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摘要：石油焊接技術有很多種，應用在不同的石油工程中，對結構中鋼性能有著不一樣的要求。本文主要闡述油氣儲運、海洋開采、鉆采機械、化工機械方面的石油焊接應用。在石油焊接技術越來越復雜的背景下，優化石油焊接技術是我國石油開采建設的重要研究方向。
關鍵詞：焊接技術；我國石油工程建設；應用分析
前言
近些年，社會飛速發展推動石油工程領域進步，相關工程對石油的需求逐漸增加，因此石油工程應當緊跟時代需求的步伐，擴大新技術在石油工程領域的應用范圍。焊接技術在我國石油工程中占據重要位置，相關單位需要對此提高重視，加強技術研發力度，推動相關產業更加快速的轉型發展。
1油氣儲運焊接
1.1儲罐焊接
大多數情況，石油和天然氣日常儲備在罐裝容器中，這種容器可以適應氣液或者液化氣的壓力，具備良好的存儲功能。同時，這些儲罐容器按照不同的用途方式劃分成多種類別。制造儲罐容器最為重要的一道工序為焊接，較為常見的焊接方式有電弧焊、自動焊及氣電立焊等。國外一些國家在浮頂儲罐的制造中多使用自動焊接技術。埋弧自動焊在早期的大型儲罐容器制造中已經被使用，通常會用在正裝方式制造的儲罐內壁縫隙焊接、大型儲罐底部縫隙焊接及角落焊接處。如今，我國在參考國外先進的焊接技術后，研制出我國特有的自動焊接技術，并將這種技術成功用在大慶油田、遼河油田、長慶油田中，2005年使用這項焊接技術的儲罐容量總體能夠達到66萬m³。為了使儲罐焊接速度大幅度提升，在一些外形較大的儲罐焊接中，雙絲及多絲焊接使用較為頻繁。氣電立焊技術中坡口較小，在條件一致下，這種焊接技術使用的材料為MAG焊接技術的一半，多用于較為龐大的浮頂儲罐制造，大多數時候對容器壁縫隙進行焊接?，F階段，我國部分工程單位采用CO2半自動類型的焊接技術，能夠使儲罐縫隙更為美觀，降低變形概率。
1.2管道焊接
天然氣和石油常見運輸方式為管道運輸，這種方式能夠減少運輸中出現的資源耗損，具備一定的經濟優勢和環保優勢，當今世界上最長的輸油管線已經＞2.3×106km，這些管線每年長度都會增加。管道焊接最為常見的方式有纖維素焊接、低氫焊接以及藥芯焊接等。在20世紀80年代向下焊接技術應用較為廣泛，其中使用的材料大多是纖維素和低氫。使用低氫向下焊接通常使用在較為惡劣嚴酷的自然環境中，或者是用在腐蝕性較強的氣體運輸中。20世紀90年代，我們國家將藥芯半自動這項焊接技術正式推廣，其采用向下焊接的方式，能夠完成連續性送絲，可以提高施工的質量和效率?，F在，我們國家的油氣管道技術發展前景廣闊，發展空間較大，高壓、超大及超遠距離是油氣管道未來發展目標。油氣管線技術飛速發展，其內部鋼管具備更高強度，內部管壁厚度增加，管道直徑更大，自動焊接技術在施工中應用逐漸變多。比如，我國西氣東輸工程中管線長度達到4200km，其中650km左右長度使用的焊接技術為自動焊接，二線工程主體線路長度接近5000km，內部鋼性能較強，管線直徑和厚度較大，在實際建設中主要采用焊接技術為自動和半自動焊接結合，輔助焊接技術為電弧焊，在施工中運用GMAW技術，標志著我們國家的管道技術已經具備較高水平。
1.3海洋石油工程焊接
海洋石油開采同對應的設備制造具有較強的聯系，比如導管支架、管線、鋪設船等。近些年，我國海洋石油開采技術逐漸提升，實際開采的海洋深度以及作業強度增加，但海洋越深海水壓力會隨之加大，這給我國海洋石油開發帶來一定壓力?，F階段，海洋石油開采中的水下焊接成為一項關鍵性技術，世界各國對此加大科研力度并研發出多種新型水下焊接技術，按照實際水下作業環境不同，將這些技術分成濕法焊接、干法焊接、部分干法焊接。其中濕法焊接作業中使用的設備較為簡單，花費的經濟成本相對較低，施工操作靈活，具有強力的適應性，多用于水下環境較好的海洋淺水區域和耐性低的構件焊接。同時，這種焊接技術也具備一些缺點，比如很難得到優秀的焊接頭，只能在百米以下的海岸部分對重要的結構進行檢查維修。部分干法焊接可以對較為重要的工程高質量焊接，這項技術也是現階段研究人員的科研方向。我國相關部門對水下焊接各種技術研發較為重視，在1950年左右我國已經在相關領域應用濕法焊接技術，1970年左右我國科研人員研制出水下作業中局部排水焊接技術，這項技術在后來又被稱作LD-CO2焊接方法。最近幾年，我國在海洋管線水下維修方面取得較大突破，使水下焊接更加實用。濕法焊接同局部干法焊接這兩種水下施工技術多在百米以下開展作業，從實際應用角度講這兩種技術通常不會超出40m具備一定的局限性，世界一些國家對此加大科技投入，挪威公司在1994年采用PRS系統技術成功做到334m水下焊接，我國在2006年采用干式高壓技術完成渤海實驗，同時預示著我國水下焊接技術已經在世界相關領域中處在先進位置。
2鉆采機械焊接
2.1泵體焊接
油田開采泵體主要有地面輸油和油井抽油兩種類型，其中地面輸油類型的泵體多用在流體運輸中，比如石油、天然氣等，油井抽油類型的泵體作業有井下和井口兩種。泵體有兩種焊接：第一，制造期間焊接；第二，缺陷焊接修復。較為常見的實際焊接方式：電弧焊、堆焊、擴散焊等。在實際制造泵體時，為了達到提升焊接效率、保證焊接質量的目的，更多新型的焊接技術被研發并在實際作業中使用，比如擴散焊接多用于加長油泵焊接，真空焊接能夠在規范作業下得到優質焊接頭，得到的擴散焊頭可以提升作業質量，縮短焊接作業時間。堆焊在油田泵體制造期間應用，對泵體在日常運作中容易受到摩擦的部位堆焊強化，提升泵體可靠性，不容易受到外界的磨損，增加腐蝕承受性，從而延長機器的使用壽命。從另一種角度說，油田作業日常用泵所處環境腐蝕性強，工作強度相對較大，惡劣的工作環境為泵帶來壓力，使其容易出現裂縫，對于這種情況可以采用堆焊、電弧焊等方式對縫隙進行修復。
2.2鉆桿焊接
石油鉆桿對油氣鉆井作業有著重要作用，缺少這部分鉆具將不能正常工作。石油鉆桿接頭和管體的焊接，從早些時候運用的電弧焊逐漸進化為今天使用的摩擦焊接，相應的生產效率得到提升，作業質量越來越好，現階段應用最為頻繁的焊接為慣性摩擦焊接。20世紀70年代我國哈爾濱一家科研機構率先研發出我國首個1200kN摩擦焊機用于石油鉆桿焊接，掀開我國自行生產摩擦焊機的帷幕。這種技術迅速應用在遼河、中原、華北等油田對鉆桿進行修復，據統計其修復鉆桿數量大約50萬m。想要使接頭性能得以迅速提升，哈爾濱科研所在不斷工作中研發出HSMZ型號摩擦焊機可以處理一定的形變熱，使設備接頭在焊接期間韌性得以提升，在某種程度上解決韌性差的問題，還能夠縮短生產時間，節約經濟成本和環境資源。摩擦焊的接頭部分存在錯位、飛邊等問題，TLP技術被加以應用，這種技術能夠有效解決以上接頭問題，還可以幫助其良好成型，具備較好質量。
2.3鉆頭焊接
鉆頭能夠運用強大的機械能將巖石破除，其質量性能好壞對鉆井作業質量有著較大的影響，使用較多的鉆頭有牙輪類型和PDC類型。其中牙輪類型的鉆頭又細分成銑齒類型和鑲齒類型；如果按照牙輪數量劃分可以分成單牙輪類型、雙牙輪類型、三牙輪類型及多牙輪類型鉆頭。傳統鋼齒類型的牙輪強化技術為硬質合金堆焊，但通過這種堆焊并不能使硬質合金達到規定的強度，后續還需要對其加工處理。作用于不同的類型，堆焊操作使用的材質區別較大，其中一種材質為碳化鎢，火焰堆焊作業，還有一種材質為鈷基，這種材質硬度較強，能夠承受較大的磨損，可以使表層耐磨性增加。PDC鉆頭是20世紀一項偉大創新，現在多用于石油鉆井作業，能夠更加快速完成巖石表層的突破，通過焊接操作將切削齒同鉆頭連接在一起，多采用電弧焊、激光焊、堆焊、擴散焊等方式。相關資料表明，通過釬焊作業能夠提升焊接質量，保證接口穩定，進而延長鉆頭使用壽命。PDC復合片同鉆頭焊接較為復雜，運用人工手動方式很難保證焊接質量，由此可見，對PDC鉆頭焊接技術加大科研投入能夠保證鉆頭整體焊接質量。
2.4化工機械焊接
化工容器、加熱爐、換熱器、反應塔等都屬于用于石油工程的化工機械。在實際化工機械制造期間，針對不同的目標特點和結構選擇合適的焊接技術。常見焊接技術有電弧焊和埋弧自動焊等，其中電弧焊多用于化工機械的低碳鋼生產焊接，具備較強的適應性，這種技術在結構較為復雜的條件下應用優勢較強，埋弧自動焊在簡單結構條件下應用較為頻繁。化工設備需求和對應的容器壽命增加，鋯合金、不銹鋼、鈦合金等材料使用次數較多。比如，鎳基高溫類型的合金在溫度較高、壓力較大的石化工業環境中優勢明顯并具備較強的耐腐蝕性，鎢極氬弧焊接方式多在其中使用，等離子焊接也可以幫助其一次性得到連續穩定狀態的質量。近些年，化工生產中使用的容器及反應塔質量逐步提升，無形中為焊接工作帶來較強壓力，工作總量增加，電弧焊這種技術在實際作業中速度緩慢，并不能滿足現代大型的化工容器焊接需要，埋弧焊技術在使用中也存在一定的局限性。窄間埋弧這種焊接技術能夠提高工作效率，減少焊接基礎成本，在厚壁容器焊接領域作用越來越大。
3結論
總而言之，我國石油工程擁有廣闊的發展前景，伴隨我國經濟大幅度增長，相關產業對石油需求增幅較大，石油工程將會邁入一個嶄新的階段。石油工程同鋼鐵材料關聯較強，在需要高韌性鋼鐵的同時，還對焊接技術有著較高要求，只有立足于現狀對焊接技術加大科技投入，才能為石油工程提供更優質的發展方向。
參考文獻
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[3]張彥春.解讀焊接技術在我國石油工程建設中的應用[J].中國石油石化,2017(08):138-139.
作者：馮其斌 單位：中國石油長慶油田分公司第一采油廠
