摘 要：天津港30万吨级原油码头工程海上原油管道安装采用STT打底，埋弧焊、填充盖面的方式，并在安装过程中注重安装方法，保证了项目的质量与进度，取得了良好的经济效益。
关键词：管道 安装 STT焊
1.工程概况
天津港30万吨级原油码头工程是天津港重点建设项目。中交一航局一公司承建1G—E段、I-J段的输油管道，需要安装管线（φ1016×12mm）18850米，立式和水平补偿器共98个。施工区域见图1。
2.施工现状及难点
①作业环境： 1G—E段工艺管线安装施工区域全部在海上，管架旁仅有一条4.5米宽栈桥作为施工通道，两侧全为海，安装的管道管径较大，每米重300公斤，必须动用吊车；栈桥是水工项目部的通道，栈桥两侧水工需要做护轮坎，砼面层，交叉施工，相互干扰。同时，海上作业受天气的影响较大，大风、湿度大的情况下需要停止作业，防止焊缝质量受到影响。
②管道焊接质量及人员技能要求：管道焊缝按比例进行无损检测，超声波质量等级要求Ⅰ级，X射线检测不低于Ⅱ级，且Ⅱ级片数量占整个X光片不得高于20%。输油管道属于特种设备，质量监督部门对材料、焊接工艺、人员等各个环节进行严格监检。
3.项目施工目标
安全、优质、高效、如期完成；吸收当今先进的管道焊接技术，加大对高性能设备的投入，做好先进技术与传统工艺的结合；增强企业实力，拓宽公司经营。
4.安装工艺流程优化4.1传统方法
由于栈桥只有4.5米宽且有90°-135°拐点4个，管架之间的间距平均在17米，单根管道一般在12.2米，同一管架上敷设2根管道，12吨汽车吊单重16吨，支腿全部展开时，宽度4.8米，管架距墩台底部2.55米，栈桥两墩台之间设计载重不超过20吨。另外，焊接所用的发电机、氩气、乙炔等材料、工具也得占一定的位置。根据以上数据，要保证管道架在两个基础上，只能先预制，不能采用单根上架。如果在栈桥上焊接一段管道再吊到管架上，将会出现以下问题：管道用小车运上栈桥，因为栈桥窄且存在拐点，无法运输。由于中间得空出吊车的停车位，两根管道无法同时敷设，只能单根敷设，在栈桥上预制36米长管道再吊到管架上，同一根不能一次连接完。12吨吊车工作半径有限，最大补偿器外型尺寸为22米×11米，整体补偿器无法起吊，所有水平补偿器需要搭建钢平台，焊接完成后需要拆除，移到下一补偿器平台。栈桥上施工，占用栈桥太多地方，也会影响水工部门的正常施工。
4.2优化后的安装工艺
我们在南疆码头建立预制场，根据需要预制出长短不同的预制直管段，水平补偿器采用整体预制，再由船运至施工现场，直接摆放到管架上，立式补偿器采用分段预制，将横臂预制完穿进跨线桥，整体安装，两竖臂预制完运上栈桥，然后连接。海上管线连接采用搭建焊接平台，进行管道焊接，尽量不占用栈桥，保证栈桥上交通畅通。工艺流程见图2。
5.焊接工艺优化
5.1传统管线焊接工艺
传统管道焊接工艺一般有两种：
①氩电联焊。采用氩弧打底，手工电弧焊填充、盖面。常用于管廊工艺管线施工。②纤维素焊条下向焊。主要特点表现在：焊接速度快，生产效率高。因该种焊条铁水浓度低，不淌渣，比由下向上施焊提高效率50%。焊接质量好，纤维素焊条焊接的焊缝根部成形饱满，电弧吹力大，穿透均匀，焊道背面成形美观，抗风能力强，适于野外作业。
5.2传统焊接工艺的在本项目拟用评价
氩电联焊生产效率低，施工人员多，施工范围大；现场作业狭窄，不能满足我公司水工项目与管线安装交叉作业的工期要求。下向焊技术焊材昂贵，纤维素焊材为普通焊材的7倍，自保护焊丝是普通焊材的10倍以上，且掌握该焊接技术的人员少，费用高。若采用此焊接技术，将大大增加施工成本。
5.3公司的技术资源优势
公司因长时间利用埋弧焊接技术从事钢桩生产，技术成熟，人员经验比较丰富。埋弧焊接的特点：熔深大，生产率高。由于可以使用大电流，增大了单位时间内焊丝熔化量，显著地提高了生产效率。若同手工电弧焊比较，板厚为12mm时，埋弧焊速度可达50～80cm/min，手工电弧焊则不超过10～13cm/min，埋弧焊速度是手工电弧焊速度的3～4倍，特别是双丝（或多丝）以及带状电极的采用，更加提高了埋弧焊的生产效率。焊接质量稳定，表面美观。焊缝的质量不受焊工的情绪及其疲劳程度的影响，焊缝的质量主要取决于自动焊机调整的优劣以及原材料（即焊件、焊丝和焊剂）的质量。
5.4管道自动气保和表面张力过渡根焊技术相结合
①管道全位置自动焊接就是指在管道相对固定的情况下，焊接小车带动焊枪沿轨道围绕管壁运动，从而实现填充、盖面的自动焊接。一般而言，全位置自动焊接装置由焊接小车、行走轨道、自动控制系统等部分组成。全位置自动焊接装置的优点就是为了提高焊接质量和劳动生产率、减轻工人的劳动强度。
②表面张力过渡根焊设备如林肯公司开发的STT（The Surface Tension Transfer）CO2气保焊电源技术和设备，以其柔和的电弧，极小的飞溅和极佳的打底焊质量成为管道焊接，特别是打底焊首选的方法之一。在压力管道的焊接中，STT焊是一种廉价、高效的焊接方法。传统的CO2气保护焊不能从根本上解决焊接飞溅大、焊缝成形不理想的问题。而采用波形控制技术的STT型CO2半自动焊机，保证了焊接过程稳定，焊缝成形美观，干伸长变化影响小，显著降低了飞溅，最终结果可减低飞溅达 90%，烟雾达50%以上，以及减低造成变形、烧穿和发热，减轻了焊工劳动强度。由于STT技术的熔滴过渡是依靠液态金属的表面张力来实现的，有其自身特别的采用动态控制的一种焊接方法。因此在焊道上产生的熔池很小且很集中以其优异的性能拓宽了CO2半自动焊在长输管道施工中的应用领域。
③本工程采用焊接技术—预制管线采用STT根焊，埋弧填充、盖面公司仔细收集、研究这两种焊接技术在国家大型工程中的应用及效果。通过多方了解发现，管道自动焊在国外已经应用，在国内还在推广，但技术并不十分完善，并且对防风、管道组对间隙要求较为严格，不太适合海上施工，而表面张力过渡焊接技术在一些重大建设工程中应用且反映较好。公司投入近60万元购买了四台林肯公司生产的STT-Ⅱ焊机和两台DC-400焊机，专门用于此项目。
该工程我们有独立的预制场地，从焊接质量、效率、成本、人员技能方面考虑，结合公司较为成熟的钢管桩埋弧焊自动焊接工艺，我们将现有焊接工艺改进，后方预制管道采用STT根焊，埋弧焊填充、盖面的焊接工艺。该焊接工艺将两个者的优点集合到一起，同时，降低了焊材成本。另外，STT-Ⅱ根焊设备最好配备内对口器，这样，可充分发挥STT焊接的技术优势。通过安装工艺和焊接方法的优化，该项目保证了良好的施工质量和安装进度，并取得了较好的经济效益，为公司今后安装类似管道项目积累了经验。
参考文献：
[1]吴敢生.埋弧自动焊[M].辽宁：辽宁科学技术出版社.2007.
[2]李建军，杜则裕.管线建设与焊接工艺[J].焊接技术.2005年第34卷增刊.
