激光焊接在国内油气管道焊接的应用前景和存在的问题

【字体: 】 时间:2014-07-11 09:01:48 点击次数:

摘要:通过分析激光焊接工艺的优缺点得出,未来油气管道激光焊接技术必将得到广泛应用的结论,但目前还存在许多问题:1、焊接工艺问题,国内还没有完全掌握;国外对X80以上级别管线钢的激光焊接工艺也不成熟;2、焊接装备问题,国内还没有能提供此类设备的生产厂家,国外也只有德国VIETZ公司的VPL系统接近实际应用。

关键词:激光焊接;油气管道;应用;前景;问题

激光焊技术以其焊接热输入量少,焊接速度快、不需要填充材料即可完成等特点,广泛应用在汽车制造、精密加工制造、船舶制造、航空航天等工程领域。在油气管道焊接施工方面也正在进行积极的研究和探索阶段。近年来,随着我国油气管道工程项目的不断增多和未来对环保的要求更加严格,激光焊接技术无疑会成为新型焊接技术之一得到应用和推广。

激光焊接的主要优点一是可将入热量降到最低的需要量,使热影响区的晶相变化减小;二是不需要电极,焊接烟尘降低,污染较小;三是不受磁场影响;四是焊道熔深大。这些优点,使其符合未来人们在焊接工程中的快速、环保的要求。

同时,激光焊接也存在一些缺点:一是焊件与焊炬的位置要求精确度高;二是焊接厚度受焊接设备功率影响大(基本成正比关系);三是焊道冷却快,容易形成缺陷。这些缺点制约着激光焊接工艺的迅速推广应用,特别是在野外作业时,需要解决的问题还比较多,需要经过进一步的焊接工艺研究和试验。

在这一领域,国外已经做了深入的试验和研究。英国、美国、德国、日本等国家的许多机构,都取得了实际的成果。例如:
(1) 德国V I E T Z 公司采用光束功率超过1 5 k W 的光纤激光技术用于管道焊接。这种激光属于固态激光的类型, 它是采用含镱( Y b ) 玻璃纤维作为激光活性介质,并且由二极管进行光学激励。他们用于管道激光焊的V P L 系统是发挥了大功率光纤激光系统,实现了新型的管道焊接工艺。
(2) 英国焊接研究所( TWI ) 采用光纤激光技术在管道焊接工作中, 取得了优异的成绩。L光纤激光是一种固态激光, 其特点是采用含有稀土元素的光学纤维作为发射激光的媒介。
(3)美国EWI、日本川崎重工等都对管道激光焊接技术进行了深入的研究。
(4)激光复合焊接(Hybrid laser welding)是激光焊接主要的应用研究方向。
(5)激光复合焊接的形式多种多样,一般有GMAW+laser,MAG+laser,MIG+laser等。

目前,国外的管道激光焊接试验中,API 5L X80以下级别的钢管焊接,采用激光复合焊接技术可获得优质的焊接接头,而在X80(含)以上级别的钢管焊接试验中,还存在焊接工艺、焊接参数匹配问题。

在国内,管道激光焊接还未进入实际应用领域。在公开的学术报道中,中国石油天然气管道科学研究院开展了X100管道钢的激光焊接试验,该试验仅对X100钢激光焊接深熔模式和传导模式下焊缝的形状给出了结论,距离实际工业应用还有很大的差距。

从国内外油气管道焊接需求来看,更加快速、高效的焊接工艺将在未来得到广泛的应用,而且由于焊接工艺的改革带来的生产效率的飞跃是显而易见的。但是,从我国目前的油气管道焊接设备研发和工艺研究看,我们还没有掌握其焊接工艺和装备制造技术。将来在油气管道焊接方面,我们还可能走引进国外技术设备的路子。这对我国焊接设备制造业来说,无疑是一种鞭策,为焊接设备制造企业提供了又一个竞争的舞台。

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