在逐步推广使用。

3. 油气输送钢管焊接问题分析与展望

随着油气输送管道钢级的提高, 在油气输送管道焊接过程中面临着一些新的问题, 首先是油气输送管道钢的屈强比增加。随着油气输送管道钢强度的提高, 屈强比增加, 高屈强比表明钢的应变硬化能力降低, 使管线抗侧向弯曲能力降低, 因而管线在土质不稳定区的不安全性增大。这对现场油气输送管道环焊接头的焊接工艺和性能提出了与以往不同的要求, 如要求焊接接头具有高强匹配、更高的低温冲击韧性等性能。还有就是HAZ软化现象。油气输送管道焊接过程中, 由于焊后冷却速度低于轧制冷却期间的冷却速度, 晶粒长大及微合金元素形成的第二相质点溶解使得高等级的油气输送管道钢的HAZ软化。尤其是X80及以上级别油气输送管线钢比较明显, 这对焊接工艺施工提出了较高的要求, 要注意严格控制焊前预热温度, 控制焊接热输入量在较小范围内。其次是油气输送管道焊接接头与母材性能匹配问题。油气输送管道钢是低碳微合金控轧及加速冷却的产物, 有较高的力学性能, 而焊缝是由电弧熔化凝固的“铸态”组织, 其强韧性匹配关系较差, 要与母材等韧是相当困难的。最后就是现场焊接工作在地质条件复杂的油气输送管道设计时, 一般都要求焊接接头的强度比钢管的屈服强度高5%～10%。此时, 当油气输送管道承受外界负载时, 环焊接头仅是弹性应变, 可避免在焊接接头发生应力集中而断裂。如果不能保证环焊接头对管体的高强匹配, 出现了低强匹配的情况, 则环焊接头往往因为是应力集中部位而导致管线的早期破坏。通过大量试验表明, 随着油气输送管道钢强度级别的提高, 环焊接头实现高强匹配变得困难。另外, 根焊的焊接技术也成为制约焊接质量的关键因素。要能够有效避免焊接裂纹和熔合不良, 保证根部焊接质量和高的焊接效率。

焊接在油气管道建设中施工作业点随着施工进度而不断迁移, 与工厂产品生产相比, 增加了施工管理、安全管理等方面的难度, 还有就是不同区域施工。一条油气输送管道可能会遇到多种地形地貌、多种人文社会环境, 并且油气管道的焊接都是在野外自然环境中进行的, 受天气因素影响很大, 现场焊接施工时, 需要根据不同的情况选择相适应的焊接方法, 以保证焊接质量和施工效率。目前国内在油气输送管道焊接材料、方法、工艺和设备等应用方面与国外的技术差距越来越小, 自动焊技术已基本普及应用。但是国内的焊接材料多满足于手工焊, 而自动焊丝和半自动焊材自主研发、生产不足, 相当一部分还需要进口。用于打底的自动根焊电源国内还没有生产。因此, 国内在油气输送管道焊接技术方面还有很大的提升空间, 油气输送管道焊接用户对焊接材料和设备的需求也会进一步增加。

4. 结语

总之, 随着国家能源战略储备的开工建设, 我国大型油气输送管道建设将大幅增加, 对油气输送管道施工和建设将面临更大挑战, 油气输送管道焊接的现场情况复杂, 影响焊接质量的因素很多, 未来的油气输送管道建设, 为获得施工的高效率和高质量, 数字化、自动化、智能化控制将是油气输送管道焊接的重要发展趋势。我们需要积极研制开发焊接新技术工艺设备, 为未来的油气输送管道建设做准备

摘要：随着石油工业的发展, 采用管道输送油气的方式成为首选的技术方案。由于管道运输具有安全、经济等许多优点, 近年来国内外油气输送管道的建设飞速发展。而现场焊接是油气输送管道施工的关键环节之一。本文主要对油气输送管道焊接技术的相关问题与发展进行了初步的探讨, 相信对当前油气输送管道施工有所裨益。

关键词：油气输送,管道,焊接技术

参考文献

[1]史耀武.严酷条件下的焊接技术.北京:机械工业出版社, 2000, 1～3.

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[3]马良.海洋油气管道工程.北京:海洋出版社, 1987, 1～30.

油气管道无损检测技术 篇2

油气管道无损检测技术

管道作为大量输送石油、气体等能源的安全经济的运输手段,在世界各地得到了广泛应用,为了保障油气管道安全运行,延长使用寿命,应对其定期进行检测,以便发现问题,采取措施。

一、管道元件的无损检测

（一）管道用钢管的检测

埋地管道用管材包括无缝钢管和焊接钢管。对于无缝钢管采用液浸法或接触法超声波检测主要来发现纵向缺陷。液浸法使用线聚焦或点聚焦探头,接触法使用与钢管表面吻合良好的斜探头或聚焦斜探头。所有类型的金属管材都可采用涡流方法来检测它们的表面和近表面缺陷。对于焊接钢管，焊缝采用射线抽查或100 %检测，对于100 %检测，通常采用X射线实时成像检测技术。

（二）管道用螺栓件

对于直径> 50 mm 的钢螺栓件需采用超声来检测螺栓杆内存在的冶金缺陷。超声检测采用单晶直探头或双晶直探头的纵波检测方法。

二、管道施工过程中的无损检测

（一）各种无损检测方法在焊管生产中的配置

国外在生产中常规的主要无损检测配置如下图一中的A、B、C、E、F、G、H工序。我国目前生产中的检测配置主要岗位如下图中的A、C、D、E、F、G、H工序。

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图一 大口径埋弧焊街钢管生产无损检测岗位配置

（二）超声检测

全自动超声检测技术目前在国外已被大量应用于长输管线的环焊缝检测，与传统手动超声检测和射线检测相比，其在检测速度、缺陷定量准确性、减少环境污染和降低作业强度等方面有着明显的优越性。

全自动相控阵超声检测系统采用区域划分方法，将焊缝分成垂直方向上的若干个区，再由电子系统控制相控阵探头对其进行分区扫查，检测结果以双门带状图的形式显示，再辅以TOFD(衍射时差法)和B扫描功能，对焊缝内部存在的缺陷进行分析和判断。

全自动超声波现场检测时情况复杂，尤其是轨道位置安放的精确度、试块的校准效果、现场扫查温度等因素会对检测结果产生强烈的影响，因此对检测结果的评判需要对多方面情况进行综合考虑，收集各种信息，才能减少失误。

（三）射线检测

射线检测一般使用X 射线周向曝光机或γ射线源，用管道内爬行器将射线源送入管道内部环焊缝的位置，从外部采用胶片一次曝光，但胶片处理和评价需要较长的时间，往往影响管道施工的进度，因此，近年来国内外均开发出专门用于管道环焊缝检测的X 射线实时成像检测设备。

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图二 管道环焊缝自动扫描X射线实时成像系统

图二为美国Envision公司生产的管道环焊缝自动扫描X射线实时成像系统，该设备采用目前最先进的CMOS成像技术，用该设备完成Φ 609mm(24 in)管线连接焊缝的整周高精度扫描只需1～2 min，扫描宽度可达75 mm，该设备图像分辨率可达80μm，达到和超过一般的胶片成像系统。

（四）磁粉检测

磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用。铁磁性材料或工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面或近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。

国内很少对焊管坡口面进行磁粉检测。国外使用的自动检测系统，主要采用荧光磁悬液湿法检测。自动磁粉检测设备采用磁化线圈在钢管壁厚方向对坡口面局部磁化，同时在坡口表面喷洒荧光磁悬液，凭借在该部位装置的高分辨率摄像系统，将磁化、磁悬液喷洒区域的影像传输在旁边的监视屏上，操作人员监视屏幕，就可以及时发现磁痕影像，找出缺陷。

磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷，因此对于奥氏体不锈钢和有色金属等非铁磁性材料不能用磁粉检测的方法进行探伤。由

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于马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢具有磁性，因此可以进行磁粉检测。磁粉检测可以发现表面和近表面的裂纹、夹杂、气孔、未熔合、未焊透等缺陷，但难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的缺陷及与工件表面夹角极小的分层。

三、钢质管道管体无损检测技术

钢质管道管体的无损检测，主要就是管体的完整性（如剩余壁厚、管道缺陷、表面腐蚀形态、腐蚀产物类型、腐蚀深度等）检测。表一列出了目前常用的管道检测技术及其检测内容。

表一 管道检测技术分类

（一）弹性波检测技术

弹性波检测是利用管道泄漏引起的管道内压力波的变化来进行诊断定位，一般可分为声波、负压力波和压力波三种。其主要工作原理是利用安置好的传感器来检测管道泄漏时产生的弹性波并进行探测定位。这种技术的关键是区分正常操作时和发生泄漏时的弹性波。目前有两种方法，一

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种是利用硬件电路的延时来进行信号过滤，另一种是结合结构模式识别和神经网络来区分正常操作时和发生事故时产生的不同波形，从而更好地监测管道的运行。

（二）漏磁通检测技术

漏磁式管道腐蚀检测设备的工作原理是利用自身携带的磁铁，在管壁圆周上产生一个纵向磁回路场。如果管壁没有缺陷，则磁力线封闭于管壁之内，均匀分布。如果管内壁或外壁有缺陷，则磁通路变窄，磁力线发生变形，部分磁力线将穿出管壁产生漏磁。漏磁检测原理图三所示。

图三 漏磁检测原理

漏磁场被位于两磁极之间的紧贴管壁的探头检测到，并产生相应的感应信号。这些信号经滤波、放大、模数转换等处理后被记录到检测器上的存储器中，检测完成后，再通过专用软件对数据进行回放处理、判断识别。

从整个检测过程来说，漏磁检测可分为图四所示的四个部分：

图四 漏磁检测流程图

漏磁检测技术的优点：（1）易于实现自动化；较高的检测可靠性；（2）可以实现缺陷的初步量化；（3）在管道检测中，厚度达到30mm的壁厚范

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围内，可同时检测内外壁缺陷；（4）高效，无污染，自动化的检测可以获得很高的检测效率。

漏磁检测技术的局限性：（1）只适用于铁磁材料；（2）检测灵敏度低；（3）缺陷的量化粗略；（4）受被检测工件的形状限制由于采用传感器检测漏磁通，漏磁场方法不适合检测形状复杂的试件；（5）漏磁探伤不适合开裂很窄的裂纹，尤其是闭合型裂纹；（6）不能对缺陷的类型或者缺陷的严重程度直接作定量性的分析。

（三）超声波检测技术

管道超声检测是利用现有的超声波传感器测量超声波信号往返于缺陷之间的时间差来测定缺陷和管壁之间的距离；通过测量反射回波信号的幅值和超声波探头的发射位置来确定缺陷的大小和方位。

图五为超声波检测原理图, 图中Wt代表管道正常壁厚, SO代表超声波探头与管道内表面间的标准位移。

图五 超声波检测原理图

超声波检测技术的优点：（1）检测速度快，检测成本低；（2）检测厚度大，灵敏度高；（3）缺陷定位较准确；（4）对细微的密闭裂纹类缺陷灵

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敏度高。

超声波检测的缺点：（1）由于受超声波波长的限制，该检测法对薄管壁的检测精度较低，只适合厚管壁，同时对管内的介质要求较高；（2）当缺陷不规则时，将出现多次反射回波，从而对信号的识别和缺陷的定位提出了较高要求；（3）由于超声波的传导必须依靠液体介质，且容易被蜡吸收，所以超声波检测器不适合在气管线和含蜡高的油管线上进行检测，具有一定局限性。

（四）电磁超声检测

电磁超声技术（EMAT）是20世纪70年代发展起来的无损检测新技术。这一技术是以洛仑兹力、磁致伸缩力、电磁力为基础，用电磁感应涡流原理激发超声波。

电磁超声的发射和接收是基于电磁物理场和机械波振动场之间的相互转化，两个物理场之间通过力场相互联系。从物理学可知，在交变的磁场中，金属导体内将产生涡流，同时该电流在磁场中会受到洛仑兹力的作用，而金属介质在交变应力的作用下将产生应力波，频率在超声波范围内的应力波即为超声波。与之相反，该效应具有可逆性，返回声压使质点的振动在磁场作用下也会使涡流线圈两端的电压发生变化，因此可以通过接收装置进行接收并放大显示。人们把用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声。

与传统压电超声换能器相比，EMA的优点主要有：（1）非接触检测，不需要耦合剂；（2）可产生多种模式的波，适合做表面缺陷检测；（3）适合高温检测；（4）对被探工件表面质量要求不高；（5）在实现同样功能的油气储运前言知识讲座

前提下，EMAT探伤设备所用的通道数和探头数都少于压电超声；（6）发现自然缺陷的能力强，对不同的入射角有明显的端角反射，对表面裂纹检测灵敏度较高。

EMA的缺点：（1）EMAT的换能效率要比传统压电换能器低20—40dB；（2）探头与试件距离应尽可能小；（3）EMAT仅能应用于具有良好导电性能的材料中。

（五）涡流检测技术

涡流检测技术是目前采用较为广泛的管道无损检测技术，其原理为：当一个线圈通交变电时，该线圈将产生一个垂直于电流方向（即平行于线圈轴线方向）的交变磁场，把这个线圈靠近导电体时，线圈产生的交变磁场会在导电体中感应出涡电流（简称涡流），其方向垂直于磁场并与线圈电流方向相反。导电体中的涡流本身也要产生交变磁场，该磁场与线圈的磁场发生作用，使通过线圈的磁通发生变化，这将使线圈的阻抗发生变化，从而使线圈中的电流发生变化。通过监测线圈中电流的变化（激励电流为恒定值），即可探知涡流的变化，从而获得有关试件材质、缺陷、几何尺寸、形状等变化的信息。

涡流检测技术可分为常规涡流检测、透射式涡流检测和远场涡流检测。常规涡流检测受到趋肤效应的影响，只适合于检测管道表面或者亚表面缺陷，而透射式涡流检测和远场涡流检测则克服了这一缺陷，其检测信号对管内外壁具有相同的检测灵敏度。其中远场涡流法具有检测结果便于自动化检测(电信号输出)、检测速度快、适合表面检测、适用范围广、安全方便以及消耗的物品最少等特点，在发达国家得到广泛的重视，广泛用于在油气储运前言知识讲座

用管道的检测。

涡流检测技术的优点：（1）检测速度高，检测成本低，操作简便；（2）探头与被检工件可以不接触，不需要耦合介质；（3）检测时可以同时得到电信号直接输出指示的结果，也可以实现屏幕显示；（4）能实现高速自动化检测，并可实现永久性记录。

涡流检测技术的缺点：（1）只适用于导电材料，难以用于形状复杂的试件；（2）只能检测材料或工件的表面、近表面缺陷；（3）检测结果不直观，还难以判别缺陷的种类、性质以及形状、尺寸等；（4）检测时受干扰影响的因素较多，易产生伪显示。

（六）激光检测技术

激光检测系统主要包括激光扫描探头、运动控制和定位系统、数据采集和分析系统三个部分，利用了光学三角测量的基本原理。与传统的涡流法和超声波法相比，激光检测（或轮廓测量）技术具有检测效率高、检测精度高、采样点密集、空间分辨力高、非接触式检测，以及可提供定量检测结果和提供被检管道任意位置横截面显示图、轴向展开图、三维立体显示图等优点。

但是激光检测方法只能检测物体表面，要全面掌握被测对象的情况，必须结合多种无损检测方法，取长补短。

（七）管道机器人检测技术

管道机器人是一种可在管道内行走的机械，可以携带一种或多种传感器，在操作人员的远端控制下进行一系列的管道检测维修作业，是一种理想的管道自动化检测装置。

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一个完整的管道检测机器人应当包括移动载体、视觉系统、信号传送系统、动力系统和控制系统。管道机器人的主要工作方式为: 在视觉、位姿等传感器系统的引导下，对管道环境进行识别，接近检测目标，利用超声波传感器、漏磁通传感器等多种检测传感器进行信息检测和识别，自动完成检测任务。其核心组成为管道环境识别系统（视觉系统）和移动载体。目前国外的管道机器人技术已经发展得比较成熟，它不仅能进行管道检测，还具有管道维护与维修等功能，是一个综合的管道检测维修系统。

四、管道外覆盖层检测技术

（一）PCM检测法

PCM（多频管中电流检测法）评价的核心是遥控地ICI电流信号的张弱来控制发射到管道表ICI的电流，通过检测到的电流变化规律，进而判断外防腐层的破损定位与老化程度。加载到管道上的电流会产生相应的电磁场，磁场张弱与加载电流的大小成正比，同时随着传输距离增大，电流信号逐渐减小。当管道外涂层有破损时，电流通过破损点流向大地，该点处的电流衰减率突然增大，可判定外涂层破损点的位置。

但PCM法对较近的多条管道难以分辨、在管道交叉、拐点处及存在交流电干扰时，测得数据误差大。

（二）DCVG检测技术

DCVG（直流电压梯度测试技术）的原理是对管道上加直流信号时，在管道防腐层破损裸漏点和土壤之间会出现电压梯度。在破损裸漏点附近部位，电流密度将增大，电压梯度也随着增大。普遍情况下，裸漏面积与电

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压梯度成正。直流电压梯度检测技术就是基于上述原理的。

在用DCVG测量时，为了便于对信号的观察和解释，需要加一个断流器在阴极保护输出上。测量过程中，沿管线以2m的间隔在管顶上方进行测量。

DCVG的优点为能准确地测出防腐层的破损位置，判断缺陷的严重程度和估计缺陷大小，之后根据检测结果提供合理的维护和改造建议；测量操作简单，准确度高，在测量过程中不受外界干扰，几乎不受地形影响。缺点在于整个过程需沿线步行检测，不能指示管道阴极保护的效果和涂层剥离；环境因素会引起一定误差，如杂散电流、地表土壤的电阻率等。

（三）Pearson检测法

Pearson检测法（皮尔逊检漏法）的原理是对管道施加交流信号，此信号会通过管道防腐层的破损点处流失到土壤中，因此距离破损点越远，电流密度越小，破损点的上方地表形成一个交流电压梯度。检测过程中，两位测试员相距3~6m，脚穿铁钉鞋或手握探针，将各探测的的电压信号发回接收装置，信号经滤波、放大，即能得到检测结果。

Pearson检测法是目前国内最常用的检测技术，其优点是：（1）有较成熟的使用经验，并且检测速度较快，能沿线检测防腐层破损点和金属物体；（2）能识别破损点大小，还能测到微小漏点，长输管道的检测与运行维护中有良好的使用反馈。

Pearson检测法的不足之处在于，（1）整个检测过程需步行；（2）不能指明出缺陷的损坏程度；（3）对操作者的技能求高；（4）在水泥或沥青地面上检测接地困难。

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（四）标准管/地（P/S）电位测试法

标准管/地（P/S）电位测试法的原来是采用万用表来测接地Cu/CuS04电极与管道表ICI某监测点之间的电位，通过电位与距离构成的曲线了解电位的分布，把当前电位与以往电位区别开来，可用检测来的阴极保护电位来判定是否对管道外涂层起保护作用。

油气管道安全监测技术分析 篇3

关键词：油气管道；安全监测；光纤传感

中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0049-02

我国的能源来源分布比较集中，而能源消耗却比较分散，从运输成本和安全性上对比分析，能源运输方式首选油气管道。油气管道被比喻为“地下长城”，随着我国能源需求量的增加，在未来几年内，我国的“地下长城”主干线、支线增加的长度将可能再绕地球一到两周。每条油气管道都有几十万个管道焊口，如果任何一道焊口在环境敏感区或者人口稠密区出现泄露，就会对环境造成严重污染，会使管道上下游用户“断气”，甚至造成人员伤亡事故。比如：2007年，沙特一条天然气管道发生泄漏并引发特大火灾，造成至少28人死亡。

1 油气管道安全现状

影响油气管道安全的因素有很多，如：管道腐蚀、自然灾害以及人为破坏等，油气管道日常承载的输送量大、压力负荷高，经过长时间运行后，管道焊缝只要存在丝毫问题，后果将不堪设想。尤其是大庆至抚顺、抚顺至鞍山等油气管道是20世纪70年代建设投产的管道，运行时间长，输油量大，焊缝缺陷以及管道腐蚀老化，加之沿线的打孔盗油等行为，存在安全隐患较多，加大了泄漏风险。目前，新建的长距离油气管道，大多具有施工地质条件恶劣、管线施工难度大、自然环境恶劣等特点，一旦遇见诸如洪水、泥石流滑坡、地震等自然灾害都有可能出现管道泄漏的可能，因此，新建管线的自身质量以及能否长时间安全运营是一个值得思考的问题。

近几年，“打孔盗油”、“打孔盗气”等人为破坏因素导致油气管道事故频发。2009年9月中旬，中石化鲁皖成品油管道柴油泄漏，方圆百里的老百姓抢油，其原因就是盗油分子所致。2003年“12·19”兰成渝输油管道打孔盗油案中，喷发的油柱高达40余米，导致宝成铁路停运6小时，管线停输近15小时。事后，主犯被处以死刑。

目前，很多管线铺设好之后，地方随即开建高速公路等基础设施，直接导致管道与公路的交叉，增加了众多安全隐患。

2 光纤传感技术的特点

（1）抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀：光纤传感技术是将信息通过光波进行传输，主要载体是具有电绝缘、耐腐蚀特征的光纤传输介质。因此，该技术在信号传播过程中不会受到任何的电磁干扰，也不会给外界的电磁场造成影响，非常安全可靠。这些特点使光纤传感技术在恶劣环境中、油气管道中、高压高温和强腐蚀环境中能进行快速准确地传感信号。

（2）具有较高的灵敏度：长光纤和光波干涉技术的灵敏度要比一般的传感器高，实践证明，在测量转动、水声、加速度、位移、温度、磁场等物理量时，光纤传感技术具有较高的灵敏度。

（3）具有较轻的质量、较小的体积、容易变形的外观：光纤在使用过程中给人的第一感觉是重量轻、体积小、方便缠绕。因此，外形各异、尺寸不同的各种光纤传感器可以方便应用于油气管道的检测。

（4）功能强大，测量的物理量多：目前已有性能不同的测量温度、压力、位移、速度、加速度、液面、流量、振动、水声、电流、电场、磁场、电压、杂质含量、液体浓度、核辐射等各种物理量、化学量的光纤传感技术应用于油气管道中。

（5）利用该技术，投入成本较低，方便重复使用，便于成网。

3 光纤传感技术在油气管道安全监测中的应用

现阶段，与发达国家相比较，我国还具有比较落后的油气管道监测技术，大多管道以人工巡逻为主要的安检方式。虽然自动化监测技术在国内已经有所发展，但实际应用过程中却表现出了灵敏度不高、稳定性不好、定位不够准确、监测误差大、自动化程度低等问题。光纤传感技术是一个新兴事物，是一种新型传感器技术，它的应用技术基础是光通信技术和信号处理技术。

油气管道安全监测技术采用的是光纤传感技术，传感原件和信号传输原件的材料基础是普通通信光缆，当光纤和油气管道被外界作用遭到破坏以后，光纤会发生反应，主要表现在长度和纤芯折射率发生变化。光在传感光缆中通过时，光信号的相位会有所变化，信号处理中心接到相位变化信息以后，系统会处理返回的传感信息，从而根据光纤反应来判断故障发生点，进而判断事故的发生。

如图2，光纤传感技术在油气管道实际应用图，体现出了适合油气管道的独特优势，具有很强的耐腐蚀性，可以埋藏在潮湿、水下等恶劣环境中；安装方式灵活，可以紧贴油气管道安装，具有很强的隐蔽性；能够精确显示油气泄露事故地点，仪器工作过程中仅仅是监测终端需要耗电，其他不需要电能。

4 结语

油气管道运输是目前我国油气运输的主要途径，既经济又高效，但由于油气的高压、易燃特性，对运输管道要求特别高，因为，管道事故一旦发生就会给社会造成巨大的环境污染和经济损失，危及人身安全。对油气管道的安全监测、油气管道安全预警等技术始终是研究的重要课题，本文所讲述的光纤传感技术在油气管道中的应用实践表明，该技术能够对管道事故发生点进行精确定位，具有很好的应用前景。

参考文献

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[2] 张红兵，李长俊，罗刚强，崔勇.管道泄漏实时检测和定位系统[J].石油与天然气化工，2004，（3）.

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[4] 朱建新，王历军，张金权，王小军.光纤管道安全预警系统在油气管道安全防范中的应用[J].石油工程建设，2009，（5）.

油气管道的焊接技术 篇4

1 油气管道的焊接工艺

1.1 手工下向焊

下向焊技术在国内还仍然是新技术, 按照焊接工艺的顺序, 将管道焊接的各个焊道称为根焊、热焊、填充焊和盖帽焊。在焊接时, 根焊通常采用直拉式运条, 不摆动, 在熔孔过长或者是间隙过大时, 采用往返运条, 来防止过热而烧穿, 对于热焊的主要是加强根焊, 通过输入热量使焊道保持高温从而防止根焊产生裂纹和开裂等缺陷, 要求焊道间隔不少于6min。采用的直线往复运条, 对于焊接速度要相对快, 确保在坡口边缘熔合良好, 在热焊之前一定要进行彻底的清根。填充焊可以是单道, 也可以是多道, 控制好焊层的厚度, 运条是需要轻微的横向摆动, 焊接时掌握好焊层厚度, 填充焊完成后应保持焊到饱满, 比坡口低0.6mm, 盖帽焊不仅能加固焊道外, 而且还能使焊道美观、光滑, 所以一般采用摆动焊接手法。

1.2 全自动向下焊接技术

油气管道全自动下向焊接主要使用可熔化的焊丝与主要焊金属之间的电弧为热焊来溶化焊丝和钢管, 在焊接时向焊接区域输送保护气体以隔离空气的有害作用, 通过连续送丝完成焊接。由于熔化极气保护焊时焊接区的保护简单, 焊接区域易于观察, 生产效率高, 焊接工艺相对简单, 便于控制, 容易实现全位置焊接。

1.3 组合焊

组合焊用不同的焊接方法来完成一道环焊缝, 从而达到焊接的最佳效果。在管道焊接中, 热焊和根焊用纤维素焊条下向焊, 盖帽、填充用上向焊在壁厚为8~17 mm之间。在管口焊接时, 选择用下向焊方法比较合理。在焊接的管壁比较厚情况下, 随焊接层数增加厚度也随之增加, 这样会延长整个管道的焊接时间, 影响工程进度。因此, 对于壁厚>17mm的管道钢, 常采用上向焊和下向焊两种焊接方法的相组合的焊接方式。

1.4 低氢焊条下向焊

低氢焊条下向焊接是采用低氢型的焊条。采用这种焊条焊接后, 焊缝熔合金属含氢量<4.9 m L/100 g, 具有优良的抗断裂性能和低温韧性, 比较适合易受H2S腐蚀及高寒的环境中的焊接管。在根焊时, 焊口组对和坡口尺寸的精度都要求使用低氢焊条高于纤维素焊条, 否则容易出现未焊透及内咬边、未融合等根部的缺陷。因此这焊接方法在油气长输管道焊接中不被单独采用。在盖面焊和填充焊中, 焊接速度与纤维素焊条速度相当;在根焊过程中, 焊接速度低于纤维素的焊条速度。

2 油气管道焊接的质量控制

2.1 焊接前的准备

2.1.1 焊口检查与清理

检查焊件坡口尺寸及型式应符合图纸及工艺规定、管口形状是否符合椭圆度要求。被焊表面应光滑均匀, 不得有起鳞现象。另外焊接表面的渣垢、铁锈、磨损、油污等以及其他影响焊接质量的物质也是影响焊接质量的重要因素。焊接坡口表面两侧50mm内要保持清净, 保证呈现金属光泽。钢管对口的好坏会直接影响焊接质量。在焊接的过程中对口间隙过小, 焊接时容易造成根部熔化不良, 若对口间隙过大, 焊接时容易烧穿而形成焊瘤, 即未焊透等缺陷。钢管的对口优先采用内对口器组对, 在无法应用内对Iq器对口条件下, 可采用外对口器。

2.1.2 焊前预热

管线钢在焊接前应预热, 预热温度要按照接工艺规程的规定严格。预热可以有效防止焊接裂纹的产生及防止低温裂纹、应变脆化裂纹的效果显著。通过预热, 可以降低焊接接头的冷却速度, 适当延长500-800us的冷却时间。冷却时间延长可以减少、避免淬火组织增加塑性, 同时促进扩散氢的排放并防止氢致裂纹的出现。

2.2 焊接技术标准及相关制度

2.2.1 掌握标准

目前, 国内长输管线的建设还没有相关的国家标准可供参考。因此各条管线在建设中所依据的标准不尽相同。有的管线管理企业自行制定的企业标准, 施工管理者和现场技术人员在施工前, 应全面了解和掌握企业所制定的管线建设标准, 并在此基础上设计图纸, 从而保证制定出切实可行的管道实施方案。

2.2.2 完善各项规章制度

建立健全质量保证体系及质量管理制度, 确保质量保证体系责任人员的资质到达管理制度的要求。同时要求施工人员在工程施工中强化责任意识、做好本职工作。把各项责任落实到具体负责人。

2.2.3 材料检查

材料是指管道工程中所使用的管材及焊材等。这些材料原始质保书或复印件必须完备, 质保书内容应齐全, 并由生产单位质检部门盖章确认。相关数据要符合材料标准的规定, 另外材料的规格、型号也要符合规范、图样的设计要求。实物上的质保书、标记与内容要保持一致。

2.3 焊接的过程

2.3.1 焊接规范

在焊接的过程中, 焊工在操作过程中要严格遵守参数操作规范, 特别是焊接电流的大小, 焊接电流的大小直接影响到焊接质量。如焊接电流太小会导致母材金属未充分加热, 就会造成夹渣和未焊透等缺陷;焊接电流太大会导致母材金属的坡口两侧产生咬边或烧穿。

2.3.2 焊缝成形

焊后检查焊缝外形尺寸时, 焊缝过宽、过高、高低差太大等都属于焊接缺陷。这些缺陷大大降低了焊件的疲劳强度, 导致焊缝线能量大、焊接接头过分受热, 机械性能大大降低。在焊接的过程中, 焊工应严格按照焊接工艺规程的焊缝外形尺寸进行焊接。一般情况下焊缝增宽单边焊及缝余高都要控制在1.5mm以内。

2.3.3 操作要领

焊工在焊接过程中在严格遵守焊接规范同时, 还应该注意以下操作要领。在现场焊接时, 对有关接头设计.焊接层数、焊接工艺参数和焊后缓冷等都有严格按照相关焊接工艺规程执行。在管道焊接时, 应采取有效措施防止管内产生穿堂风。焊接时收弧交接处是由两个焊工共同完成操作的, 首先达到交接处的焊工要尽量多焊部分焊道, 这样便于后焊焊工的收弧。

3 总结

半自动焊、手工焊和全位置焊是管道焊接主要的焊接方式, 在焊接过程中各自的特点也不尽相同。目前, 半自动焊技术在我国管道焊接领域是比较常见的焊接方法。全自动焊接已进入到工程实用阶段, 在今后有望广泛的应用到大型油气管道工程建设中。手工电弧焊作为一种比较传统的焊接方法, 在焊接中的主导地位将逐渐被替代。但由于手工电弧焊具有设备简单, 操作方便的优点, 在管道焊接中仍然广泛应用。

摘要：如今油气管道焊接从当初手工焊发展到了自动焊接, 目前油气管道施工焊接的主要普遍采用的是气体保护半自动焊接技术。管道建设逐渐向高工作压力, 厚管壁及大口径方向发展, 高效的焊接工艺和高质量的焊接技术是油气管道正常生产运行的重要保障。本文主要对焊接的工艺及焊接的质量控制进行了详细的叙述。

关键词：油气管道焊接技术工艺技术质量

参考文献

[1]薛枫等.上向与下向复合焊接工艺在大直径厚壁管道建设中的应用, 石油工程建设, 1998, 24, (3) [1]薛枫等.上向与下向复合焊接工艺在大直径厚壁管道建设中的应用, 石油工程建设, 1998, 24, (3)

油气管道完整性管理技术及其进展 篇5

摘要：阐明油气管道完整性管理的概念、技术内涵及意义.提出油气管道完整性管理的`技术流程;指出油气管道完整性管理应包括油气管道的GIS和数据库、风险评价、基于风险检测、适用性评价、管道地质灾害评估、管道维护决策及应急响应等关键技术;评述了国内外油气管道关键技术的研究进展.对进一步完善和发展管道完整性管理技术,加快管道完整性管理法规和标准体系的建设提出了合理化建议.作 者：赵新伟 李鹤林 罗金恒 霍春勇 冯耀荣 ZHAO Xin-wei LI He-lin LUO Jin-heng HUO Chun-yong Feng Yao-rong 作者单位：赵新伟,李鹤林,霍春勇,冯耀荣,ZHAO Xin-wei,LI He-lin,HUO Chun-yong,Feng Yao-rong(中国石油天然气集团公司管材研究所,西安,710065)

罗金恒,LUO Jin-heng(中国石油天然气集团公司管材研究所,西安,710065;西安交通大学材料科学与工程学院,西安,710049)