1、山区管道全自动焊技术研山区管道全自动焊技术研究究目录目录一研究背景研究背景二关键技术关键技术三实践与效果实践与效果1一、研究背景（一）为何开展山区管（一）为何开展山区管道道全位全位置置自动自动焊焊技术技术研研究究1、管网发展需求、管网发展需求近期内我国油气管网将迎来新一轮建 设高峰，新增十万公里。我国山区面积占 国土面积三分之二，山区管道占比越来越 大，如中缅、中贵管道山区占比70%。需 要研究山区管道全自动焊接技术来满足管 道高速发展。2一、研究背景2、建设高质量管道需求、建设高质量管道需求中缅、中贵管道采用手工焊和 半自动焊焊接技术，受人为因素影 响，焊接质量不稳定，有问题的焊 口占有一定
2、比例。需要研究山区管 道全自动焊接技术来满足高质量管 道建设。3一、研究背景3、全自动焊接施工技术、全自动焊接施工技术优优势势从应用情况看，全自动焊接施工技术 优势在于焊接工艺参数易控制、焊接过程 稳定、焊缝力学性能优良、焊接参数可实 时采集与传输，较大提高了焊接质量和焊 接效率（综合效率是半自动焊的2-3倍）；手工焊、半自动焊受人为因素影响大，焊 接质量不易控制，焊接效率低下。4一、研究背景（二）现有焊接技术（二）现有焊接技术1、中俄东线全自动焊接、中俄东线全自动焊接技技术术目前，国内外大口径油气管道 在平原地区已实现沟上全自动焊接（如中俄东线等），其主要使用条件：坡度小于12、土质管沟、作
3、业面大、施工断点少。5一、研究背景2、山区管道焊接技术、山区管道焊接技术山区管道不同于平原管道，具 有起伏频繁、坡度大、坡长面窄、土层薄、石方长、弯头多、施工断 点多等特点，严重约束了沟上全自 动焊接技术的使用，仍然采用手工 焊和半自动焊。据统计，中缅管道 坡度 25的占比90%。6一、研究背景（三）焊接技术展望（三）焊接技术展望为适应油气管网建设需求，获得高质量的管道焊口，发展山区管道全位置 自动焊接技术是非常必要的。山区管道全位置自动焊关键技术：1、坡度25及以下沟下全自动焊接技术2、大坡度全自动焊接技术7目录目录一研究背景研究背景二关键技术关键技术三实践与效果实践与效果8二、关键技术（一
4、）坡度（一）坡度25及以下沟下全自动及以下沟下全自动焊焊接技术接技术管沟成型后，在管沟内采用内自动焊机+外双焊炬自动焊机，实现坡度25 带曲率半径6D热煨弯管的管道焊口全自动焊接流水作业。主要涉及到内焊机研发、限坡度设计、作业带设计、施工机具适应性技改、沟下流水作业施工技术等。9二、关键技术1、内焊机研发、内焊机研发（1）内焊机技术现状内焊机技术现状现有工程使用的内焊机适应12的纵向坡度，适应曲率半径为40D的冷弯 管。不能适应山区管道沟下全自动焊接，需进行山区内焊机研发。10二、关键技术（2）山区管道内焊机）山区管道内焊机研制的山区用內焊机，从结 构、动力、制动等方面进行研发，突破了爬坡能力
5、和过弯能力（能 通过6D热弯、爬坡25），解决 了25及以下山区地形內焊机技 术的适用性。11二、关键技术2、线路限坡度设计、线路限坡度设计通过路由选择和线路纵断面 设计控制管道坡度25及以下，同时减少施工断点，实现管道沟 下全自动焊接。12二、关键技术3、作业带专项设计、作业带专项设计通过管线作业带宽度、坡度和地耐力、截排水、水 工保护设计，为管道沟下全 自动焊接提供施工条件。13二、关键技术4、施工机具适应性技改、施工机具适应性技改（1）山区布管机山区布管机是管道山区施工过程中运 管、布管、对口等专用设备，自重44吨、履带宽度600毫米、加装了辅助履带助推装 置，提高设备山地施工性能，在2
6、5坡道稳 定工作。14二、关键技术（2）移动电站经技改后的移动电站，爬坡能力 不小于25；附加牵引时，爬坡能力 不小于35。增加坡道驻车装置，在 25坡道上正常工作。配置电流、电 压、频率稳压装置和360全回转折叠 吊臂。15二、关键技术（3）机械防腐集抛丸除锈、中频加热和 红外线加热一体的机械防腐车，增加坡道驻车装置，可实现坡度 25防腐补口作业。16二、关键技术5、施工工序、施工工序施工准备线路交桩测量放线管沟开挖焊接清管组对二次布管坡口加工一次布管检测补口补伤回填清管试压干燥（气）地貌恢复完工交接竣工验收返修平作业带注：液体管道 取消干燥工序。17二、关键技术6、沟下流水作业施工组织、沟
7、下流水作业施工组织挖掘机扫线完成作业带整理和碾压；机械开 挖管沟和焊坑，形成有5km左右的连续焊接作业 面。吊管机进行布管和组对。移动电站提供焊接 电源。内焊机进行对口和根焊。双焊炬自动焊机 进行填充和盖面焊接。AUT无损检测。机械防腐 补口。水工砌筑和管沟回填。18二、关键技术（二）大坡度全自动焊（二）大坡度全自动焊接接技术技术采用自适应单焊炬自动焊机与内（外）对口器协同作业，可实现管道 大坡度焊口和连头口全自动焊接。主要涉及到外焊机和内对口器研 发、焊接工艺及焊接接头质量控制等。19二、关键技术1、自适应自动焊机、自适应自动焊机研制的自适应自动焊机，可实现管道大坡度焊口和连头 口“根焊-填
8、充-盖面”全自动 焊接。20二、关键技术2、山区内对口器、山区内对口器研制的山区内对口器，可适用于坡度40的焊口内对 口，并能通过曲率半径为6D的热煨弯管。21二、关键技术3、焊接工艺、焊接工艺 内焊机+双焊炬自动焊焊接工艺。6G位单焊炬自动焊焊接工艺。22二、关键技术4、焊口质量控制、焊口质量控制1焊接接头未熔合控制2焊接接头微观组织性能和断裂韧性3焊接接头缺陷容限分析与工程临界评估（ECA）4焊接接头残余应力及致裂边界条件23二、关键技术1焊接接头未熔合控制以焊接温度场分布和流场判断焊接接头熔合情况，提出热输入、摆宽、摆频、焊速等大坡 度自动焊焊接接头未熔合控制措施。2焊接接头微观组织性能
9、和断裂韧性对焊接接头进行了RT检测、组织观察、拉伸、弯曲、-20夏比冲击及CTOD系列试验，判 别焊接工艺可行性。3焊接接头缺陷容限分析与工程临界评估（ECA）通过大量的X70钢焊接接头性能试验数据，制作了ECA所需的FAD图，开发了基于BS7910 标准的工程临界评估（ECA）软件。4焊接接头残余应力及致裂边界条件研究了大坡度焊接接头残余应力分布情况，获得了附加应力对焊接接头残余应力的影响规 律，得到了连头口应力集中点及致裂边界条件。24二、关键技术5、大坡度全自动焊施工、大坡度全自动焊施工组组织织陡坡段施工采用单焊炬自动焊工艺。配置1个工作站的机组施工。方案一采用轻轨或者索道布管，逐根 管
10、道组对焊接（作业带允许的情况下，也 可采用之字形道路，搭设施工平台）；方案二可采用自动焊预制，吊装到位，该方案适用于短陡坡地段。25目录目录一研究背景研究背景二关键技术关键技术三实践与效果实践与效果26三、实践与效果（一）试验（一）试验对山区管道全位置自动焊技术的装备性能、焊接工艺和施工工序等进行试验。试验场地坡度25场地试验45工作台试验27三、实践与效果（二）工程实践（二）工程实践山区管道全位置自 动焊技术以保山改线项 目为示范工程。序号序号名称名称数量数量隧道隧道合计合计1坡度小于1212-25大于25252长度（km）39.287.470.545.1152.43占比（%）7514.31
11、.09.710028三、实践与效果（三）效果（三）效果山区管道全位置自动焊技术山区管道全位置自动焊技术中俄东全自动焊技术中俄东全自动焊技术半自动焊技术半自动焊技术地形地形适应于山区管道适应于平原管道不限主要焊主要焊接技术接技术坡度25及以下采用内焊机+双焊炬的沟下全自动焊接工艺。坡度大于25焊口、连头焊口采用单焊炬自动焊焊接工艺。坡度小于12焊口采用内焊机+双焊炬的沟上全自动焊接工艺。连头焊口采用手工焊+单焊炬自动焊机的焊接工艺。手工焊和半自动焊的焊接工艺。弯管弯管适应曲率半径6D热煨弯管适应曲率半径40D冷弯管不限符合率符合率100%焊口全自动焊接96.5%焊口全自动焊接无功效功效山区平均每天10个焊口平原平均每天15个焊口山区平均每天2-4个焊口质量质量焊接工艺参数易控制、焊接过程稳定、焊缝力学性能优良。全自动焊与半自动焊组合，焊接过程稳定、焊缝力学性能优良焊接工艺纪律不易控制，焊缝性能离散性大。29
