我国石油开采建设中石油焊接技术的应用

焊接技术范文第五篇：我国石油开采建设中石油焊接技术的应用

　　摘要：石油焊接技术有很多种，应用在不同的石油工程中，对结构中钢性能有着不一样的要求。本文主要阐述油气储运、海洋开采、钻采机械、化工机械方面的石油焊接应用。在石油焊接技术越来越复杂的背景下，优化石油焊接技术是我国石油开采建设的重要研究方向。

　　关键词：焊接技术；我国石油工程建设；应用分析；

　　前言

　　近些年，社会飞速发展推动石油工程领域进步，相关工程对石油的需求逐渐增加，因此石油工程应当紧跟时代需求的步伐，扩大新技术在石油工程领域的应用范围。焊接技术在我国石油工程中占据重要位置，相关单位需要对此提高重视，加强技术研发力度，推动相关产业更加快速的转型发展。

　　1 油气储运焊接

　　1.1 储罐焊接

　　大多数情况，石油和天然气日常储备在罐装容器中，这种容器可以适应气液或者液化气的压力，具备良好的存储功能。同时，这些储罐容器按照不同的用途方式划分成多种类别。制造储罐容器最为重要的一道工序为焊接，较为常见的焊接方式有电弧焊、自动焊及气电立焊等。国外一些国家在浮顶储罐的制造中多使用自动焊接技术。埋弧自动焊在早期的大型储罐容器制造中已经被使用，通常会用在正装方式制造的储罐内壁缝隙焊接、大型储罐底部缝隙焊接及角落焊接处。如今，我国在参考国外先进的焊接技术后，研制出我国特有的自动焊接技术，并将这种技术成功用在大庆油田、辽河油田、长庆油田中，2005年使用这项焊接技术的储罐容量总体能够达到66万m?.为了使储罐焊接速度大幅度提升，在一些外形较大的储罐焊接中，双丝及多丝焊接使用较为频繁。气电立焊技术中坡口较小，在条件一致下，这种焊接技术使用的材料为MAG焊接技术的一半，多用于较为庞大的浮顶储罐制造，大多数时候对容器壁缝隙进行焊接。现阶段，我国部分工程单位采用CO2半自动类型的焊接技术，能够使储罐缝隙更为美观，降低变形概率。

　　1.2 管道焊接

　　天然气和石油常见运输方式为管道运输，这种方式能够减少运输中出现的资源耗损，具备一定的经济优势和环保优势，当今世界上最长的输油管线已经>2.3×106km,这些管线每年长度都会增加。管道焊接最为常见的方式有纤维素焊接、低氢焊接以及药芯焊接等。在20世纪80年代向下焊接技术应用较为广泛，其中使用的材料大多是纤维素和低氢。使用低氢向下焊接通常使用在较为恶劣严酷的自然环境中，或者是用在腐蚀性较强的气体运输中。20世纪90年代，我们国家将药芯半自动这项焊接技术正式推广，其采用向下焊接的方式，能够完成连续性送丝，可以提高施工的质量和效率。

　　现在，我们国家的油气管道技术发展前景广阔，发展空间较大，高压、超大及超远距离是油气管道未来发展目标。油气管线技术飞速发展，其内部钢管具备更高强度，内部管壁厚度增加，管道直径更大，自动焊接技术在施工中应用逐渐变多。比如，我国西气东输工程中管线长度达到4200km,其中650km左右长度使用的焊接技术为自动焊接，二线工程主体线路长度接近5000km,内部钢性能较强，管线直径和厚度较大，在实际建设中主要采用焊接技术为自动和半自动焊接结合，辅助焊接技术为电弧焊，在施工中运用GMAW技术，标志着我们国家的管道技术已经具备较高水平。

　　1.3 海洋石油工程焊接

　　海洋石油开采同对应的设备制造具有较强的联系，比如导管支架、管线、铺设船等。近些年，我国海洋石油开采技术逐渐提升，实际开采的海洋深度以及作业强度增加，但海洋越深海水压力会随之加大，这给我国海洋石油开发带来一定压力。现阶段，海洋石油开采中的水下焊接成为一项关键性技术，世界各国对此加大科研力度并研发出多种新型水下焊接技术，按照实际水下作业环境不同，将这些技术分成湿法焊接、干法焊接、部分干法焊接。其中湿法焊接作业中使用的设备较为简单，花费的经济成本相对较低，施工操作灵活，具有强力的适应性，多用于水下环境较好的海洋浅水区域和耐性低的构件焊接。同时，这种焊接技术也具备一些缺点，比如很难得到优秀的焊接头，只能在百米以下的海岸部分对重要的结构进行检查维修。部分干法焊接可以对较为重要的工程高质量焊接，这项技术也是现阶段研究人员的科研方向。

　　我国相关部门对水下焊接各种技术研发较为重视，在1950年左右我国已经在相关领域应用湿法焊接技术，1970年左右我国科研人员研制出水下作业中局部排水焊接技术，这项技术在后来又被称作LD-CO2焊接方法。最近几年，我国在海洋管线水下维修方面取得较大突破，使水下焊接更加实用。湿法焊接同局部干法焊接这两种水下施工技术多在百米以下开展作业，从实际应用角度讲这两种技术通常不会超出40m具备一定的局限性，世界一些国家对此加大科技投入，挪威公司在1994年采用PRS系统技术成功做到334m水下焊接，我国在2006年采用干式高压技术完成渤海实验，同时预示着我国水下焊接技术已经在世界相关领域中处在先进位置。

　　2 钻采机械焊接

　　2.1 泵体焊接

　　油田开采泵体主要有地面输油和油井抽油两种类型，其中地面输油类型的泵体多用在流体运输中，比如石油、天然气等，油井抽油类型的泵体作业有井下和井口两种。泵体有两种焊接：第一，制造期间焊接；第二，缺陷焊接修复。较为常见的实际焊接方式：电弧焊、堆焊、扩散焊等。在实际制造泵体时，为了达到提升焊接效率、保证焊接质量的目的，更多新型的焊接技术被研发并在实际作业中使用，比如扩散焊接多用于加长油泵焊接，真空焊接能够在规范作业下得到优质焊接头，得到的扩散焊头可以提升作业质量，缩短焊接作业时间。堆焊在油田泵体制造期间应用，对泵体在日常运作中容易受到摩擦的部位堆焊强化，提升泵体可靠性，不容易受到外界的磨损，增加腐蚀承受性，从而延长机器的使用寿命。从另一种角度说，油田作业日常用泵所处环境腐蚀性强，工作强度相对较大，恶劣的工作环境为泵带来压力，使其容易出现裂缝，对于这种情况可以采用堆焊、电弧焊等方式对缝隙进行修复。

　　2.2 钻杆焊接

　　石油钻杆对油气钻井作业有着重要作用，缺少这部分钻具将不能正常工作。石油钻杆接头和管体的焊接，从早些时候运用的电弧焊逐渐进化为今天使用的摩擦焊接，相应的生产效率得到提升，作业质量越来越好，现阶段应用最为频繁的焊接为惯性摩擦焊接。20世纪70年代我国哈尔滨一家科研机构率先研发出我国首个1200k N摩擦焊机用于石油钻杆焊接，掀开我国自行生产摩擦焊机的帷幕。这种技术迅速应用在辽河、中原、华北等油田对钻杆进行修复，据统计其修复钻杆数量大约50万m.想要使接头性能得以迅速提升，哈尔滨科研所在不断工作中研发出HSMZ型号摩擦焊机可以处理一定的形变热，使设备接头在焊接期间韧性得以提升，在某种程度上解决韧性差的问题，还能够缩短生产时间，节约经济成本和环境资源。摩擦焊的接头部分存在错位、飞边等问题，TLP技术被加以应用，这种技术能够有效解决以上接头问题，还可以帮助其良好成型，具备较好质量。

　　2.3 钻头焊接

　　钻头能够运用强大的机械能将岩石破除，其质量性能好坏对钻井作业质量有着较大的影响，使用较多的钻头有牙轮类型和PDC类型。其中牙轮类型的钻头又细分成铣齿类型和镶齿类型；如果按照牙轮数量划分可以分成单牙轮类型、双牙轮类型、三牙轮类型及多牙轮类型钻头。传统钢齿类型的牙轮强化技术为硬质合金堆焊，但通过这种堆焊并不能使硬质合金达到规定的强度，后续还需要对其加工处理。作用于不同的类型，堆焊操作使用的材质区别较大，其中一种材质为碳化钨，火焰堆焊作业，还有一种材质为钴基，这种材质硬度较强，能够承受较大的磨损，可以使表层耐磨性增加。PDC钻头是20世纪一项伟大创新，现在多用于石油钻井作业，能够更加快速完成岩石表层的突破，通过焊接操作将切削齿同钻头连接在一起，多采用电弧焊、激光焊、堆焊、扩散焊等方式。相关资料表明，通过钎焊作业能够提升焊接质量，保证接口稳定，进而延长钻头使用寿命。PDC复合片同钻头焊接较为复杂，运用人工手动方式很难保证焊接质量，由此可见，对PDC钻头焊接技术加大科研投入能够保证钻头整体焊接质量。

　　2.4 化工机械焊接

　　化工容器、加热炉、换热器、反应塔等都属于用于石油工程的化工机械。在实际化工机械制造期间，针对不同的目标特点和结构选择合适的焊接技术。常见焊接技术有电弧焊和埋弧自动焊等，其中电弧焊多用于化工机械的低碳钢生产焊接，具备较强的适应性，这种技术在结构较为复杂的条件下应用优势较强，埋弧自动焊在简单结构条件下应用较为频繁。化工设备需求和对应的容器寿命增加，锆合金、不锈钢、钛合金等材料使用次数较多。比如，镍基高温类型的合金在温度较高、压力较大的石化工业环境中优势明显并具备较强的耐腐蚀性，钨极氩弧焊接方式多在其中使用，等离子焊接也可以帮助其一次性得到连续稳定状态的质量。近些年，化工生产中使用的容器及反应塔质量逐步提升，无形中为焊接工作带来较强压力，工作总量增加，电弧焊这种技术在实际作业中速度缓慢，并不能满足现代大型的化工容器焊接需要，埋弧焊技术在使用中也存在一定的局限性。窄间埋弧这种焊接技术能够提高工作效率，减少焊接基础成本，在厚壁容器焊接领域作用越来越大。

　　3 结论

　　总而言之，我国石油工程拥有广阔的发展前景，伴随我国经济大幅度增长，相关产业对石油需求增幅较大，石油工程将会迈入一个崭新的阶段。石油工程同钢铁材料关联较强，在需要高韧性钢铁的同时，还对焊接技术有着较高要求，只有立足于现状对焊接技术加大科技投入，才能为石油工程提供更优质的发展方向。

　　参考文献

　　[1]刘文武焊接技术在石油I程建设中的应用研究[J]赤峰学院学报（自然科学版），2017 ,33（03）：62-63.

　　[2]熊月潮海洋石油设备及管道自动焊技术现状及发展前景[J]化工管理2017（21）：18.

　　[3]张彦春。解读焊接技术在我国石油工程建设中的应用[J]中国石油石化，2017（08）：138-139.