焊接之光照亮工程建设未来之路

  作为工程建设领域不可或缺的关键环节，焊接作业以独特的工艺技术和严格的质量发展要求直接影响着项目的安全性、耐久性和运行效率。每一朵焊花、每一道焊缝，都是精湛工艺与严谨态度的激情碰撞。

  随着科学技术进步和工程标准不断的提高，焊接技术也在不停地改进革新发展。从传统的焊条电弧焊到高效能的气体保护焊、自动化焊接，再到智能化焊接，这些创新与突破不仅大幅度提高了焊接效率和质量，降低了生产所带来的成本，而且促进了环保材料的应用，减少了环境污染。焊接技术创新，成为推动行业迈向绿色、安全、高效的强大动力。

  繁忙的生产现场，身披银白色外衣的机器人灵活挥舞着钢铁悬臂，精准无误地对着一道道管道焊缝进行打底、填充、盖面焊接作业，整一个完整的过程行云流水，无须任何人工干预。这台第二代“一键式”管道智能焊接机器人凝聚了十建公司科研人员的智慧与汗水，是继九轴全位置管道智能焊接机器人之后的又一创新，更是对传统焊接作业模式的一次深刻变革。

  “只需轻轻一按绿色按钮，机器人便能自主启动并完成复杂的焊接任务，真正解放了焊工的双手。”十建公司智能焊接技术专家魏家斌向围观的焊工详细解说着新型机器人的操作方法。在他看来，新型机器人的诞生不仅极大提升了工作效率，而且在保障焊接质量的同时降低了劳动强度，是人机一体化智能系统与传统工业深层次地融合的典范。

  该智能焊接机器人集成了主控平台、变位机、控制管理系统等尖端技术，实现了从自动化到智能化的飞跃。尤为值得一提的是，通过引入变位机设计，第二代机器人成功突破了九轴全位置智能焊接机器人在管道焊缝打底焊方面的技术瓶颈，实现了从打底、填充到盖面的全流程自动化焊接，彻底改变了传统焊接工艺对人工的高度依赖。

  “效率与质量的双重飞跃令人瞩目。”十建公司智能焊接技术专家刘建国分享了一组令人振奋的数据：在短短两小时内，该智能焊接机器人完成了40寸径管道焊缝的全部焊接工作，相当于4名熟练焊工的工作量，且焊接质量稳定，工艺参数精确可控。这不仅大幅度缩短了施工周期，更将焊接质量合格率提升至96.5%以上，展现了智能化技术的巨大潜力。

  此外，该智能焊接机器人还具备多自由度精准控制、自适应轨迹规划系统、三维点云视觉系统等一系列先进功能，能够借助3D相机扫描和人工智能识别技术，快速精准地定位焊缝位置，实现焊缝坡口的精确识别与逆向重构，有效解决了管道焊缝多层多道焊接的难题。而其低噪声、少焊花、少烟尘的作业特性，也有助于改善施工环境、减少碳排放，为绿色施工树立了新的标杆。

  目前，这台“一键式”管道智能焊接机器人已在试用阶段取得很明显的成效，累计完成工艺管道焊接超过3500寸径，赢得了业界的高度认可。未来，十建公司将继续加大研发投入，推动智能焊接技术持续创新升级，为构建更高效、环保、智能的工业制造体系贡献力量，助力实现“中国制造”迈向“中国智造”。

  激光焊接技术是一种利用高能激光束照射在材料表面，使材料熔化并连接在一起的焊接方法。与传统的焊接方法相比，激光焊接的焊接速度快，能实现高效生产；焊缝窄，热影响区小，能避免工件变形和焊接缺陷；可实现异种材料焊接，扩大了焊接的应用场景范围。在汽车制造、航空航天、电子、医疗器械等领域，激光焊接技术获得了广泛应用。

  电子束焊接技术是一种利用高能电子束作为热源进行焊接的方法，具有高单位体积内的包含的能量、高穿透深度、低热影响区等特点。该技术在真空环境下进行，能实现高精度和高纯净度的焊接，适用于高强度、高导电性和高导热性的材料连接，在航空航天、核工业、石油化学工业等领域有广阔的应用前景。

  超声波焊接技术是一种利用超声波的振动能量来实现材料连接的焊接方法，具有快速、节能、环保等优点。该技术适用于塑料、金属、陶瓷等材料的连接，在医疗设施、电子元件、汽车零部件等领域应用广泛。此外，超声波焊接技术还可实现异种材料焊接，为不一样的材料连接提供了新的解决方案。

  摩擦焊接技术是一种利用摩擦热能来实现材料连接的焊接方法，具有节能、环保、高效等优点。该技术适用于同种或异种材料的连接，很适合焊接大型结构件，在石油化学工业、船舶制造、轨道交通等领域应用广泛。

  冷喷涂焊接技术是一种利用高速粒子流将材料喷涂在基体表面并形成固态涂层的方法，高效、节能、环保，适用于金属和非金属材料的涂层制备和修复，多应用于机械制造、航空航天、能源等领域。

  重庆市铜梁区盘龙村外，川气东送二线管道犹如一条黑色巨龙，静卧在绵延起伏的川渝山区中。

  施工现场的焊棚内弧光耀眼。“1219毫米管径管口采用组合自动焊需要3~4小时，而采用钨极氩弧自动外根焊技术（简称：全氩技术），时间能缩短到1.5小时。”石油工程建设江汉油建公司焊工刘毅说。

  目前，该公司已应用全氩技术完成了30公里川气东送二线管道建设，焊接一次合格率98.4%，得到了业主的高度认可。

  2019年，全国大口径、长输管道建设开始全面采用全自动焊接技术，但由于用于根焊的内焊机爬坡能力不够且无法通过7度以上的弯管，在坡度较高的地形或大角度弯管进行焊接时只能采用组合自动焊接技术。

  组合自动焊技术是采用手工根焊、自动焊填充盖面的一种焊接工艺，存在人工作业劳动强度大、效率低、质量不稳定的弊端。国内外始终没找到很好的处理方法，属于世界级难题。

  2020年，为找到组合自动焊接技术的最佳“替代品”，江汉油建公司成立新技术攻关团队，以提高智能程度、降低人工干预为方向，以提升山区段施工效率和质量为目标，积极开展专项攻关。

  经过半年的研究实验，攻关团队借鉴当时应用在核电、石化炼厂材料焊接的钨极氩弧焊技术，结合自动焊工艺和设备改造，消耗了两吨多焊丝、验证了数万个数据，最终完成技术攻关。

  2021年6月，采用新技术焊接的管口在两家具有国家资质的实验室通过刻槽锤断、冲击、全焊缝拉伸、硬度、宏观金相等测试，焊接工艺评定合格。新技术正式被命名为“钨极氩弧自动外根焊技术”，随后又在国家重点工程新气广西支线、山东管网东干线、西气东输三线项目上实现了成功应用。

  “成功不等于成熟。”江汉油建公司长输管道专家赵桂敏带领团队持续攻关，通过实践应用，逐渐完备全氩技术。其中，长输管道热煨弯管因角度大，很多以动力为辅助的内焊机、内对口器都无法达到作业要求，加上热煨弯管直段过短，没办法使用坡口机，导致难以采用全自动焊接技术。为此，该公司经过多次试验，成功研制出管道无障碍外对口器，实现了纵向大角度自动焊施工，同时联合厂家攻关，制造了短轴坡口机，成功解决了热煨弯管直段无法修坡口的难题。

  “前不久，全氩技术在川气东送二线成功完成了热煨弯管纵向45度的管口焊接，实现了山地全自动焊不留断点的连续焊接施工新突破，填补了国内焊接技术空白，施工速度也得到了逐步提升。”赵桂敏介绍。目前，江汉油建公司与管道局、胜利油建等系统内外多家工程建筑设计企业共享使用全氩技术，努力加快应用推广步伐，为保障国家能源安全作出更大贡献。

  近日，在五建公司承建的埃克森美孚（惠州）项目乙烯低温罐区现场，弥漫着一股紧张的气氛。项目团队在细致审查首批无损射线探伤检验测试的数据时，赫然发现焊缝质量远未达到预期标准，出现了大量密集气孔。这一意外让拥有20年丰富工程经验的五建公司项目部总工程师刘保兴感到前所未有的压力。

  尤为棘手的是，虽然这次使用了新厂家的焊接材料，但整个焊接流程均严格遵循既定实施工程的方案与工艺标准，这不禁让团队上下深感困惑：“我们的焊工都是经过严格筛选与技能考核的，究竟是哪个环节出了问题？”

  面对突如其来的挑战，项目团队迅速采取行动，联合公司焊接专家，展开了一场紧张有序的排查。然而，要在环境湿度、焊缝处理、焊接电流、焊接手法等数十种参数中找到问题原因和最佳组合，并非易事。

  为了攻克这一技术难题，小组成员白天深入现场，细致观察每一个焊接细节，夜晚则埋头于数据海洋，不断分析优化方案，深入挖掘问题根源。经过无数次的试验与失败，他们终于找到了问题的症结所在：惠州地区环境湿度接近90%，若采用普通焊条的熔覆速率进行焊接作业，气体无法有效从熔池中排出，从而增加了焊缝中出现气孔等缺陷的风险。

  “这种焊材与以往的焊材性能不一样，焊接电流要比平时高10~15安培。”刘保兴介绍，经过研究，为确保在南方高湿度环境下焊接不产生气孔，每层焊接的厚度需从3毫米减少到2毫米，以加快熔覆速率，确保气体有效排出。同时，针对焊工操作手法不一的问题，项目团队创新性地控制了焊接材料的长度，在首轮打底焊接中采用150毫米，第二道焊接则调整为220~230毫米，逐步提升了焊接质量的稳定性。

  虽然这一改进已达到工艺规定要求，但项目团队并未止步于此，仍持续探索更优的解决方案。在短短一个月内，团队修订了多达15份工艺文件，历经8轮方案的优化调整，最终锁定了一套最为稳定、高效的“组合数值”，为解决这一焊接难题提供了全新的范例。

  随着项目渐入尾声，无损射线探伤检测工作也拉开了序幕。“在这次检测中，共拍摄了14824张底片，合格率达到99.14%。”这一令人振奋的成绩令刘保兴深感欣慰，它不仅是项目团队不懈追求精湛技艺的最好证明，更是对五建公司致力打造精品工程的有力诠释。

  在石油化工工程建设领域，焊接技术不仅承载着设备连接的重任，更是推动工程效率与质量跃升的关键力量。从油气储运的庞然大物——储油罐、油气管道，到精细工艺中的各类容器、塔器、加热炉及错综复杂的工艺管道，焊接无处不在，重要性不言而喻。

  当前，随着产能建设和结构优化调整，我国炼化行业正经历一场深刻变革，行业基础设施建设步伐加快，呈现规模化、大型化的发展的新趋势。传统的手工焊接方式已难以满足现代石油化学工业工程对效率、质量与成本控制的高标准要求。中国石化各工程建设公司积极研发并应用了多项焊接新技术，实现了从手工焊到半自动焊，再到机动焊乃至智能化焊接的跨越式发展。

  以四建公司为例。为提高焊接效率、降低生产所带来的成本、保障工程质量，该公司始终站在焊接技术创新的前沿，致力于焊接机械化、自动化、智能化的探索与实践，为石油化学工业工程建设注入了强劲动力。

  在管道焊接领域，四建公司于2008年成功开发出国内首例管道埋弧自动焊技术。这一技术的问世，标志着我国管道焊接正式步入工厂化预制时代。该技术以熔敷效率高、焊接质量稳定、烟尘少等优势，迅速成为工艺管道预制口的优选焊接方法，大范围的应用于DN（公称直径）150~1200毫米的管道预制。针对大口径管道（DN1200毫米），四建公司创新性地采用滚动胎加平角埋弧焊机进行焊接；对于小管径（DN150毫米），则采用全氩弧自动焊技术，虽效率略逊于埋弧焊，但凭借精细的焊接控制与良好的适应性，在小管焊接中展现出独特优势。为逐步提升效率，四建公司一直在优化技术，相继开发出管道窄坡口埋弧自动焊技术和双工位埋弧自动焊技术。前者通过改进焊枪设计与缩小坡口角度，将焊接效率提升了30%；后者则通过立柱及升降压臂的180度旋转设计，有效缩短了焊接闲置时间，效率提升20%。此外，针对碳钢材质，该公司还引进了STT（表面张力过渡）焊接技术，效率远超手工氩弧焊；对其他材质，半自动振动热丝氩弧焊技术的动态振动自动送丝系统在提升熔敷效率与焊缝质量上表现出色。

  在设备焊接领域，针对原油储罐纵缝焊接，四建公司坚持采用高效的气电立焊技术，确保单道焊一次高质量成型；针对环缝与罐底中幅板，则分别采取了埋弧焊与碎丝埋弧焊接技术，进一步提升了焊接质量与效率。尤为值得一提的是，在大型LNG储罐纵缝焊接方面，四建公司历经多年研发，于2023年在天津LNG（液化天然气）项目中成功应用自主研发的窄坡口高效热丝氩弧焊工艺技术，实现了焊接一次合格率99.44%，不仅大幅度的提高了焊接效率与质量，而且极大改善了施工环境，实现了绿色环保施工。

  在机械化、自动化取得很明显的成效的基础上，四建公司正稳步向焊接智能化迈进。通过引入高清熔池监控系统、焊接数据管理系统等智能化设备，该公司实现了对焊接过程中电流、电压、摆动速度、停滞时间等关键参数的实时监测与记录，为焊接参数的智能化管理提供了坚实的数据支撑。这些智能化系统的应用，不仅提升了焊接过程的可控性与可追溯性，而且为后续工艺优化与质量控制提供了宝贵的数据资源。

  尽管我国在石油化学工业工程焊接领域取得了显著进步，但仍面临诸多挑战。一是石油化学工业工程施焊环境复杂且结构设备种类多，特别是工艺管道管径规格多，难以实现重复作业；二是机械化、自动化焊接技术对工艺管道坡口要求高，且对原材料制造精度、现场装配精度等都有一定要求；三是管道全位置自动焊设备具备了局限性，难以对所有安装口实施自动焊；四是焊接设备并非全部为智能化设备，焊接过程中仍需操作人员进行手动微调；五是焊接设备与数字管理软件尚不能有效结合。

  展望未来，随着石油化学工业行业持续发展与技术不停地改进革新，焊接将在工程建设中扮演更重要的角色。要破解这一些难题，一是要加强焊接技术与智能化技术的融合，实现焊缝与熔池的自动识别、焊枪姿态与轨迹的实时调整，以及焊接参数的智能优化；二是增加自动化加工设施投入，提升组对质量；三是深化智能化焊接数据数字管理软件的应用，强化焊接过程管理；四是充分的利用物联网技术，实现焊接设备的远程监控与数据的智能化管理。