技術(shù)開(kāi)發(fā)項目報告
技術(shù)開(kāi)發(fā)項目報告
項目名稱(chēng)：全位置自動(dòng)焊外焊施工技術(shù)推廣應用
一、國內外現狀、發(fā)展趨勢及開(kāi)題意義
(一)國外相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)現狀、發(fā)展趨勢
20世紀60年代，國際上就開(kāi)始在管道工程中應用自動(dòng)焊技術(shù)，自動(dòng)焊技術(shù)適用于大口徑、大壁厚管道，大機組流水作業(yè)，焊接質(zhì)量穩定，操作簡(jiǎn)便，焊縫外觀(guān)成型美觀(guān)。
國際上大直徑管道施工以自動(dòng)焊接為主，其代表性的管道自動(dòng)焊設備及工藝，當屬美國CRC-EVANS。根焊依然是根本問(wèn)題，據了解，當前配合自動(dòng)焊的根焊方法主要有兩種，一是內焊接機，二是帶銅墊對口器外焊根焊成型。
意大利PWT-NRT設備，是最近兩年才開(kāi)發(fā)的設備，僅應用在法國兩條管道上。
(二)國內相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)現狀、發(fā)展趨勢
20世紀70年代及以前，管道建設中焊接以傳統手工焊方法施工，改焊接方法由于焊接速度慢，焊接質(zhì)量低已不再適宜在管道建設中應用。
20世紀80年代初，管道局引進(jìn)了美歐的手工下向焊工藝，并逐步推廣到大部分施工企業(yè)，質(zhì)量上了一臺階。當時(shí)按焊縫延長(cháng)米統計質(zhì)量，X射線(xiàn)一次合格率達95%以上。該焊接方法已取代了傳統手工焊方法。
目前，全自動(dòng)焊接工藝在國內中石油管道公司長(cháng)輸管道的應用中較多，且發(fā)展趨勢越來(lái)越廣泛。自動(dòng)焊技術(shù)在國內大規模應用是在西氣東輸管道工程中。
(三)與中國石化主業(yè)發(fā)展的關(guān)聯(lián)度
中國石油化工股份有限公司是一家上中下游一體化、石油石化主業(yè)突出、擁有比較完備銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò )、境內外上市的股份制企業(yè);是中國最大的一體化能源化工公司。天然氣勘探開(kāi)發(fā)、開(kāi)采、銷(xiāo)售及后續深加工是中石化重要主要業(yè)務(wù)之一，在中石化能源發(fā)展道路上起著(zhù)至關(guān)重要的作用。中國石化油氣資源大部分分布在東北和西北地區，而消費市場(chǎng)絕大部分在東南沿海和中南部的大中城市等人口密集區，這種產(chǎn)銷(xiāo)市場(chǎng)的嚴重分離使油氣產(chǎn)品的輸送成為油氣資源開(kāi)發(fā)和利用的最大障礙，管道輸送是突破這一障礙的最佳手段。為中國石化在日益激烈的市場(chǎng)競爭中奠定了堅實(shí)的基礎。
(四)項目的創(chuàng )新性
隨著(zhù)管道建設行業(yè)技術(shù)的不斷提高，焊接方法逐步由手工上向焊、手動(dòng)下向焊向半自動(dòng)焊和全自動(dòng)焊方向發(fā)展。而全自動(dòng)焊技術(shù)在國內的發(fā)展還處于起步階段。在西氣東輸等工程中各個(gè)管道建設單位都投入了大量的資金引進(jìn)國內外的全自動(dòng)焊機在工程中進(jìn)行探索和應用。瞻望中國管道建設的前景，除去已開(kāi)工的西氣東輸工程外，中俄管道、陜京管道、西部成品油管道、西南成品油管道、LNG管道、煤漿管道等都已指日可待。加入WTO后，隨著(zhù)國外隊伍的介入，國內市場(chǎng)勢必競爭更加激烈。由于管道用鋼向著(zhù)高強度發(fā)展，需要有許多新的焊接技術(shù)支持，以提高競爭能力。面對日趨激烈的國際市場(chǎng)競爭，要想在管道焊接市場(chǎng)中占據一席之地，必須提高施工裝備和技術(shù)水平，因此，研究管道全位置自動(dòng)焊接裝置對提高我國的管道施工水平具有十分重要的現實(shí)意義。
自動(dòng)焊適用于大口徑、大壁厚管道，大機組流水作業(yè)，焊接質(zhì)量穩定，操作簡(jiǎn)便，焊縫外觀(guān)成型美觀(guān)內在質(zhì)量狀況穩定，這些都是手工焊、半自動(dòng)焊無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前世界上長(cháng)輸管道施工自動(dòng)焊焊接工藝發(fā)展迅速，已投入多個(gè)工程實(shí)際應用。尤其在長(cháng)輸管道的施工過(guò)程中，一個(gè)8臺焊機的外焊接工藝全自動(dòng)焊機組(STT根焊、全自動(dòng)填充蓋面)每天可完成40道焊口的焊接量，不僅提高了工作效率，而且減小了勞動(dòng)強度。
二、目標、內容、技術(shù)方法和路線(xiàn)、技術(shù)經(jīng)濟指標
(一)技術(shù)目標
1、推廣全自動(dòng)焊技術(shù)在大口徑長(cháng)輸管道中的應用。
2、提高管道焊口一次合格率，提高焊接速度，降低勞動(dòng)強度。
(二)技術(shù)內容和技術(shù)關(guān)鍵
由我公司中標的中衛-貴陽(yáng)聯(lián)絡(luò )線(xiàn)工程第1標段全長(cháng)約146.5Km，管材材質(zhì)為X80，直徑為Φ1016mm，壁厚15.3mm，坡口形式為復合坡口、“V”型坡口，管道施工地段較為平坦，部分地段可以展開(kāi)全自動(dòng)焊接的工作形式，焊接設備采用RMS外焊機，總結出一套管道自動(dòng)焊焊接工藝參數。
焊接工藝參數
焊道
根焊 熱焊 填充焊 蓋面焊
焊絲型號
焊絲規格
電壓(v)
行走速度
送絲速度
停留時(shí)間(s)
擺幅(mm)
擺動(dòng)頻率(次/min)
氣體類(lèi)型
氣體比例
氣體流量(L/min)
(三)技術(shù)方法、路線(xiàn)及其可行性分析
管道全自動(dòng)焊接技術(shù)在我公司施工的西氣東輸甘肅段中成功應用，在φ1016×17.5mm管道焊接中平均每天能到達30道,焊接一次合格率達到97%。
為備戰中衛-貴陽(yáng)聯(lián)絡(luò )線(xiàn)第一標段管道工程，在勝利油建培訓學(xué)校組成了一支由高級電焊技師為首的技術(shù)攻關(guān)小組，挑選了16名焊工進(jìn)行了為期3個(gè)月的焊接技術(shù)培訓。摸索出產(chǎn)生焊接缺陷的原因及制定改進(jìn)措施，初步掌握了該項焊接工藝技術(shù)。
(四)技術(shù)經(jīng)濟指標
1、全自動(dòng)焊接工藝管道焊接一次合格率達到97%以上。
2、直徑為Φ1016mm，壁厚15.3mm管線(xiàn)焊接，每日焊口達到40道以上。
三、知識產(chǎn)權狀況
(一)已有知識產(chǎn)權情況(專(zhuān)利號、專(zhuān)利申請號、申請人、專(zhuān)利名稱(chēng))
(二)相關(guān)國內外專(zhuān)利檢索結果(檢索主題詞、檢索數據庫名稱(chēng)、相關(guān)專(zhuān)利號、專(zhuān)利申請號、申請人、專(zhuān)利名稱(chēng))
(三)國內外文獻查詢(xún)結果(文獻名稱(chēng)、來(lái)源、發(fā)表人)
1、文獻名稱(chēng)：STT半自動(dòng)焊+RMS外焊全自動(dòng)焊接工藝在西氣東輸管道工程中的應用，來(lái)源：江漢科技，發(fā)表人：鄭明高。
(四)中國授權或公開(kāi)的相關(guān)專(zhuān)利分析(給出本研究目前是否和國內已公開(kāi)專(zhuān)利相沖突的分析結論，對有相沖突可能的專(zhuān)利，給出專(zhuān)利號、專(zhuān)利申請號、申請人、專(zhuān)利名稱(chēng)，法律狀態(tài)、專(zhuān)利權利要求，提出的創(chuàng )新或規避對策)
(五)國外公開(kāi)文獻和未在中國申請的相關(guān)國外專(zhuān)利分析(概述這些文獻和專(zhuān)利的創(chuàng )新和效果，提出本課題予以借鑒、利用的設想)
四、市場(chǎng)前景分析
(一)國內外市場(chǎng)現狀和需求分析
20世紀90年代初，管道局從美國引進(jìn)了自動(dòng)保護半自動(dòng)焊接設備和工藝。其焊接合格率按焊縫口統計，可以達到95%以上。其優(yōu)點(diǎn)是連續送絲、不用氣體保護、抗風(fēng)性能較強4、5級風(fēng)以下、焊工易操作等。其缺點(diǎn)首先是不能進(jìn)行根焊，需要采用其他的焊接方法進(jìn)行根焊。
目前，全自動(dòng)焊接工藝在國內中石油管道公司長(cháng)輸管道的應用中較多，且發(fā)展趨勢越來(lái)越廣泛。自動(dòng)焊技術(shù)在國內大規模應用是在西氣東輸管道工程中。
中國石化油氣資源大部分分布在東北和西北地區，而消費市場(chǎng)絕大部分在東南沿海和中南部的大中城市等人口密集區，這種產(chǎn)銷(xiāo)市場(chǎng)的嚴重分離使油氣產(chǎn)品的輸送成為油氣資源開(kāi)發(fā)和利用的最大障礙，管道輸送是突破這一障礙的最佳手段。未來(lái)10年內，我國的天然氣管道建設將占第一位，將逐步形成“兩縱、兩橫、四樞紐、五氣庫”的油氣管道輸送新格局，我國已迎來(lái)油氣管道建設的高峰期。
(二)經(jīng)濟效益和社會(huì )效益預測
利用本項目所研究和推廣的各項技術(shù)，是對不同類(lèi)型管道從設計到施工全過(guò)程的施工技術(shù)研究和推廣，最終形成成熟的自動(dòng)化焊接施工技術(shù)，將技術(shù)轉化為生產(chǎn)力，有效地達到工期、質(zhì)量與成本的各項控制要求。通過(guò)對自動(dòng)焊各項技術(shù)的研究、推廣和應用，最終形成標準化的施工技術(shù)，在將來(lái)大口徑長(cháng)輸管道的建造中具有重要的指導作用，在施工技術(shù)支持的基礎上還可以節約工程成本，具有很高的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)，自動(dòng)焊技術(shù)的推廣及應用進(jìn)一步提高我公司長(cháng)輸管道工程施工能力，拓寬了公司長(cháng)輸管道領(lǐng)域的市場(chǎng)范圍，提高了公司在長(cháng)輸管道施工領(lǐng)域的競爭能力。隨著(zhù)綜合技術(shù)的發(fā)展和提高，長(cháng)輸管道自動(dòng)焊技術(shù)的應用必將曰益普及。這對于提高我國管道施工企業(yè)的總體技術(shù)水平，實(shí)現與世界管道建設的接軌，參與國際管道建設市場(chǎng)的競爭有著(zhù)十分重要的積極作用。
五、開(kāi)題條件
(一)技術(shù)準備
2010年底，為備戰中衛-貴陽(yáng)聯(lián)絡(luò )線(xiàn)第一標段管道工程，公司購置了一批STT半自動(dòng)焊機和RMS自動(dòng)外焊機，該外焊機為加拿大生產(chǎn)，底盤(pán)部分為德國生產(chǎn)的阿克塔克移動(dòng)電站。根據該管道焊接工藝規程的要求，組建了焊接技術(shù)攻關(guān)小組，挑選了16名焊工進(jìn)行了為期3個(gè)月的上崗培訓。對STT半自動(dòng)焊機和RMS自動(dòng)外焊機技術(shù)進(jìn)行反復試驗收關(guān)。對焊工進(jìn)行強化訓練，找到了產(chǎn)生焊接缺陷的原因及防止辦法，初步掌握了該項焊接工藝技術(shù)。
(二)人員情況
1、人員表
職責 姓 名 單 位 性別 年齡 職務(wù)
職稱(chēng) 從事
專(zhuān)業(yè) 承擔的主要研究任務(wù)
負責人 張朝輝 勝利油建公司 男 37 分公司經(jīng)理
石油化工 主持項目的研發(fā)及方案論證
技術(shù)
首席 劉明 勝利油建公司 男 電焊高級技師 焊接專(zhuān)業(yè) 主持項目的研發(fā)及方案論證
主要研究人員
種記周 勝利油建公司 男 40 分公司副經(jīng)理 石油化工 指導項目的研發(fā)
方案制定與實(shí)施
王強 勝利油建公司 男 35 分公司副經(jīng)理 石油化工 指導項目的研發(fā)
方案制定與實(shí)施
余波 勝利油建公司 男 28 項目總工
助理工程師 石油化工 指導項目的研發(fā)
方案制定與實(shí)施
祖波 勝利油建公司 女 31 主管工程師 石油化工 負責部分技術(shù)工藝的制定
馮新萍 勝利油建公司 女 39 工程師 石油化工 負責部分技術(shù)工藝的制定
唐杰 勝利油建公司 男 28 助理工程師 石油化工 負責部分技術(shù)工藝的制定
賈林虎 勝利油建公司 男 36 電焊技師 焊接專(zhuān)業(yè) 負責部分技術(shù)工藝的制定
2、負責人主要技術(shù)資歷(完成項目、承擔在研項目及獲獎情況等)：
項目名稱(chēng) 建設單位 任職務(wù) 完成效果
臨濮輸氣管道 管道儲運公司 項目總工程師 優(yōu)良
辛三站密閉工程 勝利石油管理局東辛采油廠(chǎng) 施工經(jīng)理 優(yōu)良
西氣東輸26標段 中石油西氣東輸分公司 項目副經(jīng)理 優(yōu)良
駐馬店-鄭州-洛陽(yáng)成品油管道項目 中國石化銷(xiāo)售有限公司河南成品油管道項目經(jīng)理部 項目副經(jīng)理 優(yōu)良
川氣東送管道工程第七標段 中國石化天然氣分公司 項目總工程師 優(yōu)良
中俄原油管道漠河-大慶段11標段 中國石油 項目副經(jīng)理 優(yōu)良
(三)現有儀器設備及實(shí)驗室條件
序號 設備名稱(chēng) 型號 性能 數量 來(lái)源
1 焊接電源 飛馬特 100Kw 20 購買(mǎi)
2 焊接小車(chē) 12Kw 20 購買(mǎi)
3 焊接軌道 8 購買(mǎi)
4 控制箱 12 購買(mǎi)
5 坡口機 2 購買(mǎi)
6 防風(fēng)棚 自制 5 自制
7 吊管機 25t 2 購買(mǎi)
8 焊接檢驗尺 KB450 4 購買(mǎi)
9 移動(dòng)電站 Hw600 2 購買(mǎi)
10 內對口器 DN1000 2 購買(mǎi)
11 環(huán)形加熱器 2 購買(mǎi)
六、計劃進(jìn)度和考核目標
年 份 序 號 工 作 內 容 試驗規模及應達到的指標 起止時(shí)間
( 月- 月) 試驗地點(diǎn) 驗收方式* 備注 承擔單位及負責人
20XX年 1 總結自動(dòng)焊接在管道建設過(guò)程中的經(jīng)驗教訓，研究完善各項工藝技術(shù) 完成經(jīng)驗總結資料編寫(xiě)，初步制定各項工藝 12月-1月 勝利油建培訓學(xué)校 審查 勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司 張朝輝
20XX年 2 反復試驗，不斷摸索，尋找最佳參數，通過(guò)檢測手段，進(jìn)行缺陷分析 確定焊接工藝參數，分析焊接缺陷及預防措施 2月-3月 勝利油建培訓學(xué)校 審查、鑒定 勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司 劉明
20XX年 3 自動(dòng)焊設備應用于施工現場(chǎng)，電焊工進(jìn)行實(shí)際操作。 焊接一次合格率97%以上，每日平均焊口數量40道。 4月-10月 試驗現場(chǎng) 審查、鑒定 勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司 劉明
20XX年 4 對全自動(dòng)焊技術(shù)的應用進(jìn)行總結完善。 對全自動(dòng)焊技術(shù)應用進(jìn)行技術(shù)總結，并編寫(xiě)資料 11月-12月 試驗現場(chǎng) 審查 勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司 種記周
注：1. 驗收方式指鑒定、評議、審查、其他。
2.按年度寫(xiě)出各年度安排, 跨年度的內容分年度填寫(xiě);負責單位應包括協(xié)作單位。
3.除備注外的各欄目應全部填報。
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