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螺旋缝埋弧焊在石油工业中的应用

焊接钢管占钢管的社会总需求量的一半以上，在我国的西气东输工程中，钢管作

为运输石油天然气的重要工具发挥着巨大的作用，探讨其加工技术及技术发展方

向显得尤为必要。随着科学技术的发展，连续油管在修井作业、钻井作业、完井

作业中表现出了独特的优势，具有广阔的发展前景。焊接技术作为油管生产中一

个重要工艺环节，决定了连续油管技术普及速度及广度。文中就这些问题进行了

分析。

焊接技术在石油工业中有着广泛的应用并发挥着日益重要的作用。根据现场

作业类别，焊接可以分为五大类：(1)刮泥器（水泥刮）和扶正器翼片的焊接(2)

接箍、浮动设备的焊接(3)套管吊钩的焊接(4)剥皮导线至地面管道的焊接(5)

表层套管、技术套管、油管的焊接。其中，管件的焊接占据着相当高的比例，特

别是在连续油管技术应用以来，焊接就显得愈加重要。

对于连续油管钻井来说，整个钻具组合（BHA）的最薄弱处也就是说危险截

面在焊缝处。近年来，随着焊接技术的发展，连续油管生产厂家应用新技术，改

善了焊接工艺，提高了油管性能。连续油管由过去的“管对管”端面对焊，已

经被螺旋缝埋弧焊技术所替代。螺旋式埋弧焊的直接优点就是焊缝呈螺旋状分布，

大大的提高了油管的轴向强度，连续油管的可靠性也得到了明显的提高。我国自

50年代生产螺旋缝埋弧焊钢管以来，至今已逾半个世纪，但同发达国家同类产

品相比，仍有一定的差距。以下就埋弧焊技术作简单介绍。

埋弧焊技术

1埋弧焊原理及特点——埋弧焊是利用电弧作为热源的焊接方法。埋弧

焊时电弧是在一层颗粒状的可熔化焊接剂覆盖下燃烧，电弧光不外露，因而叫做

埋弧焊。

2工作原理——图-1所示为埋弧焊焊缝的形成过程示意。焊接电弧在焊

丝与工件之间燃烧。电弧热将焊丝端部及电弧附近的母材和焊剂熔化。熔化的金

属形成熔池，熔融的焊剂成为熔渣。电弧向前移动时，电弧力将熔池中的液体金

属推向熔池后方。在随后的冷却过程中，这部分液体金属凝固成焊缝。熔渣则凝

固成渣壳覆盖于焊缝表面。熔渣除了对熔池和焊缝金属起机械保护作用外，焊接

过程中还与熔化金属发生冶金反应，从而影响焊缝金属的化学成分。

埋弧焊时，被焊工件与焊丝分别接在焊接电源的两极。焊丝通过与导电嘴的滑动

接触与电源联接。焊接回路包括焊接电源、联接电缆、导电嘴、焊丝、电弧、熔

池、工作等环节。焊丝端部在电弧热作用下不断熔化，因而焊丝应连续不断地送

进，以保持焊接过程的稳定连续进行。焊丝的送进速度应与焊丝的熔化速度向平

衡。

3埋弧焊的主要优点：

1）所用的焊接电流大，相应的电流密度也大。加上焊剂和熔渣的隔热作

用，热效率较高，熔深大。工件的坡口可以较小，减少了金属填充量。

2）焊接速度高。以厚度8~10mm的钢板对接焊为例，单丝埋弧焊速度可

达50~80cm/min，手工点弧焊则不达10~13cm/min。

3)焊剂的存在不仅能隔开熔化金属与空气的接触，而且使熔池金属较慢

凝固。液体金属与熔化的焊剂间有较多时间进行冶金反应，减少了焊缝中产生气

孔，裂纹等缺陷的可能性。焊剂还可以向焊缝金属补充一些合金元素，提高焊缝

金属的力学性能，满足石油工业特别是井下作业的需求。

4）在有风的环境中焊接时，埋弧焊的保护效果比其他电弧焊方法好。对

环境的要求较低，适合野外作业。

5）自动焊接时，焊接参数可以通过自动调节保持稳定。与手工电弧焊相

比，焊接质量对焊工技艺水平的依赖程度可大大降低。

6)没有电弧光辐射，劳动条件较好，可以较好的满足QHSE要求。

4埋弧焊焊接输送钢管的制造工艺

目前，焊接输送钢管的制造工艺主要有：螺旋缝埋弧焊管工艺、直缝电

阻焊管工艺、UOE焊管工艺。其中螺旋缝埋弧焊管工艺主要生产工艺过程为：拆

卷-矫平-切头-对头焊-剪边及倒角边-螺旋成型-内焊-外焊-焊缝UST检查-飞剪

-肉眼初步检查-手动UST检查-电磁波检查-尺寸初步检查-水压试验-平头及倒

棱-肉眼及尺寸检查-管端电磁波检查-用户检查-称重及测长-标志-装运。螺旋缝

埋弧焊钢管在北美及某些国家已被用作高压输送管道的建设，输送压力已达

8.29MPa，而且至裂性能优于ERW钢管。

3螺旋缝埋弧焊在石油工业中的应用及其概况

由于埋弧