中亚天然气管道工程哈国段crc自动焊工艺应用研究.pdf
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1、5 6 石油工程建设 一 | - - 杜长青，鹿锋华 ( 中国石油天然气管道局，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ) 摘 要 ：C R C 自动焊设备是 目前世界上最先进的管道焊接设备 ，具有 自动化程度 高、焊接 速度快 、 全天候作业等特点。经过 综合评定 ，中亚天然气管道工程哈 国 B段 平原地 区管道采用 C R C自动焊工 艺，保质保量完成 了管道焊接任务。文章介 绍了国内外同类焊接技 术的比较 、C R C工艺的特 点、应 用推广情况及其取得 的经济效益。 关 键 词 ：C R C 自动 焊 ：工艺评 定 ；天 然 气管道 ；经 济效 益 中图分类号：T E 9 7 3 3 文献标识
2、码 ：B 文章编号：1 0 0 1 2 2 0 6( 2 0 1 1 )0 4 0 0 5 6 0 3 0 引言 中亚天然气管道项 目是西气东输二线的气源工 程 ，起 自土库曼斯坦和乌兹别克斯坦两国边境 ，途 经乌兹别克斯坦 、哈萨克斯坦 ( 简称 ：哈国) ，最 终到达 中国新疆维吾尔 自治区的霍尔果斯 。管道总 长超过 1 8 0 0 k m，其 中乌 国境 内 5 1 0 5 k m，哈 国 境 内 1 3 0 0 k m，中国境 内 4 4 k m。全线采用双管 并 行 敷 设 ，管 径 1 0 6 7 mm，材 质 X 7 0 ，壁 厚 分 1 5 9 m m和 l 9 1 m m，
3、设计压力为 9 8 1 MP a ，设计年 输气规模 3 0 0亿 i n ，预计工程总投资 7 3 1 亿美元。 由于本工程 X 7 0钢管 的强度 等级较高 、管径 大 、线路长 ，沿线地形复杂多样 ，工期要求紧 ，所 以选用 的焊接工艺必须具备合格率 高 、施 工速度 快 、操作简单等特点。经专家组多次论证并结合本 项 目特点 ，确定了对于地形平坦 、障碍少的地段采 用全 自动焊 ，无法连续作业 的地段采用 内焊 +半 自动焊 、手工半 自动焊的焊接工艺 。大 口径长输管 道 自动焊设备 ，生产厂家多 。有意大利 P WT公司 、 美 国 C R C E v a n s 公 司 、英 国
4、 N O R E AS T公 司 、美 国 L I N C O L N公司等，还有中石油天然气管道科学 研究院近几年研制 的 P A W2 0 0 0及其升级产品。专 家组根据本项 目特点 ，综合哈国国情 ，最终确定 了 在平原等适用全 自动焊设备 的地域采用美国 C R C E v a n s 公司生产的全位置 自动焊设备 。它是 目前世 界上最先进的管道焊接设备，包括焊接 、坡 口、对 口系统 ，能对焊道进行 自动跟踪 ，具有质量稳定 、 焊道成型好的特点。这套设备采用的焊接T艺代表 着 当今大 口径管道焊接技术领域的发展方向。 1 当前 国 内外 同类焊 接技 术的 性能 比较 1 1
5、P 一 C Ws 0 2 N R T夕 卜自动根焊 +P A W2 0 0 0自 动外焊机填充、盖面焊特点 ( 1 )P WT C WS 0 2 N R T焊机是 意大利 P WT公 司生产 的一种 由计算 机控 制 的 MI G MA G焊接 系 统 ，对焊接熔 池可控性调节 ，有效保证 了焊接质 量 。P WT外 自动 根 焊 克 服 了 内 自动 根 焊 仅 适 用 于 固定管径的缺点 ，可以同时完成根焊和填充 、盖面 焊 ，又克服了半 自动焊打底和手工焊打底 的固有缺 陷 ，适于管径大 于 4 0 6 4 mi l l 的各种壁厚管道的焊 接 。它 由一 台 24 0 0内燃弧焊发 电
6、机 、两个焊机 电流控制单元 、两个焊接小车控制单元 、两台焊接 小车 、两套焊枪冷却系统 、一个焊接编程器 、一个 焊接保护气配 比混合单元 、焊接防风棚和一条轨道 组成 。该机采用行走电机 、送丝电机 、摆动电机 、 焊枪横向调节电机 、焊枪对中和纵向调节 电机来控 制焊接小车的焊接 ；计算机通过重力角度传感器控 制管道环缝各点位置的工艺参数 ，该机还可通过焊 机 自带软件实现焊接工艺参数和焊接线能量计算 。 但是 焊工掌握该 机操作存在一定难度 ，较 不易控 制 ，此外需要单独的内对 口器。 ( 2 )P AW2 0 0 0外 自动焊 机 由 中石 油 天 然 气 ￥ ￥ ￥ 羊 羊 ￥
7、 第 3 7卷第 4期 杜长青 等：中亚天然气管道工程哈国段 C R C自动焊工艺应用研究 5 7 管 道科 学研 究 院开发 设计 ，主要 用 于长 距 离油 气 管 道施 工过 程 中管道 的 自动焊 接 。它 主要 由 焊 接小 车 、导 向轨道 、计算 机控制 系统 、 保 护 气 供气 系 统等组 成 。用 户可 根据 需要 在 编程 器 上 方便 地更 改参 数设 置 。具有 技 术先 进 、 自动 化 程度 高 、焊接 速度 快 、焊 接合 格 率高 、操 作 简 单 、焊接 工人 劳动 强度 低等 特 点 。可 完成 焊 道 的热 焊 、填充 、盖 面等 工序 。其性 能参 数
8、 见 表 1 表 1 P AW2 O 0 0外 自动焊机性能参数 规格型号 P A W2 0 0 0 适应焊丝直径 0 81 2 P r im 适应管径 4 0 0m m 以上 适应海拔高度 3 5 0 0m以下 焊炬数( 单 、 双) 盥 送 、 断气 时间 任意设定 工作环境温度 一 3 55 O 上下 ：2 0 mm 适用焊接电源 5 0Hz 、 3 5 0A以上 焊枪调整范围 左右 ：2 0mm 焊车爬 行速度 O2 4 0 0m m mi r 角度：1 0 。 送丝速度 O1 60 0 0 m m mi n 产品生产国家 中国 但 是 P A W2 0 0 0外 自动焊机 由于开发
9、时间短 ， 在实际现场应用 中存在故障率高 、维修率高 的问 题 ，设备性能不是很稳定 ，有待改进 。 1 2 C R C管道全 自动焊 系统特点 C R C管道全 自动焊系统包括有 6把焊枪 的内 焊机 、P 2 6 0热焊 系统 、P 6 0 0双焊枪焊接系统 。带 6把焊枪 的内焊机集对 口器和根焊机于一体 ，根焊 在 管 口的内圆周完成 。以 X 7 0管 材 、D 1 0 6 7 m m 管径为例，用该内焊机打底焊 。一道 口平均根焊时 间为8 0 S 其焊接效率约是焊条 电弧焊 的 l O1 5 倍 ，具有 自动化程度高、焊接速度快 、全天候作业 等特点。 2 C RC 自动焊 工
10、艺试 验及 其评 定 为 了尽快掌握 C R C全 自动焊技术 。我们开展 了工艺试 验 。 2 1 C R C全 自动 焊工 艺试验 2 1 1 试验 准备 ( 1 )管 材 ：X 7 0钢 ，管道规格 D 1 0 6 7 m m 1 5 9 m m，符合 中亚天然气管道工程用直缝埋弧管 技术条件 。 ( 2 )焊材 ：见表 2 。 表 2中哈天然气 管道工程 C RC 自动焊工艺用焊材 类型 根焊 热焊 填充 盖面 焊机 C R C 一 4 2 ” 内焊机 C RC E V E N S P 2 6 O C R C E VE N S P 6 0 0 C R C E V E N S P 6 0
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- 中亚 天然气 管道工程 哈国段 crc 自动 焊工 应用 研究
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