Page 203 - 现代化工程建设技术与理论创新

第六章 燃气工程施工技术与管理探讨

八、管道自动焊接设备及技术发展建议

（一）提高设备严酷环境下的适应性
通常情况下，大口径管道施工环境较为恶劣，既要在高海拔的高寒地区进行
作业，还要承受较大程度的风、雨、雪等自然条件影响。很多自动焊接设备还存

在着焊接质量不稳定和效率低下等问题，无法满足实际生产需要。为了提升长输
管线安装工程的整体水平，必须做好焊接工艺优化工作，使设备能适应低温与高
温环境。自动焊接设备适应性地提高应从多方面入手：一是通过改进焊枪结构来

保证焊缝成型，降低热裂纹发生概率，对焊接过程中产生的粉尘和气体采取必要
的净化措施以提高焊接安全性，同时采用自动化技术控制整个焊接过程，实现高
效低耗焊接。二是采用合理的坡口形式以及选择合适的保护气体，可有效地减少

热量散失，改善熔敷金属组织状态，从而确保接头力学性能及工艺性能要求。三
是根据不同工况参数调整各部件尺寸，避免应力集中现象出现，防止因局部过热
而导致构件失效或破坏。四是利用有限元软件建立三维模型，模拟分析其温度场

分布规律，确定最佳冷却速度值。将仿真结果应用到现场焊接当中，指导施工实
践，达到预期效果。五是针对不同规格、形状、材质的大口径管道工程段设计专
用焊机，并制定相应焊接工艺方案。另外，需要特别强调一点焊接前必须严格按
照标准开展相关试验研究，才能获得正确结论，为后期的施工提供可靠依据。

（二）研发管道激光 - 电弧复合焊焊接设备及工艺
激光 - 电弧复合焊接技术是利用高能激光束在焊枪末端形成的高温熔池对电
弧进行加热，并通过电弧作用使材料熔化而实现冶金结合。将物理性质、能量传

输性能良好的金属钨作为热源，与具有一定强度和硬度的合金粉末或陶瓷颗粒混
合后再以较低压力填充到焊缝中，能够获得熔覆层组织致密、力学性能优异的复
合接头。在大口径管道自动焊接工程中，激光 – 电弧复合焊接技术可以有效地解
决传统埋弧焊存在的热影响区较大以及易产生裂纹等问题，并且还可提高管道结

构的整体质量，延长其使用寿命。为了提高其使用性能，还应对其进行优化设计。
采用有限元模拟软件 ABAQUS 建立激光－电弧复合焊温度场模型，并分析不同
工艺参数下激光功率、扫描速度、离焦量、送丝角度及搭接率对熔深的影响规律。
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当激光功率密度为 1.08W/cm 时，随着光斑直径增加，熔宽呈线性增大趋势。随
扫描速度增加，熔宽先减小后增大。随送丝角增大，熔深逐渐变浅，且越接近于

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