氩弧焊打底技术在油田注水管道安装中的应用分析

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氩弧焊打底技术在油田注水管道安装中的应
用分析
作者：武国辉
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第09期

摘 要：油田注水管的管壁厚，压力强，如果采用普通的手工电弧焊无法保证焊接的要
求。而氩弧焊打底技术相对于普通的电弧焊接技术，焊接点力度更强，所以当前氩弧焊打底技
术已经被广泛的应用到油田注水管道中。本文主要对氩弧焊打底技术在油田注水管道安装中的
应用进行分析。

关键词：氩弧焊打底技术；油田注水管道；安装；应用
油田高压注水管道主要应用的材料为无缝钢管或者玻璃钢管，这些钢管本身比较厚而且强
度大，能够抵抗高压，但是在施工焊接的过程中存在的难度也比较大。焊接是钢质注水管施工
中的重要程序，如果焊接质量不合格将会对工程质量造成严重的影响，不仅会使竣工验收无法
顺利完成，同时还会影响系统的安全运行。而普通的电弧焊接方式无法满足油田注水管道的安
装需求，需要通过氩弧焊打底技术完成。本文主要对氩弧焊打底技术在油田注水管道安装中的
应用进行具体分析。

1 高压注水管道焊接分析
常规的注水管道主要采用的为普通的焊条进行焊接，而由于手工电弧焊本身具有效率高、
质量好、对环境要求低等优势，使其被广泛应用在高压注水管的施工中。但是这种焊接方式中
受人为影响比较大，而且注水管道壁比较厚，因此在焊接的过程中不容易对管壁进行穿透，而
且容易产生夹渣等缺陷，在后期的射线探伤检测中，导致焊口出现不合格的情况。但是利用钨
极氩弧焊进行管线焊接相对于普通的电弧焊相比，其优势更明显。钨极氩弧焊主要是通过冷却
和压缩的作用进行焊接，由于电弧比较集中，因此能够保障焊接缝的位置可以焊透，而且接头
位置的热影响小，不易变形。此外，氩是惰性气体，稳定性比较强，密度大于空气，可以在电
弧的周围形成一圈稳定的气流，防止空气进入到焊接部位，进而形成良好的保护作用[1]。同
时由于氩的稳定性，不会与金属发生反应，因此不会形成合金元素造成管道的烧损。钨极氩弧
焊比较纯净，不会在管道内和周围形成殘渣，所以焊接质量更好。氩属于单元子气体，导热率
低，热容量小，消耗的热量少，有利于电弧稳定燃烧，即使是在长弧和小电流的情况下，电弧
也非常稳定，操作更便捷。由于油田注水管道中会受到空间以及位置的限制，因此一般会采用
手工钨极氩弧焊打底。

2 焊接工艺分析
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为了保证焊缝的优良性，不仅要保证焊接材料的核实性，同时还需要保证焊接设备状态的
正常化，并采取合理的施工工艺，保证焊接工的高技术水平以及操作的规范性。

第一，采用清洁和挡风措施。氩弧焊接的现场必须要采取挡风措施，防止在焊接的过程中
在管内产生穿堂风，影响焊接的保护效果。同时保证焊接现场的清洁性，在填充材料以及管口
的内侧和外侧位置10毫米的范围不可以出现油污、铁锈等杂质，并对周围的氧化膜利用化学
或者机械的方式进行清除，露出金属光泽为止[2]。

第二，钨极顶端位置的形状。钨极顶端位置的形状也会对电弧和焊缝的稳定性和成型产生
一定的影响。钨极端最好的形状为将钨极的末端磨成带有平角或者钝角的锥形形状，进而使电
弧燃烧更加稳定，有效的减少弧柱的扩散，从而使得加热的位置更加集中。但是端部的位置不
能太过尖锐，防止在焊接的过程中会造成断裂，使得焊缝夹钨。

第三，对坡口形式以及尺寸的设定。坡口的形式以及尺寸对焊接的质量和裂纹的影响比较
大。一般将坡口设置为V形，钝边需要小于1毫米，同时装配间的间隙一般设置为2.5到3.2
毫米左右。

第四，对焊口装配点的焊接分析，管子焊口组对后必须要对点焊位置进行固定。对于水平
焊口直径小于60毫米的管子，在平焊的位置只能选一处点焊，一般长度设定为10到20毫
米，对于直径大于159毫米的管子，在平焊或者立焊的位置需要选择3个焊接处，焊点的长度
一般为30到50毫米[3]。同时垂直焊口的点焊与水平焊口的点焊方式相同，但是点焊的位置需
要根据具体的情况合理的选择。点焊应用的工艺和材料与正常工艺相同。

第五，焊前的预热工序。由于氩弧焊比较纯净，所以其焊接的焊缝也比较纯净，而且是一
种低氢的焊接形式，可以不先预热，但是对于厚管壁的焊接施工或者在冬季比较寒冷的环境施
工如果不进行预热，容易导致打底焊的焊缝出现裂纹，因此需要根据管壁的厚度以及直径等考
虑是否需要进行预热。

第六，始焊以及停焊的分析。在始焊前需要先进行提前送氩，同时在停焊时需要先进行断
氩，进而有效的预防焊缝被空气所侵害。引弧需要在坡口的位置，利用接触法的方式进行引
弧，在引弧的操作中必须要稳、快、轻，防止由于钨极端部的烧损导致焊缝出现夹钨的情况。
同时在停焊收弧的过程中需要将电弧引入到坡口的边缘后再熄弧。尽可能降低接头数量。

第七，填丝的操作。内填丝的操作方式为，将焊丝从对口的间隙向管内中探入，电弧则在
管外的坡口位置进行燃烧，而焊丝在管内进行融化，整个焊接过程是分段进行的。同时这个操
作的方法具有比较大的优势，打底缝的背面会比较均匀，仅会有略微的突起，而且仰焊的位置
不会存在内凹的情况，对于焊接位置狭窄空间位置的焊接具有独特的优势。但是在具体的操作
过程中，需要对口空间的间隙比较大，如果焊丝的直径为2.5毫米，那么间隙需要达到3毫米
以上，而且焊接的速度慢，填丝的量比较大，会对生产效率造成严重的影响。对于外填丝的焊
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接，需要对口间隙比较小，同时操作要快而且稳，间隙与焊接的直径相等或者小于直径，在操
作的过程中不需要横向摆动焊枪。

第八，焊接的操作方式。在焊接的过程中一般采用的为接触引弧方式，需要先在石墨以及
紫铜板等物质上进行引燃，再向焊缝进行过渡，进而防止出现焊缝夹钨的情况。一般需要应用
高频或者高压脉冲的方式进行引弧，钨极氩弧焊一般主要采用的为短弧左向的焊接方式，进而
保证焊枪、焊丝以及工件间位置的合理性，同时保证焊枪喷嘴与工件的距离维持在8到14毫
米之间。焊枪与工件的倾斜角保持在50到85度，对于薄板倾斜角更小，需要保证填充丝与工
件的夹角在10-15度之间。保持这种倾角的角度向熔池的前沿进行送达，通过对熔池金属旋转
和下沉情况的观察，确定是否存在焊漏或者焊透的情况。也就是如果填充丝的熔滴进入到熔池
后，如果熔池从升高的情况转变为下沉则说明已经焊透。但是如果下沉的位置较大而且熔池中
的液体金属停止旋转则说明焊漏比较多。如果熔池没有出现下沉的情况则表明没有焊透。

第九，氩弧焊焊接缺陷及对策。氩弧焊对焊缝进行焊接时，容易出现缩孔以及生气孔等缺
陷，进而影响焊接的质量。因此针对这个问题，还需要对氩弧焊枪的气路胶管中是否存在水分
进行检查。需要对氩气瓶与焊机间的距离进行合理的调整，不宜过远。同时通过实践证明，在
打底焊缝中长条气孔主要是由水分存在而引起的。在点固焊缝的焊接中需要采用由上向下焊接
的方式，使融化的金属形成倒流，降低冷却速度。

第十，其他操作。在焊接的过程中所有的受力对口都不能进行拆除，防止由于外力的存在
导致打底焊缝出现裂痕。打底焊缝焊接快结束时，需要对焊缝的背面成形情况进行观察，如果
发现其中存在焊接问题需要进行及时处理。同时在打底焊接完成后，还需要对其外观进行检
查，对于重要的位置需要进行着色以及磁粉进行探伤和检查，确认合格后进行电弧焊盖面，防
止焊接口出现裂痕。

3 结语
综上所述，利用钨极氩弧焊打底焊接能够有效的解决厚壁注水管焊缝的焊透问题，提升焊
口检测的合格率以及焊接的质量，进而保证油田高压注水管道施工的顺利进行，提升油田的生
产效率。

参考文献：
[1]唐山冀东石油机械有限责任公司.油田用高压注水管道：中国，
CN201510073217.X[P].2015-05-13.

[2]彭志明.油田高压注水管道焊接浅析[J].化学工程与装备，2015（12）：95-96.
[3]哈尔滨电机厂有限责任公司.一种大直径焊接结构金属管道的耐压测试装置：中国，
CN201410342204.3[P].2014-10-08.
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作者简介：
武国辉（1976- ），男，技师，现就职于大庆油田有限责任公司第一采油厂第一油矿。