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自动焊国产化走进全新时代
  新闻来源:石油商报 2015-03-26 14:43  

  在管道焊接工地,将钢管固定后,一个焊接小车围绕钢管自行转动,对管道接口进行平、立、仰全方位自动焊接。与传统焊接工艺相比,这种焊接方式不仅可以极大地降低焊工的劳动强度,而且焊接速度更快,质量更稳定,一次合格率更高,且更易操作。这一代表目前管道施工最先进技术的自动焊,以前我国只能靠进口,中国石油管道研究院改变了这一状况。   

  春节过后,一场瑞雪降临华北,预兆着一个新的丰年起步走来。

  位于河北廊坊开发区的中国石油管道局研究院实验基地,电气工程室几名科技工作者全然忘却了室外的寒风凛冽,一个个忙得火热,他们正在研制一种自主创新设计的电路板。该电路板是新研制的全自动焊接装备主控板的重要组成部分。而这群科技工作者正在组装的自动焊装备,将为我国长输管道施工带来全新的改变。

  自动化是发展趋势

  作为发展趋势,自动焊在发达国家使用比例达85%以上,而我国尚不足5%。  

  当前,我国长输油气管道朝着高钢级、大口径、高压力方向发展,管道工程建设的要求越来越高。

  据管道局副总工程师薛振奎介绍,随着X80、X90甚至X100等高钢级钢管的应用,眼下盛行的半自动焊已经无法满足相应的技术要求。为达到施工高效率高质量,数字化、自动化、智能化焊接技术无疑是长输管道焊接的发展方向。

  作为我国油气管道建设的领军者,掌握国内管道焊接最前沿技术,推动管道施工向更高速更优质方向发展,是管道局必须承担的使命与责任。这种前沿技术就是自动焊。

  自动焊最早出现在上世纪60年代的美国和苏联,中国石油管道研究院于上世纪90年代初开始研究该项技术,较早的成果有PAW2000,1998年在河南义马至郑州的煤气管道施工中首次亮相。之后,又研制出升级版的双焊炬PAW3000。两项新技术相继在西气东输一、二、三线,陕京三线,印度东气西输,中哈中俄等国内外重大油气管道工程中应用。

  然而,因受理念、技术、成本等多重因素影响,自动焊在我国管道工程建设中长期未得到大规模推广,美欧发达国家领先了我国一大截。数据显示,目前全球自动焊累计里程已超过15万公里,而我国只有2600公里。在近10年的新建管道中,发达国家自动焊使用比例达85%以上,而我国尚不足5%。

  这样的差距,需要我们迈开大步追赶。

  国产化是必然选择

  国产自动焊要想追赶甚至超越世界一流,必须走自主创新之路。  

  管道局曾引进过国外的自动焊装备,不仅价格昂贵,后续服务成本高,而且国外公司始终对核心技术保密封锁。要想摆脱这种受制于人的被动局面,自主创新,别无选择。

  管道局自主创新自动焊研究虽然起步稍晚,但追赶世界一流的步伐一经启动,越走越快。PAW2000和PAW3000最近一次规模性使用是在2013年的西气东输三线3标段。当时,这些装备与国外先进产品同场竞技,成绩不菲。管道局总结了3标段的施工经验后,又紧锣密鼓地研制了新一代自动焊装备——CPP900诞生了。

  “CPP900包括坡口机、内焊机和外焊机,它不是在PAW3000基础上的简单升级,而是一种全新的设计与制造。”管道局研究院施工装备研究所所长张峰介绍。

  一个自主研发的新装备,只有掌握了核心技术,才能真正拥有。主控板是自动焊的大脑,是核心技术。老型号自动焊的主控板是从国外采购的,价格、时间、技术均受制于人。而CPP900主控板的电路板是管道局技术人员自己设计的,控制程序也由他们自己编写。

  “主控板的软硬件都是我们自己设计的。如果别人想仿制,可以随便拍照,但核心技术带不走。”张峰自信地说。

  除了自己设计出主控板,技术人员更大的突破是CPP900实现了焊缝自动跟踪功能。该技术可对焊枪姿势进行全过程检测与精准调节,使焊缝不易出现缺陷,保证焊接的精度和质量。

  焊缝自动跟踪是一项更难的技术,此前世界上只有美国CRC公司掌握该技术。CPP900对该技术的突破,让国产自动焊更加智能化、自动化。

  除了这些关键技术,CPP900的焊接小车、电源、导向轨道等都进行了重新设计。其中,触摸屏式的控制面板成为设备的标配。以前,如果想修改主控板内的焊接参数,需要专业技术人员用笔记本电脑连接设备进行操作。如今的CPP900,焊工可以根据不同的现场环境,随时在触摸屏上修改存储焊接参数。这使整个控制系统的适应性更强了。张峰为此感叹:“每一个新设计都倾注了技术人员的心血。”

  这些心血换来了令人瞩目的成就。在试验操作中,CPP900坡口机的坡口尺寸误差、坡口平面度误差与目前世界最先进的美国CRC坡口机同步,而CPP900的单口加工时间更短;内焊机与CRC性能参数同步,而单口焊接时间更短,自动爬坡能力更强;外焊机性能达到CRC水平,而对口间隙与坡口误差适应性更宽。

  一系列的实验数据显示,CPP900的整体性能已达到CRC水平,有些能力甚至超过了CRC。

  产业化是未来方向

  对于新一代国产自动焊技术和设备而言,只有推广应用才有价值。  

  去年10月,在管道局举办的自动焊技术骨干培训班上,焊工仅用3天时间便可熟练操作CPP900,焊出合格焊口。而焊工对CRC的适应时间,往往需要3周以上。

  前一段时间,应辽河油田油建公司的邀请,CPP900在辽河油建一公司进行了现场演示。其卓越的性能,赢得了油建专家及操作人员的认可。

  薛振奎认为,自动焊技术与装备的推广应用是一个体系问题,涉及标准、工程预算、设计、制管、检测等多个环节。要实现自动焊的推广应用,应该将管道施工作业及其上下游工序视为一个整体,使各环节共同努力,联运参与。

  有关人士透露,在中俄东线天然气管道、西气东输三线中段、陕京四线等国家重点工程中,业主已经明确提出使用自动焊的要求,这将使今后我国管道工程自动焊使用比例提高到40%。

  “在管道焊接,尤其是直径1422毫米大口径管道焊接方面,CPP900有着天然的优势,不仅可以提高焊接质量,而且能够提升施工效率,使工程更加安全、节能。”张峰进一步介绍说。

  在自动焊成为必然趋势的大背景下,推进国产自动焊产业化是一条科学发展之路。对此,管道局已经有了详细规划。未来,管道局自动焊研发平台、测试平台、技术平台将更加完善,国产自动焊产品和种类会更加丰富,并将提供良好的技术支持和服务保障。

  “我们将打造具有管道局自身特色、从产品设计到工程应用再到技术服务的一条龙模式,创造出优势品牌,加快自动焊产业化步伐。”管道局研究院院长徐昌学如是说。

 
  【作者: 记者 周凤珊 关闭窗口
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