近日，一個被稱作“小坦克”的小口徑管道自動焊機器人在勝利油田火了起來，在各個管道施工現(xiàn)場火力全開、大顯身手。

“團隊經(jīng)過現(xiàn)場2000多次試驗，解決了397項技術(shù)難題，填補了國內(nèi)小口徑鋼制金屬管道自動焊接技術(shù)空白。”中國石化集團公司技能大師賈學(xué)志說。

“讓電焊工人體面工作，效率更高”

在勝利油田東辛采油廠一處施工現(xiàn)場，維修人員將兩根鋼管首尾對好后，在電焊工人閆輝的遙控下，一輛一米多長，外形酷似坦克的機器人開了過來。閆輝從“小坦克”上拿出機頭，卡在鋼管上，焊槍正對鋼管連接處。

經(jīng)過一番調(diào)試，焊花飛濺，焊槍在管道上360度自由旋轉(zhuǎn)，“小坦克”不到十分鐘就完成焊接，“比人工焊接效率提高了兩倍，焊接材料和電能消耗都節(jié)省了60%”。閆輝說。

“在油氣管道方面，自動焊代替人工焊接是我一輩子的夢想，讓電焊工人體面工作，效率更高。”賈學(xué)志介紹，油氣管道在野外，現(xiàn)場施工條件復(fù)雜，工人勞動強度高、工作環(huán)境艱苦，“如果不能實現(xiàn)自動焊接，未來就沒有出路”。

2021年，油田成立了小口徑自動焊研究項目組，由賈學(xué)志牽頭組建攻關(guān)團隊，最初想著引進設(shè)備后進行改進，但團隊把國內(nèi)外的焊接技術(shù)展覽會和焊機廠家?guī)缀酢胺藗€遍”，卻“顆粒無收”。

賈學(xué)志分析，現(xiàn)成的自動焊接機器人都在車間內(nèi)，按照既有的流程進行工作，而油氣管道施工現(xiàn)場千變?nèi)f化，研發(fā)難度高；為數(shù)不多的自動焊機適用于大口徑管道焊接，1000米收費達到百萬元，而小口徑管道焊接收費只有幾萬元，所以少有人研究這項技術(shù)。

“我們要填補這個空白，為國內(nèi)石油行業(yè)打個樣。”勝利油田科技部門一位負責人介紹，在油田工會和科技部門的支持下，團隊開始小口徑管道自動化焊接技術(shù)裝備的自主研發(fā)。

高精度設(shè)計實現(xiàn)高標準施工

對項目團隊來說，2023年1月12日是最值得紀念的日子。這一天，第一臺設(shè)備從合作企業(yè)運回勝利油田，這是國內(nèi)第一臺采用熔化極混合氣體保護焊的全位置小口徑金屬管道焊接設(shè)備。為了將這臺設(shè)備盡快投入現(xiàn)場應(yīng)用，項目團隊又迅速成立焊接工藝數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)試驗研究小組，突出焊接裝備的選型匹配、工藝研究改進和現(xiàn)場適應(yīng)性調(diào)整三大難題。

用人腦規(guī)劃路線、用電腦執(zhí)行軌跡。團隊經(jīng)過反復(fù)的探索研究，在電腦系統(tǒng)上完善系統(tǒng)加密措施，用時間到秒、重量到克的方法控制焊接線能量，焊材和能耗降低60%。

360°+的工藝方法解決了焊接接頭產(chǎn)生區(qū)域偏差和裂紋的問題，形成了多層多道焊接接頭不交叉、單層熔池厚度最小化、層間后熱增強焊縫力學(xué)性能等系列數(shù)據(jù)工藝。

高精度設(shè)計保證高精度調(diào)整，進而實現(xiàn)高標準施工。項目組通過對焊接機頭全位置360°調(diào)整提高到0.01度，可調(diào)度達到萬分之一級，徹底解決了一系列工藝缺陷問題，基本滿足油田目前所有油氣管網(wǎng)施工需求。

實現(xiàn)連續(xù)工作，焊口質(zhì)量更高

賈學(xué)志表示，自動焊研究最終目的是要降低施工人員勞動強度，提高施工質(zhì)量和效率。各項工藝改進后，在東辛采油廠萊1-X186井輸油管道施工中完成焊口15道，單道焊接平均操作時間為550秒，所有焊口均達到一級質(zhì)量標準。在孤東采油廠，首次完成直徑168管道的大厚度焊接……

據(jù)介紹，首臺自動化焊接設(shè)備作為01號投放到孤島維修服務(wù)部，圓滿完成了孤島采油廠2萬米管道更換改造任務(wù)。隨后，02號、03號自動焊接機相繼投放使用，完成近2000道焊口。

現(xiàn)場的施工應(yīng)用，既進一步驗證了自動焊的適用性，也暴露出施工現(xiàn)場裝備搬運移動費時費力的問題。多臺設(shè)備組成的自動焊接機重量100多公斤，需要工人在現(xiàn)場抬來抬去。賈學(xué)志隨即又改進提升搭載平臺，實現(xiàn)了自動上下車輛，現(xiàn)場快速遙控移位的“0搬運+遠程遙控”的自動化轉(zhuǎn)場工作模式。

孤島服務(wù)部電焊工人耿延暉嘗到了機器人給他帶來的甜頭，“這家伙實現(xiàn)連續(xù)不間斷工作，焊口質(zhì)量更高”。

勝利油田科技部門相關(guān)負責人表示，今年還將投放10臺自動焊機器人，大規(guī)模提高管道施工工序的整體效率和質(zhì)量合格率，提升管道自動焊技術(shù)應(yīng)用水平。