国内外油气管道焊接技术发展综述

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1、国内外油气管道焊接技术发展综述中国石油天然气管道局科学研究院薛振奎隋永莉 0引言我国的油气资源大部分分布在东北和西北地区，而消费市场绝大部分在东南沿海和中南部的大中城市等人口密集地区，这种产销市场的严重分离使油气产品的输送成为油气资源开发和利用的最大障碍。管输是突破这一障碍的最佳手段，与铁路运输相比，管道运输是运量大、安全性更高、更经济的油气产品输送方式，其建设投资为铁路的一半，运输成本更只有三分之一。因此，我国政府已将“加强输油气管道建设，形成管道运输网”的发展战略列入了“十五”发展规划。根据有关方面的规划，未来10年内，我国将

2、建成14条油气输送管道，形成“两纵、两横、四枢纽、五气库”，总长超过万公里的油气管输格局。这预示着我国即将迎来油气管道建设的高峰期。我国正在建设和计划将要建设的重点天然气管道工程有：西气东输工程，全长4176公里，总投资1200亿元，今年9月正式开工建设，2004年全线贯通；涩宁兰输气管道工程，全长950公里，已于2000年5月开工建设，目前已接近完工，天然气已送到西宁；忠县至武汉输气管道工程，全长760公里，前期准备工作已获得重大进展，在建的11条隧道已有4条贯通；石家庄至涿州输气管道工程，全长202公里，已于2000年5月开工

3、建设，目前已接近完工；石家庄至邯郸输气管道工程，全长约160公里；陕西靖边至北京输气工程复线；陕西靖边至西安输气管道工程复线；陕甘宁至呼和浩特输气工程，全长497公里；海南岛天然气管道工程，全长约270公里；山东龙口至青岛输气管道工程，全长约250公里；中俄输气管道工程，中国境内全长2000公里；广东液化天然气工程，招商引资工作已完成，计划2005年建成。在建和将建的输油管道有：兰成渝成品油管道工程，全长1207公里，已于去年5月开工建设；中俄输油管道工程，中国境内长约700公里；中哈输油管道工程，中国境内长800公里。此外，由广

4、东茂名至贵阳至昆明长达2000公里的成品油管线和镇海至上海、南京的原油管线也即将开工建设。除主干线之外，大规模的城市输气管网建设也要同期配套进行。面对如此巨大的市场，如此难得的发展机遇，对管道施工技术提出了新的挑战。在同样输量的情况下，建设一条高压大口径管道比平行建几条低压小口径管道更为经济。例如一条输送压力为7.5MPa，直径1400mm的输气管道可代替3条压力5.5MPa，直径1000mm的管道，但前者可节省投资35%，节省钢材19%，因此，扩大管道的直径已成为管道建设的科学技术进步的标志。在一定范围内提高输送压力可以增加经济

5、效益。以直径1020mm的输气管道为例，操作压力从5.5MPa提高到7.5MPa，输气能力提高41%，节约材料7%，投资降低23%。计算表明，如能把输气管的工作压力从7.5MPa，进一步提高到10～12MPa，输气能力将进一步增加33～60%。美国横贯阿拉斯加的输气管道压力高达11.8MPa，输油管道达到8.3MPa，是目前操作压力最高的管道。管径的增加和输送压力的提高，均要求管材有较高的强度。近年来，在保证可焊性和冲击韧性的前提下，管材的强度有了很大提高。由于管道敷设完全依靠焊接工艺来完成，因此焊接质量在很大程度上决定了工程质量

6、，焊接是管道施工的关键环节。而管材、焊材、焊接工艺以及焊接设备等是影响焊接质量的关键因素。1我国石油天然气管道建设初期焊接工艺应用情况我国在70年代初开始建设大口径长输管道，著名的“八三”管道会战建设了大庆油田至铁岭、由铁岭至大连、由铁岭至秦皇岛的输油管道，解决了困扰大庆原油外输问题。该管道设计管径φ720mm，钢材选用16MnR，埋弧螺旋焊管，壁厚6～11mm。焊接工艺方案为：手工电弧焊方法，向上焊操作工艺；焊材选用J506、J507焊条，焊前烘烤400℃、1小时，φ3.2打底、φ4填充、盖面；焊接电源采用旋转直流弧焊机；坡口为

7、60°V型，根部单面焊双面成型。东北“八三”会战所建设的管道已运行了30年，至今仍在服役，证明当年的工艺方案正确，并且施工质量良好。80年代初开始推广手工向下焊工艺，同时研制开发了纤维素型和低氢型向下焊条。与传统的向上焊工艺比较，向下焊具有速度快、质量好，节省焊材等突出优点，因此在管道环缝焊接中得到了广泛的应用。90年代初开始推广自保护药芯焊丝半自动手工焊，有效地克服了其他焊接工艺方法野外作业抗风能力差的缺点，同时也具有焊接效率高、质量好且稳定的特点，现成为管道环缝焊接的主要方式。管道全位置自动焊的应用已探索多年，现已有了突破性进

8、展，成功地用西气东输管道工程，其效率、质量更是其他焊接工艺所不能比的，这标志着我国油气管道焊接技术已达到了较高水平。2管道施工用钢管2.1管线钢的发展历史早期的管线钢一直采用C、Mn、Si型的普通碳素钢，在冶金上侧重于性能，对化学成分没有严格的规定