焊接技术的优缺点(6篇)

焊接技术的优缺点篇1

【关键字】长输管道；焊接质量；控制方案

引言

国家经济的发展离不开能源作支撑，因此面对国家经济的飞速发展，能源需求量急剧增加，此时保障能源安全变得特别重要。能源输送方式作为能源安全的重要保障，越来越受到社会各界的关注。管道输送方式具有高效性、经济性、安全性及长距离流体介质运输的特点，因此被广泛应用到能源输送中。截至目前，我国建成的油气长输管道工程有西气东输（二线）、西部管道、中俄原油管道等。依此研究背景，本文就油气田长输管道焊接质量的控制方案进行研究，以期提高我国石油工业的健康发展。

一、优选油气田长输管道焊接设备

油气田长输管道具有长度长、穿越地区地形复杂、作业环境恶劣及作业任务繁重的特点，因此保障油气田长输管道的安装质量非常重要，但此类管道的安装多在条件恶劣的野外环境下进行，那么在选择管道焊接设备时，应选择满足野外作业要求的焊接设备，即应从下列三方面进行重点把握：

（一）设备的环境适应能力强，即长输管道的安装设备要适应最高温度55℃、最低温度-20℃的温度环境，同时也要适应环境海拔及湿度的要求，且所选设备的抗风雨能力要足够强。

（二）油气田长输管道焊接设备与焊接方法的选择要适应管道壁厚度与管道直径的具体要求。

（三）考虑到油气田长输管道安装的作业环境相当恶劣，则应选择持久耐用、体积轻便的焊接设备。

依此规定，我国在进行油气田长输管道焊接时，均会选用逆变焊机，理由是此种焊机设有逆变式焊接电源，因此在满足管道安装条件的同时，还能实现节能省材。

二、优化油气田长输管道的焊接工艺

油气田长输管道具有管径宽、运输距离长及承受高压的特点，因此务必对其焊接工艺进行优化控制，此乃控制油气田长输管道焊接质量的重要步骤。当前，较为常见的焊接工艺有手工向下焊、半自动向下焊两种。与手工焊相比，手工向下焊具有焊接质量高、焊接效率高及适合宽口径管线焊接的优点，且此种简单的焊接操作技术易于掌握，因此多被应用到油气田长输管道的焊接中。半自动向下焊具有熔敷效率高、环境适应能力强的优点，因此也被广泛应用到油气田长输管道的焊接中。实践证实，优选焊接工艺对资源的节省、作业效率的提高及环境适应力的增强具有重要作用，因此能为油气田长输管道的运营安全提供重要保障。

三、落实好技术准备、焊前准备及焊中质量控制工作

（一）技术准备

我国在油气田长输管道的建设方面尚无规范的标准可依，因此在施工之前，参建人员务必全面了解管道建设执行的确切标准，并以此为基础，设计图纸及制定管道施工方案。此外，应建立健全各项规章制度，以适应管道安装的具体要求，注意除了要遵循焊接章程以外，还需编制焊接作业指导书。在正式施工之前，务必组织所用参建焊工参与资格考试，且确保所有焊工均从事资格以内的工作。与此同时，务必重视对材料（焊材、管材等）的检查，以确保用于工程的材料均为合格材料。

（二）焊前准备

焊前准备工作是保障油气田长输管道焊接质量的基础性工作，因此务必予以足够的重视，具体表现在：1.焊口的检查与清理，即检查管口形状、焊件坡口型式及尺寸与工艺规定相符与否，以提高被焊表面的光滑度，同时将坡口侧边5cm之内清理干净，使之呈现出金属光泽。2.钢管对口对管道的焊接质量起着直接性的影响，过大或过小均会产生管道焊接缺陷。钢管对口首选方式为内对口组队，若实际条件不支持此方式，则采用外对口器。3.管道焊接之前，应按规定进行焊前预热，直至温度升至工艺规定的要求后，再进行焊接工作，以使焊接所致的裂纹产生率降至最低。

（三）焊中质量控制

在油气田长输管道焊接的全过程，均应严格遵循下列要求：1.焊中质量控制对焊缝质量起着决定性的作用，因此在此过程，务必遵循焊接作业指导书的相关规定及焊接工艺规程对焊接规范参数的要求，特别要控制好焊接电流，理由是焊接电流过大或过小均会引起系列管道焊接质量缺陷，因此在管道焊接过程，焊工切忌盲目改变规范参数。2.管道焊后的焊缝外观检查时，焊缝尺寸过宽、过高或高低差过大均属焊接缺陷，且此类焊接缺陷均会导致局部应力集中、焊件疲劳度降低、焊缝线能量过大及焊接接头受热过度，从而使机械性能降低，因此务必按规定的焊缝外形尺寸焊接管道，即焊缝余高及焊缝增宽单边均应

结语

油气田长输管道运输对国家经济的发展及能源的正常供给起着相当重要的作用，且若要保障国家资源运输的安全性，则需确保油气运输管道的高质量。众所周知，管道的焊接工艺对管道的整体质量起着决定性的影响，因此在油气田长输管道的安装过程，务必对管道的焊接质量进行严格控制。本文分别从油气田长输管道的焊接设备、焊接工艺方法的选择及焊接质量的控制三方面做了简单阐述。除应从工艺规程方面对油气田长输管道焊接质量进行严格控制之外，还应重视对焊接缺陷的有效处理，以降低焊接缺陷对焊接质量的影响，从而充分发挥油气资源对国家经济发展及社会稳定的保障作用。

参考文献

[1]唐强，王涛，喻美军，兰曾强，王付海.长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施[J].科技视界，2015，07：209+272.

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[3]段瑞峰.长输管道焊接施工常见的焊接缺陷及防治要点[J].科技与企业，2014，20：94.

[4]黄琳，孙晶，孙鹏，张彦楠.非金属复合管在油气长输管道工程中应用的可行性[J].石油科技论坛，2013，06：23-25+65.

焊接技术的优缺点篇2

关键词：无损检测；射线检测；焊缝；缺陷；自动识别

现代无损检测技术在产品质量控制和生产效率提升方面发挥着重要作用，常规无损检测技术包括射线检测、超声检测、涡流检测、磁粉检测等类型[1]，这些检测技术各有优势，适用于不同的应用场合。其中，以X射线检测为代表的射线无损检测技术具有高效、便捷、可定量判定等特点而受到广泛应用[2]。传统的射线检测主要通过胶片成像并判别缺陷，这种方法虽然技术简单、分辨力强，但操作比较复杂、成像过程不好操作、检测效率不高、难以实现自动化。近年来，数字化的射线成像系统应用日益普遍，数字成像的最大优点是便于缺陷的自动化识别，有效提高了检测效率和自动化水平[3]。基于此，本文以焊缝缺陷检测为例，对射线检测的自动识别技术进行了深入的探讨。

1射线检测基本原理

X射线是一种穿透能力极强的电磁波，通过穿透被测工件并检测透射强度分布来反映工件内部结构信息，通过人工或自动分析，可以识别出缺陷的大小、尺寸和分布等情况。当工件内部存在缺陷时，由于缺陷与工件本身的材料往往不一致，因此对X射线的衰减程度是不一样的，通过成像介质在工作的另一侧接收X射线的透射光并记录下来，即可将缺陷的投影尺寸和形状反射成像介质上。射线检测技术常常使用底片作为成像介质，可以取得很高的分辨率，对气孔、夹渣等缺陷有很高的检出率，而且能够准确识别缺陷的性质、数量、尺寸和分布情况。但对于具有方向性的缺陷，例如裂纹、分层，其检出率则与射线穿透的方向有关，如果缺陷方向与射线穿透方向一致，则可能出现漏检。随着现代生产工艺水平的提高，各应用场合都对检测效率提出了更高的要求，例如生产流水线，要求实现自动化实时检测，传统的胶片成像技术显著不再满足需求。在此背景下，数字成像技术应运而生，为射线检测缺陷的自动识别奠定了基础。

2焊缝自动检测的难点

焊缝检测是无损检测的重要应用场景，也是无损检测技术的优势应用领域之一。材料在焊接时，由于工艺技术、设备条件、应力变化、材料结构、尺寸形状等因素的影响，在焊缝中出现热裂缝是十分常见的，而裂缝作为一种极度危险的缺陷类型，一旦在焊缝中发现则要求必须返修。在产品使用过程中，焊接件在高温、高压、腐蚀、疲劳、冲击等恶劣环境下，也很基于射线检测的焊缝缺陷自动识别技术研究孙文斐（济南市计量检定测试院，山东济南，250101）摘要：本文介绍了射线检测的基本原理，分析了射线检测技术实现自动化的难点所在，分析焊缝检测图像的预处理过程和焊缝缺陷的特征提取方法，通过人工智能的方法实现了射线检测的焊缝缺陷自动识别，取得了良好的效果。本文的研究可以为无损检测技术的应用提供借鉴，具有一定的现实意义。关键词：无损检测；射线检测；焊缝；缺陷；自动识别中图分类号：TH3文献标识码：AResearchonAutomaticRecognitionTechnologyofWeldDefectsBasedonRadiographicInspectionSunWenfei(JinanMetrologicalVerificationandTestingInstitute,Ji’nanShandong,250101)Abstract:Thisarticleintroducesthebasicprinciplesofradiographicinspection,analyzesthedifficultiesofradiographicinspectiontechnologytoachieveautomation,analyzesthepreprocessingprocessofweldinspectionimagesandthefeatureextractionmethodofwelddefects,andrealizesradiographicinspectionthroughartificialintelligencemethods.Automaticidentificationofwelddefectshasachievedgoodresults.Theresearchinthisarticlecanprovideareferencefortheapplicationofnon-destructivetestingtechnologyandhascertainpracticalsignificance.Keywords:non-destructivetesting;radiographictesting;welds;defects;automaticidentificationDOI:10.16520/j.cnki.1000-8519.2022.04.007容易出现冷裂缝。考虑到焊接件的生产规模通常很大，要求实时在线检测，因此缺陷的识别过程也必须是自动化的。但是焊缝缺陷的自动识别有一定的难度，这主要是因为自动化识别涉及到图像处理、信号分析、模式识别、人工智能等一系列技术，是一门综合性的交叉技术。在射线检测中，成像介质上接收到的除了透射部分之外，还会包含许多杂乱的散射射线，使图像信噪比降低，图像对比度往往不高，这对于不规则线头缺陷的识别造成了很大的不便。另外，由于焊缝缺陷类型较多，而不同的缺陷类型需要不同的识别算法和特征库，不便于实际应用。

3焊缝检测图像的预处理

检测图像的预处理是指在正式进行自动判别之前，对质量不高的图像进行初步的处理，提高图像质量的过程。X射线检测图像信噪比低、分辨率低、对比度低、灰度不均匀、边缘不清晰，缺陷信息很有可能会湮灭在噪声之中，缺陷判别难度很大。因此在焊缝检测中，通常要对图像进行去噪等预处理。图像降噪包括空间域和频率域两种方法，空间域方法包括领域平均法、中值滤波等；频率域方法包括FFT、小波变换、低通滤波器等。

3.1小波去噪技术

小波去噪技术是基于小波变换理论的，它的数学本质就是对一个母小波进行伸缩和平稳，对特定函数进行最佳逼近。小波变换具有低熵性、多分辨率、去相关性和选基灵活性等优势，因而比传统的FFT具有更好的时频特性，在图像信号处理领域得到广泛的应用。对于射线图像来说，不同尺寸的缺陷在不同尺度中的小波系数也会有不同的体现，因此可以通过小波变换的方法对焊缝图像进行降噪处理。

3.2图像增强技术

图像降噪处理后，虽然噪声得到了一定程度的消除，但原本的图像在边缘区域往往会变得模糊，这将对后续的特征提取带来不良影响。因此可以采用图像增强技术来锐化图像边缘，进一步提高图像的对比度。所谓图像增强，就是根据实际需要，突出图像中的特定信息，同时削弱图像中无用的成分的一种处理过程。目前可以实现图像增强的技术主要包括修整灰度、去模糊、平滑或消除噪声等等方法，这些方法操作简单、效果显著，但在实际的使用中，为了提高图像增强的效果，往往会采用几种方法的组合。

3.3焊道识别

焊缝检测主要针对焊缝区域的缺陷，对其它部位的缺陷不感兴趣。但焊缝射线检测的图像区域往往较大，而区域中绝大部分是背景，焊缝只占了很小的一部分，因此在识别之前必须将识别区域准确地锁定在焊道区域上，这样不仅可以减少其它区域的信号干扰，而且有效减少了处理的数据量，显著提高处理效率。为了快速地在图像中提取出焊道区域，本文采用了基于线灰度曲线的双峰特性提取法，其基本思路是先计算出焊缝区域的大致中心线位置，然后再以这条中心线作为基准，向两边各延伸一定的像素范围作为焊道区域。由于图像会在焊道边缘区域产生突变，在像素曲线中表现为两个峰值，因此在向基准两边延伸的过程中，只要检测到峰值的存在，就可以将该峰值所在的位置作为焊道的边界，从而完成了焊道区域的自动识别。

4焊缝缺陷的特征提取

在一幅检测图像中会有大量的信息，但为了抓住图像最本质的特征，就需要对其进行特征识别。在焊缝检测中，就是要有效地提取出检测图像中的缺陷特征，但重要的特征往往很难识别，因此必须先掌握各种缺陷类型的基本特点。

4.1常见焊缝缺陷的分类

焊缝是一种特殊的材料和区域，它位于两个待焊接件之间，通过高温熔化焊接材料使两个工件连接在一起。由于焊接过程中工艺技术、设备条件、应力变化、材料结构、尺寸形状等因素均不相同，因此可能会出现各种不同的缺陷。根据不同的标准，可以将这些缺陷分为不同的种类，本文按照缺陷的性质不同，将其大致分为裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等五大类。（1）裂纹。裂纹是受到焊接应力和其它致脆因素的影响，在焊接区域的局部地区金属原子结合力遇到破坏而出现的新界面。该界面将原本是一体的材料一分为二，宏观上表现为焊接裂缝。根据裂缝的走势不同，裂缝还可以进一步划分为纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹等等。裂纹多出现于焊道上或热影响区附近，在底片上表现为两端尖状的不规则黑色细线条。焊缝中是不允许任何形式的裂纹存在的。（2）未焊透。按照出现部分的不同，未焊透又可以分成根部未焊透、层间未焊透和边缘未焊透三种。在焊缝中出现未焊透的问题不仅会严重降低焊缝强度和延伸率，还会大大提高裂缝的概率。未焊透在X射线检测焊缝图像上一般表现为规则的黑色线条，多位于焊缝中间，其走向沿焊道方向，边界通常较平直且规则。焊缝中是不允许任何形式的未焊透缺陷存在的。（3）未熔合。未熔合是在焊缝材料与母材之间，或者焊道材料与焊道材料之间未完全熔化并结合的部分。按照出现部分的不同，未熔合又可以分成边缘未熔合、根部未熔合和层间未熔合。未熔合在X射线检测焊缝图像中表现为宽度不一、黑度不均匀、断续分布的条状。靠母材一侧的黑度较高且成直线，另一侧较模糊且轮廓不规则。焊缝中是不允许任何形式的未熔合缺陷存在的。（4）气孔。气孔是熔池中的气泡在凝固过程中未能及时逸出而残留在材料内部而形成的空穴。气孔在X射线检测焊缝图像表现为个圆形或者椭圆形的黑色影像，影像边缘光滑，外形规则，有清晰的周界，在圆形区域中，越往中间位置其黑度越大，越往边缘其黑度越小。气孔分布情况各不相同，既有密集的、也单个的，既有大个的、也有小个的，既有圆形的、也有椭圆形的。（5）夹渣。夹渣是残留在焊缝中的熔渣，根据其形状不同，夹渣可以分为条状夹渣和球状夹渣两种。当图像中夹渣的长宽比大于3时认为是条状夹渣；反之，当长宽比小于或等于3时认为是球状夹渣。夹渣在X射线检测焊缝图像表现为长条状或圆状的、边界有不规则棱角的，黑度均匀且清晰的影像。条状夹渣的延伸方向一般与焊缝走向相同。

4.2焊缝缺陷特征分析

对于不同类型的焊缝缺陷，其X射线检测图像的差异和变化都比较大，这主要是由于不同的焊缝缺陷成像结果不仅与缺陷自身形态有关，而且与射线强度、材料厚度、焊接工艺、焊接位置、发射角度等大量因素有关。焊缝缺陷图像主要有两种，分别为：由缺陷造成的缺陷影像，以及由试件外观造成表面几何影像。焊缝缺陷特征分析，就是要对缺陷图像的形状、尺寸、黑度、分布等信息进行识别，为缺陷类型的判断提供基本的条件。

5基于神经网络方法的焊缝图像识别技术

5.1神经网络概述

人工神经网络（ArtificialNeuralNetwork,ANN）是由大量处理单元相互连接而成的一种网络，它可以对人脑进行抽象、简化和模拟，从而复制人脑的基本特性。因此ANN属于人工智能技术的范围。ANN可以看成是一台简单的处理单元所组成的大量并行分布的处理机，该处理机不仅具有存储和应用经验知识的自然特性，而且可以通过对历史数据的学习快速从外部环境中获取所需信息，因此是是一个大规模的非线性自适应系统。

5.2BP网络的结构设计

在图像处理领域，BP神经网络通常是特征提取和特征识别的过程。网络共有3层，分别是输入层、中间层和输出层。如果将BP神经网络用于识别分类，那么输入节点数则可以根据数据源的维数来确定。对于焊缝检测来说，经过一系列的前期处理之后，得到6维的缺陷特征向量，所以将输入层节点定为6。网络的输出取前文介绍的5类缺陷，因此输出节点数据为5。隐含层的神经元数目与问题的要求、输入/输出单元的数目均直接相关，如果数量过大，会造成学习训练时间过长且误差未必最小，严重时还会出现错误；如果隐含层神经元节点过少，又会导致模型精确性不高。因此本文采用了具有7个节点的隐含层设计方案。神经元上的激活函数采用经典的S型函数，该函数在（0，1）内连续单调可微，满足激活函数的选择要求。使用实际检测到的100个缺陷图像为样本，其中80个用于网络的训练，20个用于网络的验证。试验表明，该模型可以实现对典型缺陷80%的检出率，基本上可以满足生产需求。BP神经网络的参数可以进行调优，经过调优后的网络，其对典型缺陷检出率接近90%，完全满足焊缝缺陷的自动化识别需求。

6结语

无损检测技术是现代检测技术的重要组成部分，而射线检测技术作为无损检测中的常规检测技术之一，在当前和未来一段时期内仍然占据着重要地位。在电子技术和图像处理技术迅速发展的背景下，射线检测缺陷的自动化识别成为一种必然的趋势。借助于各种先进的图像处理算法和人工智能算法，射线检测技术的检测能力将得到进一步的提升，也将成为一种不可替代的重要无损检测手段。本文对射线检测的焊缝缺陷自动识别技术进行了深入的分析，无论是对于射线检测技术的进步还是对于焊接领域的发展都有着重要的现实意义。

参考文献

[1]张立新.无损检测中焊缝X射线底片数字化仪及焊缝图像缺陷检测识别系统[J].西安工业大学学报,2022,41(03):381.

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焊接技术的优缺点篇3

关键词：油田管道输气焊接

随着油田到了开发的后期，砂蜡水稠低等等的问题越来越突出，这对管道铺设的要求也是越来越高，管道施工单位面临着越来越严峻的挑战，油田输送管道都面临着安全问题，管道运行的安全状况与管道材质及其焊缝状态有很大的关系。因此，严格控制焊缝质量，对避免灾难性事的发生具有重要意义。

1管道焊接常见问题及危害

国外研究的焊接证实，在管道焊接的过程中常出现以下的技术问题：

（1）烧穿和不定分解。如果焊接熔池下方未熔化的金属强度不能抵抗它所承受的应力时，就会出现烧穿泄漏现象。随着壁厚增加和熔深减小，烧穿的危险将降低。

（2）氢致开裂。运行管道在线焊接时由于管子内部输送物质的流动造成焊后快冷，促使形成对氢致裂纹敏感的淬硬组织。

（3）焊工造成的不连续性。所谓焊工造成的不连续性是指那些可以由焊工通过一定的技巧加以控制的缺陷，如气孔、夹杂、咬边等。这些缺陷在一定程度上是允许的，而氢致开裂一般是不允许的。

在众多的缺陷造成的破坏形式中，断裂和塑性失稳是管道失效的主要的两种模式。从实践的经验来看，缺陷的深度和长度都大大的影响了管道的极限承载能力，其中深度的影响是十分显著。除此之外，对抗断裂能力影响较大的是管道的焊接部位存在严重的焊接缺陷，特别值得重视的是未熔合、未焊透、错边等，当这些裂纹类缺陷，经过复合变成复合型缺陷时，影响管道抗断裂能力的作用将大大的增大。

2管道焊接质量控制的措施

2.1焊接前的准备工作

（1）材料检查。管材及焊材等，这些材料必须有原始质保书或复印件，有关数据应符合材料相应标准的规定。如果对相关的材料内容有怀疑时，复验结果的各项指标应符合相应标准，领发料应有严格的手续。

（2）焊前准备。焊口检查清理，被焊表面应均匀、光滑，不得有磨损、油脂、起鳞、油漆、铁锈、渣垢等和其他影响焊接质量的有毒物质；钢管对口，钢管的对口优先采用内对口器组队，在无法应用内对口器对口时，可用外对口器。对口间隙过大或者过小，焊接时容易烧穿或者熔化不良。焊前预热，预热对于防止低温裂纹及应变脆化裂纹的效果最明显，通过预热，可以降低焊接接头的冷却速度，促进扩散氢的排放，有效地防止氢致裂纹的出现。

（3）焊缝成形。焊缝尺寸过高、过宽、高低差太大等都属于焊接缺陷，这些缺陷造成局部应力集中，降低焊件的疲劳强度，焊缝线能量大，焊接接头过分受热，从而降低机械性能。

2.2提高石油管道焊接技术水平

管道运输是石油、天然气的一种大规模而经济的输送方式。其特点是经济、安全和不间断。由于管道运输的有效性，管道不只是用来输送石油和天然气。在公路、铁路、海运、空运和管道这五大运输方式中，管道运输被认为是最为经济、简单的一种运输方式。特别是对于石油、天然气等流体来说更为有效。国内外对中、高强度级别管道的焊接研究，从焊接设备、焊接材料和焊接工艺上均有突破性进展，开发了管道全位置自动焊机、管道专用下向焊焊条、自保护药芯焊丝及实心焊丝等焊接材料。我国对输气管线环焊缝焊接工艺的研究，大多注意常规力学性能指标，未对潮湿的气候条件（相对湿度>90%RH）、抗氢致裂纹和硫化物应力腐蚀性能进行系统的试验研究。为保证输气管线环焊缝质量的可靠性，开展对高强度长距离输气管线环焊缝焊接工艺系统的研究是非常有必要的，研究的成果直接用于工程实际，为输气管线的施工建设提供技术数据及技术支撑。随着管线钢级别的不断提高，管线钢在材料加工制备、成分、组织结构和性能或使用性能这四个要素之间进行了有机结合，使高强度管线钢具备了高强度、高韧性及耐腐蚀性。不仅要求管线钢和焊缝具有高的强度，而且还要求应具有良好的韧性、疲劳性、抗断裂性和耐腐蚀性。

（1）焊接接头的力学性质。由于采用的焊接材料本身是管道专用焊接材料且具有抗风、抗湿度及优良的操作工艺性能，适当的焊接工艺参数和技能合格的焊工，在很大程度上保证了环焊缝的断口的质量，因此该四种工艺均能保证焊缝的质量。

（2）环焊接头金相组织及硬度。组织决定性能，在焊接过程中，选择合适的焊接热输入和严格控制层间温度，避免了环焊接头粗大组织的发生，从金相组织方面保证了环焊接头的性能。

（3）环焊缝抗SSCC性能。随强度级别提高，产生应力腐蚀的倾向变大。与强度有密切关系的是硬度，为防止硫化物应力腐蚀，硬度极限为248HV。钢中合金元素对应力腐蚀影响较为复杂，随碳当量的增加，产生SSCC的倾向增大。

2.3完善质量控制体系

（1）研究并改进现有根焊焊接工艺，确保环焊缝质量。这是因为在整个焊接流水作业中，影响质量和速度的决定因素是根焊，面对大口径厚壁管线的建设，推进STT型CO2气保护逆变焊机及其他先进焊接工艺在根焊中的使用。

（2）以手工焊为基础，推广使用半自动焊，逐步实现管道的全自动焊接，鉴于手工电弧焊固有的简便灵活、适应性强的特点，仍是十分重要的焊接手段。但是，为适应未来管道施工市场的发展要求，掌握全自动焊接技术已势在必行。

（3）体系推进，培训先行，科学创新培训方法。焊工死板的授课方式、单调的培训形式起不到良好的培训效果。针对诸多培训中的因素，从追求实效的角度，科学合理地创新培训方式。减少培训人数，化整为零，管道施工一般都有时间紧任务重的特点，采取小课堂的方式，一次培训内容，安排几个小组轮流开展，既不影响施工，又能够实现互动式交流，化整为零，效果更佳。

3管道焊接的建议——加强监测

对表面缺陷可用磁粉法、涡流检测法或渗透检测法来检测，而对内部缺陷则可用X射线检测法或超声波检测法进行检测。

（1）射线检测。射线检测是管道环焊缝检测的一种主要手段，发展较早，技术较成熟。其主要优点是灵敏度高，工作效率高，一次曝光就可以完成一条对接环焊缝的检测工作。

（2）超声检测。超声检测的灵敏度比射线检测的灵敏度高得多，如果检测方法得当，超声检测甚至能探测出闭合的裂纹。

管道环焊缝射线检测的发展趋势是：检测信息采集数据化、设备自动化和检测信息实时显示。

4结束语

石油管道作为石油运输中最为方便快捷，经济有效的运输途径，其施工常见问题的研究十分重要。石油管道需要运行的时间比较长，适应的环境比较复杂，承受的强度腐蚀较为严重，所以需要提高焊接技术。此外，任何一项工程的建设，都是以安全为主，推进HSE在石油管道中的应用，十分有必要。相信在不久的将来，石油管道的施工建设技术将越来越成熟。实践证明，只要严格遵守焊接工艺规程和上述的要求，就能焊接出一条高质量的长输管线。

参考文献：

焊接技术的优缺点篇4

关键词：焊接；油气管道；施工；应用

【分类号】：TE988.2

随着能源产业的发展，我国在调整产业结构，尤其是能源产业的过程中，对于管道工程进行了大力改革和优化。但在相比广阔的国土和严重的资源分布不均衡而言，还需要继续加强油气管道建设。其中需要强调的则是油气管道的焊接技术，焊接技术的好坏直接影响油气管道的建设质量和建设效率，并且间接影响能源产业的发展。因此，需要加强对油气管道焊接技术的研究，为进一步的扩大油气管道建设范围和建设里程作好技术准备。本人参建的南疆天然气利民管道喀什-泽普二标段、和田河气田产品气外输管道工程都采用纤维素型焊条手工根焊+自保护药芯焊丝半自动热焊、填充焊、盖面焊，使用焊材均为：E6010高纤维素钠型药皮立向下焊条及E71T8-Ni1J自保护药芯焊丝。以上两个工程一次焊接合格率均达到了95%以上，和田河气田产品气外输管道工程还获得了2014年度全国优质焊接工程奖。通过实践的学习与理论上的深造，本人针对焊接技术在输油管道中的应用作了相关的探索。

油气管道的焊接材料

油气管道的焊接和一般的焊接技术有所相同，但也存在差异。不仅是因为油气管道的焊接口径更大，要求更高，也是因为油气管道的用途特殊，其对焊接的质量要求更高。在焊接材料方面，具体而言主要是包括了焊条、焊丝和保护气体等三种。

（一）焊条

在油气管道中，因油气管道一般是长距离输送，因此焊条多采用全位置下向焊焊条或者是传统型的低氢型焊条。而全位置下向焊焊条又可以分成两大类：一是高纤维素型的，其特点是性能好、熔渣量少，并且能有效的防止了熔渣和铁水的下流。其适用范围是根焊和热焊，并且具有单面焊而双面成型的效果；二是铁粉低氢型下向焊条，其特点是凝固速度快，铁水的流动性和浸润性都较好，并且焊后韧性好，具有良好的抗裂性。其使用范围是下向焊接。

（二）焊丝

在油气管道中，焊接常用焊丝主要是实心焊丝和药芯焊丝。而实心焊丝又可以分为两类：一是用于埋弧焊的焊丝，一是用于熔化极活性气体的保护焊丝。在埋弧焊中所用实心焊丝又继续进行区分，如低锰焊丝、中锰焊丝、高锰焊丝等。这几种焊丝的使用范围和搭配的材料都是不一样的，其最终的效果也是不同的，如低锰焊丝和高锰型熔炼焊剂的搭配就可以实现低碳钢的焊接。药芯焊丝则是具有熔敷速度快，焊接效率高，成型美观，综合成本低等特点。其与其他焊丝相比，其电弧更软、并且飞溅较小。因此，其被广泛的应用在长输管道焊接之中。而药芯焊丝同样可以分成两种，一是气保护型药芯焊丝，一是自保护型药芯焊丝。两者的使用范围不尽相同，在油气管道建设中，使用更普遍的是自保护型药芯焊丝。

（三）保护气体

油气管道焊接中多是采用二氧化碳气体或氧化性混合气体等气体来保护焊，其中包含了Ar等惰性气体。惰性气体的作用在于在焊接过程中将电弧与熔化金属周围的空气分开来，避免空气中的有害气体影响电弧的稳定，以及防止液态金属的污染。而其中的二氧化碳等非惰性气体的作用则是通过高温产生化学反应，从而保护焊和液态金属。当然，需要注意的是，惰性气体在使用过程中同样会对焊接接口产生危害，如二氧化碳作为保护气体时，在电弧和高温作用下分解的氧气和二氧化碳会使铁氧化并出现气孔。但是这一危害也是可以解决的。因此，在焊接中，保护气体的成分和量的多少都会对焊接产生影响，不同的成分和流量会有不同的结果，应注意保护好细微的数据差别，这对提高焊接质量具有十分重要的意义。

油气管道的焊接技术

油气管道的焊接所使用的焊接技术是比较多的，由于油气管道铺设的环境和条件各不相同，因此需要针对已有条件和相关的地理背景进行方法选择，并能熟知方法的优缺点，以及时做好相应的备选方案。在油气管道建设中，具体有以下几种焊接技术：

（一）手工焊条电弧焊接技术

油气管道焊接中的手工焊条电弧焊接技术具有灵活方便、适应性较强的特点。随着科学技术的发展，这一技术在熔敷效率和相关性能上都有着很大的改进，能较好的满足当前的油气管道建设需求。在实际焊接中，一般采用纤维素焊条或者是低氢焊条，这两种焊条的优点在于他们良好的结合性。并且，纤维素焊条所具有的根焊适应性，依旧不是其他焊接技术所能媲美的。

（二）手工钨极氩弧焊接技术

油气管道建设中的手工钨极氩弧焊接技术一般使用于压缩机等设备的焊接，或者是管道较小、管壁较厚的管道的焊接。其优点在于焊接质量较高，且背部无焊渣。需要特别说明的是这种焊接技术要求在焊接前对坡口进行严格清理，确保无异物，并且做好焊接中的防风准备。

（三）自保护型药芯焊丝半自动焊接技术

这种焊接技术兴起时间并不长，其初次使用在1996年。但其优点十分明显，即操作灵活简单，效率较高，且具有良好的环境适应性和焊接合格率。此外，其高焊接质量和高焊接效率使其成为了我国油气管道焊接中常用的、重要的焊接方法。

（四）气体保护焊接技术

气体保护焊接技术主要是指二氧化碳气体保护焊接技术，其是随着焊接电源等技术的改进而逐步兴起。在解决了电源问题和熔滴和电弧形态的控制等问题后，二氧化碳气体保护焊技术的飞溅问题已基本解决。这种焊接技术主要特点在于操作灵活，易于掌握，并且具有良好的坡口适应性，其焊接质量和焊接效率也是比较高。需要注意的是其受风的影响较大，因此，需要加强防风措施。此外，还需要注意对口间隙的均匀一致，否则在后继工序中会出现多种缺陷。

（五）自动焊接技术

自动焊接技术主要是指利用焊机进行工作，其主要的优点在于效率较高，减少了人工操作。自动焊接主要使用于根焊、填充焊以及盖面焊等方面。在自动焊接技术中又主要分为两种，一是自动根焊技术，一是自动单面焊双面成型根焊方法。两种方法的使用范围是不一样的，并且形成的效果也有差异，因此需要在使用前对这两种方法进行区分和了解。

油气管道的焊接工艺和具体事项

焊接技术在油气管道施工中的应用不仅需要对焊接材料和焊接方法有一个清晰的了解，此外还需要结合理论与实际，深入探讨焊接技术在油气管道建设中的具体应用，从而分析其应用的技巧和需要注意的事项。

（一）焊接接头的坡口

在实际施工中，油气管道的焊接常采用30°V型的坡口，其优点在于适合手工焊接。当然，具体的坡口选择是根据施工环境而来的，当出现大口径的厚壁钢管而言，其焊接量较大，需要填充的金属较多，因而不采用手工焊接，也就不适合30°V型的坡口，大可以采用23°V型的坡口。

（二）预热与层间温度

在油气管道焊接中，预热的目的主要是借助温度缓解钢材的受力状况，和降低焊道的冷却速度来防止根部出现冷裂纹等缺陷。而预热的温度控制则是需要根据焊接材料的具体型号和不同材质，管道的大小和厚度，以及材料中的含氧量等因素来确定。如果是多层焊接还需要考虑邻近区域的冷却速度。多层焊接中的层间温度应与预热温度相同或相近。

（三）焊接线能量和后热处理

在油气管道焊接中，焊接线能量的确定是一个比较复杂的过程，其需要考虑的因素较多，如管道的性质和相关属性，如预热和层间温度的控制，如焊接技术的具体选择和可能造成效果，等等。而对于后热处理而言，其仅存在于高寒地区。当预热和层间温度作用较小时，则需要进行热处理和后热处理。

总结

综上所述，焊接技术在油气管道施工中应用较为普遍，技术较为成熟，针对不同的环境和焊接要求都有着一系列不同的焊接方法和注意事项。但需要注意的是，针对环境变化的多样和地理背景的复杂，还需要进一步加强相关研究。

参考文献：

[1]郝保强，刘宝东.焊接技术在输油气管道施工中的应用[J].内蒙古石油化工，2013，21（23）：112-114.

焊接技术的优缺点篇5

1、无损检测方法

常见的无损检测方法包括：外观检查、X射线检测、超声波检测、磁粉检测和涡流检测等。为了得到准确的检验结果并有效的指导后续焊接工艺，需要对焊缝内缺陷的具体类别和位置做进一步确定，以往的评定方法从审阅胶片到监测工业电视都以人工评定为主，该方法主观性强，自动化水平低，劳动强度大，且当检测人员遇到质量较差的缺陷影像时很难对其做出正确的分析和辨识。

为了保证检测过程的客观化、科学化和规范化，许多专家学者提出将X射线检测图像进行数字化处理，利用图像处理技术增强检测图像的质量，并通过计算机评片的方式实现焊缝缺陷的自动识别。

X射线缺陷检测根据X射线在缺陷区域产生异样能量衰减的原理，通过胶片感光或者增强器显影等可视化的方法来判断工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置和大小。

2、基于图像处理技术的缺陷检测

从X射线焊缝缺陷检测已有的研究来看，利用分割、聚类等图像处理算法进行缺陷分割检出的方法居多，国内外学者对此纷纷提出了很多卓有成效的算法，如：背景消除法、波形分析法、阈值分割法、数学形态学方法、聚类法和基于模版匹配的相似缺陷检测法等。

在焊缝缺陷的实时检测中，文献[1]针对厚壁工件在检测中实时性较差和图像信噪比低的问题，提出了基于双阈值分割背景消除法和平行焊接方向波形分析法，并通过算法融合的方式实现了焊缝缺陷的自动检测，实验表明该方法对每张图像的平均处理时间为17ms，能够满足在线检测系统对实时性的要求。文献[2]针对检测图像中焊缝和缺陷难于准确检测的问题，通过列灰度波形分析法确定了焊缝边界和缺陷所在的局部区域，并通过分水岭算法和Beamlet变换实现了缺陷的检测提取。阈值分割是较为常见的图像分割方法，比如：直方图阈值法、ostu算法、迭代法和自适应阈值法等。文献[3]介绍了分区域自适应中值滤波方法，作者根据图像不同区域灰度变化的特点进行不同方向上的一维中值滤波，弱化缺陷模拟出背景图像，然后采用合适的阈值从背景相减的图像中分割出了缺陷。

国外学者对此也进行了大量的研究，针对以普通“明确集”理论为基础的经典图像处理方法在检测低对比度的微小缺陷时效果差的问题，文献[4]通过使用局部图像特征的模糊推理方法实现了图像滤波，实验表明该方法在缺陷检测方面近乎于人类视觉水平。Alaknanda通过合适的阈值选取后利用Canny算子确定了焊缝缺陷边界，并采用数学形态图像处理的方法实现了缺陷检测[5]。

3、基于模式识别方法的缺陷识别

随着机器视觉技术与模式识别技术的发展，计算机智能识别技术在焊接检验领域的应用研究取得了很大的进展，如何利用图像中的特征信息进行缺陷类型识别成为了研究的热点，诸如专家系统、模糊分类、支持向量机和神经网络等方法均已被应用到了焊缝缺陷的识别中。

文献[6]采用产生式结构，通过收入大量焊缝缺陷分析的知识，构造了焊缝缺陷识别的专家系统，该系统具有半自动式的知识获取和维护功能，可随着系统的使用而提高缺陷识别的准确率。文献[7]从专家、教科书和国际标准中收集知识并组建了知识库，该系统在油气管道检验中可以识别11种手工电弧焊的焊接缺陷。文献[8]针对面积较小或空间对比度较低的缺陷识别困难的问题，提出了一种基于图像空间特性的模糊识别算法，在石油焊管的在线检测中实现了5种焊缝缺陷的识别，取得了良好的应用效果。

4、支持向量机算法的发展现状

支持向量机算法源于Vapnik在1995年提出的用于解决模式识别问题的支持向量方法，该方法从训练集中选择一组特征子集（支持向量），使得对特征子集的线性划分等价于对整个数据集的分割。此后，对支持向量机算法的研究主要集中在对非线性二次规划问题的求解和建模参数的整定。

利用标准二次型优化技术求解对偶问题的方法，是经典SVM训练算法慢及受到训练样本集规模制约的主要问题，目前提出了许多改进算法，主要从如何处理大规模样本集的训练问题和训练算法的收敛速度等方面改进的，主要包括：块算法、分解算法和SMO算法。

文献[9]提出的块算法，对于给定的样本通过迭代方式逐步排除非支持向量，将矩阵的规模从训练样本数的平方减少到具有非零Lagrange乘子的样本数的平方，从而降低了训练过程对存储容量的要求。分解算法将二次规划问题分解成一系列规模较小的二次规划子问题进行迭代求解，是目前有效解决大规模问题的主要方法，Joachims利用这些方法实现的SVMlight是目前设计SVM分类器的重要软件。由Platt提出的序列最小优化（SMO）算法把一个大的优化问题分解成一系列只含两个变量的优化问题，两个变量的最优化问题可以解析求解，因而不需要迭代地求解二次规划问题。针对随时间序列获得的学习机，Cauwenberghs提出了用于模式识别的增量减量式学习方法。此外，还有基于经典算法的在线式算法和各种缩减算法。

针对SVM建模参数整定的问题，部分专家学者采用智能优化算法进行参数寻优，有学者采用粒子群优化算法进行模型参数整定，相比于经典SVM方法和Bp神经网络方法具有更高的识别精度。随着对SVM研究的深入，人们提出了一些SVM的扩展算法，这些算法通过增加函数项、变量或者系数等方法使公式变形，产生出有某一方面优势或者有一些应用范围的算法。Suykens为了减少SVM的计算复杂度，采用最小二乘系统作为损失函数代替了传统的二次规划优化方法，提出了最小二乘支持向量机（LS-SVM），由于将优化问题转化为了解线性方程组的问题，该方法具有较快的运算速度。

通过计算机进行焊缝缺陷的自动检测、识别是自动化技术进步的趋势，其客观性、快速性和经济性是人工评片所无法比拟的。建立一个准确率高、实时性好的焊缝缺陷识别系统，是研究人员一直追求的目标，将有助于帮助检验人员及时的发现缺陷，提高焊管的检验效率，使得检验过程更加规范化和科学化。

[注：本论文受以下基金资助：陕西省自然基金项目（2013JQ8049），陕西省教育厅自然科学专项（2013JK1077），中国石油科技创新基金研究项目（2014D-5006-0605），西安石油大学博士科研启动基金（2013BS006）。]

参考文献：

[1]邵家鑫，都东，石涵，等.基于厚壁工件X射线实时成像的焊缝缺陷自动检测[J].清华大学学报（自然科学版），2013，53（2）：150～154.

[2]张晓光，孙正，胡晓磊，等.射线检测图像中焊缝和缺陷的提取方法[J].焊接学报，2011，32（2）：77～80.

[3]周正干，赵胜，安振刚.基于分区域自适应中值滤波的X射线焊缝图像缺陷提取[J].航空学报，2004，25（4）：420～424.

[4]LashkiaV.DefectdetectioninX-rayimagesusingfuzzyreasoning[J].ImageandVisionComputing，2001，19（5）：261～269.

[5]AlaknandaRS，Anand，PradeepK.Flawdetectioninradiographicweldimagesusingmorphologicalapproach[J].NDT&EInternational，2006（39）：29～33.

焊接技术的优缺点篇6

【关键词】铝/铜；异种材料焊接；研究现状

一、铝/铜熔化焊

在铝/铜异种材料焊接类型中，铝/铜熔化焊是目前应用较为常见的一种，主要包括MIG焊、TIG焊、埋弧焊、激光焊气焊以及电子束焊等方法。由于铜和铝的熔点相差较大，在其熔化焊过程中，通常难以将其焊接在一起，因为经常会出现铝熔化了而铜还处于固态，从而不同程度地加大了焊接难度。此外，由于Al极容易被氧化，生成致密的氧化层，阻碍了铜和铝的进一步反应，加上Al氧化膜中含有一定量的吸附水和结晶水，容易在焊缝中产生气孔等缺陷。因此，在采用铝/铜熔化焊时，焊接过程极易产生脆性的CuAl3相，从而降低了焊缝之间的粘合度，这就需要相关人员在焊接时，必须充分考虑焊接方法和工艺以及铝与铜在熔点等物理性能上的差异，通过控制焊接温度与焊接时间来控制焊缝金属中铜的含量，并防止铝、铜氧化，以降低形成金属间化合物对接头强度和塑性的影响。

二、铝/铜摩擦焊

一般情况下，摩擦焊可以根据焊接温度分为低温摩擦焊和高温摩擦焊这两种类型。低温摩擦焊的加热温度在460～480℃范围内，才温度低于铝/铜共晶温度548℃，从而不仅能够有效地防止脆性金属间化合物的生成，还能够保障焊接过程中接口处的塑性达标；而高温摩擦焊的焊接温度可达到660℃，接近Al的熔点，焊接速度明显加快，然而，由于温度高，在焊接时必须采取封闭加压方式措施来防止铝接头处产生变形流失以及铜和铝铜件受压失稳，同时，在此温度阶段有利于脆性Al，Cu间化合物和氧化物的生成，应施加顶锻压力挤出脆性物质，确保焊接质量。对于尺寸较大、薄壁且承受一定载荷的铝/铜焊接件焊接时，难以保证尺寸精度，因为铝的刚性差、强度低，并且在焊接过程中容易发生扭折、变形甚至断裂等。

三、铝/铜压焊

由于铜与铝都属于面心立方结构的金属，具有良好的塑性和延展性，因此，采用压焊方法来进行铝/铜异种材料的焊接可得到质量优异的铝/铜接头。同时，压焊过程中由于采用铜-铝过渡接头，可避开铜与铝熔焊存在的问题，将异种金属的焊接转变为铜与铜、铝与铝之间的同种金属焊接。压焊工艺简单，易于操作，能够得到质量良好的焊接接头，比熔焊更具优势。压焊主要包括冷压焊和热压这两种，其中冷压焊是在室温下进行的，而热压焊是在高于室温100～300℃的温度范围内进行的。采用冷压焊方法焊接时，在压力作用下将Al表面的氧化物或其他污染物破碎并排除，铝与铜的结合面不产生与熔化和凝固相关的焊接缺陷，也不发生熔化。采用热压焊时，一般在焊前不要求对接头处进行清洁，同时要求焊接加热温度低于铝/铜的共晶点，铝、铜母材不熔化，在压力和温度的作用下，接头中形成Al-Cu机械混合带，增大压力改善微观组织，可细化化合物，提高接头强度。

四、铝/铜钎焊

由于铝/铜钎焊具有变形小、周期短操作方便、设备简单、生产成本低及加热温度低等特点，决定了其成为未来铝/铜异种材料焊接技术的研究热点。同时，由于铝/铜焊难以去除铝氧化膜必须使用腐蚀性焊剂，钎焊助焊剂残留物吸湿后形成的电解质，形成了强烈的腐蚀性，铝/铜电极之间的电位差大，容易造成腐蚀。此外，CuAl2的电极电位高于铝的电极电位，容易发生晶间腐蚀，铝、铜原子的扩散，易脆易熔铝低，析出的CuAl2熔点在关节共晶的形成，导致接头强度较低。为了阻止铝、铜原子直接接触形成脆性化合物，同时，为了避免强腐蚀性磁通必须在铝表面涂有一层金属，铜钎焊引起的腐蚀问题，因此，腐蚀性或无腐蚀性的焊剂可用于改善关节的强度和耐腐蚀性。此外，对于镀层金属可供选择的有Mo、Ti、Ni等，铝/铜钎焊主要涉及到电阻钎焊、直接钎焊、扩散钎焊、超声波钎焊等方法。

综上所述，目前，铝/铜异种材料焊接技术尚处于发展阶段，各方面性能有待进行更深层次的探讨，接头质量有待于进一步提高。由于这种技术还不能同时满足高抗腐蚀性、高强度、低成本和工艺简捷等要求，因此现有铝铜的压力焊、熔化焊和钎焊等工艺还有待于进步完善。在进行铝/铜异种材料焊接时，必须综合采用如扩散焊、摩擦焊及冷压焊等焊接方法，切实地提高焊接接头的质量，以便更好地满足当今工业发展需求。

参考文献

[1]陈延辉，汪宁，王生希．电器开关行业中铝铜焊接研究的可行性分析[J]．电气制造．2008（8）

[2]潘雄．到2022年我国有9种矿产资源严重短缺[J]．功能材料信息．2008（2）