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自动焊接技术在西气东输三线3标段的推广应用,使自动焊成为目前我国管道业内最为抢眼的关键词。那么,什么是自动焊?自动焊对于中国石油来说是否是一项新的技术?全面使用自动焊的时代离我们还有多远?

突破:手动到自动

大家常说的自动焊,全称为管道全位置自动焊,即在钢管固定的情况下,焊接小车绕钢管转动,由此实现管道平、立、仰全位置焊接。这是一种集计算机、自动控制、信息处理、机械和电气为一体的复杂的材料成形加工工艺过程,也是代表着目前大口径长输管道焊接的前沿技术。

这一技术最早出现在上个世纪60年代的美国和苏联,随着计算机控制技术的成熟,自动焊技术和设备已得到极大发展。由于具有焊接速度快、焊接质量稳定、易于操作、员工劳动强度低、人为因素影响较小等诸多优点,自动焊在国外已经得到广泛应用。

在手工焊盛行的年代,中国石油管道局率先在库尔勒出疆管道中推出自保护药芯焊丝半自动焊,并在苏丹管道全线推广。上个世纪90年代初,在半自动焊技术如日中天之际,管道局已开始关注自动焊技术,并在2000年研制出自动焊接设备——PAW2000

PAW是管道、自动和焊接3个英文单词的首字母缩写,发音与“盼望”相近。它的研制成功,为管道事业带来了新希望。单焊炬的PAW2000先后在义马线、漳州水管道、西气东输一线及西气东输二线等项目应用后,结合在应用中暴露的问题,管道局又研制出升级版的双焊炬PAW3000

然而,PAW2000在西气东输二线使用后,一停就是6年。PAW3000始终没有真刀真枪地“拉出来遛遛”。由于受地形地貌、气候、成本和管理理念等诸多因素影响,自动焊技术的推广断断续续。

并存:机遇与挑战

随着西气东输三线3标段的开工建设,中国石油决定在新疆一级荒漠无人区的306公里线路上,首次进行0.8设计系数工业化应用。

采用0.8设计系数,半自动焊满足不了管道力学性能指标,这就给自动焊的恢复性使用搭建了一个绝好的平台。管道局局长赵玉建下决心在全局推广自动焊。

管道局落实了7个机组,明确设备检修和人员培训时间,成立高效焊接推进小组,为一线提供技术支持。管道局还首次针对自动焊和防腐补口技术应用开展了劳动竞赛。

在西气东输三线3标段的7个机组中,1个是意大利的PWT机组,其余为美国CRC和国产PAW2000PAW3000机组,几乎涵盖了国内自动焊的全部技术,在中国管道建设史上绝无仅有。这也是PAW3000首次实现工业应用。

从应用效果看,国产设备与进口设备相比,还存在较大差距。例如焊口数量。CRC机组日均焊接59道口,PWT机组日均焊接37道口,PAW3000机组日均焊接28道口。两个PAW2000机组由于设备老化,工效较低。

自动焊在西气东输三线的应用中遇到诸多挑战。例如,自动焊的根焊使用的是内焊机,要求管道尽量铺设在平缓地带。如果坡度超过12度,行走器上行时就无法拉动内焊机在管道内爬行;下坡时,行走器又刹不住车,难以确保对口位置。管道一公司在西气东输三线3标段承担的近百公里线路上,弯管和弯头超过700个,坡度大的地方就要留头,用手工焊完成。用自动焊焊接1道口不到1个小时,而用手工焊就要近两天的时间。

此外,自动焊采用的是气体保护焊,焊接时对防风有着苛刻的要求。3标段所在的新疆鄯善和哈密地区正处于百里风区。在这里,刮风是家常便饭。

此外,管道三公司在西气东输三线3标段使用美国CRC焊机87天,而这种设备的起租期为180天。尽管国产焊机成本低,但由于PAW3000还只是科研成果,没有形成产品,相应的备品备件准备不足,而PAW2000部件老化,故障率较高。这些都造成了焊接成本的增加。

对于在西三线使用国产焊机的总体情况,西三线3标段EPC项目经理曹明说:“不经过使用,就暴露不出存在的问题。”

迎接:“智能机”时代

“在连接上千公里管道的焊口背后,是一个大团队在支撑。”管道局研究院院长徐昌学说。管材研究所关注钢板化学性能变化,焊接研究所侧重对焊接工艺、焊丝性能、焊接强度等的研究,装备研究所全力研制自动焊机,工程技术应用中心在施工现场提供服务,发现问题,提出改善建议。

管道局科技中心副经理王鲁君告诉记者,中标西三线后,管道局立即启动PAW3000的推广应用工作,并在练兵过程中,提出30多项改进建议,为PAW3000在西三线实现工业化应用和改进做出了贡献。

自动焊机研制者之一、管道局研究院焊接专业总工程师黄福祥认为,自动焊机是“智能机”,不是“傻瓜机”,需要长时间的人机磨合。机组人员要相对固定,不能频繁调整,关键是要有成熟的应用平台,让设备和人员有用武之地。

岁末年初,通过对自动焊在西三线应用过程中发现的问题进行完善,升级版的内焊机、外焊机、对口器等一批设备亮相位于廊坊开发区的国家工程试验室。曹明告诉记者,在管道局接到的陕京四线标书中,业主已经明确要求,2个标段必须使用自动焊,1个标段建议使用自动焊。对此,王鲁君透露,管道局正着手配备新型国产设备,形成7个自动焊机组的施工能力。

对于未来自动焊的应用趋势,薛振奎认为,自动焊在西三线的成功应用,是管道建设的一座里程碑,带来的将是管道建设整体性和革命性的变化。随着直径1422毫米管道项目即将开工建设,管道自动焊时代即将到来。


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