8月8日，在管道局國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，科研人員正在加快柔性?xún)?nèi)焊機(jī)的升級(jí)工作。這個(gè)裝備已于今年6月在西氣東輸三線中段（中衛(wèi)—吉安）項(xiàng)目棗陽(yáng)—仙桃段工程完成初步試驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)山地25度上下坡運(yùn)動(dòng)、組對(duì)、焊接，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)全自動(dòng)焊機(jī)和焊接技術(shù)在山地管道施工自動(dòng)化方面取得了新突破，屬?lài)?guó)內(nèi)首創(chuàng)。

作為中國(guó)能源儲(chǔ)運(yùn)工程建設(shè)領(lǐng)域的主力軍，多年來(lái)，管道局大力推進(jìn)科技創(chuàng)新，狠抓關(guān)鍵核心技術(shù)裝備研發(fā)，加強(qiáng)科研、設(shè)計(jì)、施工深度融合，不斷升級(jí)管道焊接技術(shù)。其自主研制的第三代CPP900系列管道自動(dòng)焊裝備躋身國(guó)際先進(jìn)行列，并廣泛應(yīng)用于各大重點(diǎn)工程，扭轉(zhuǎn)了我國(guó)管道自動(dòng)焊核心技術(shù)和裝備受制于人的局面，為管道事業(yè)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。

填補(bǔ)國(guó)內(nèi)管道自動(dòng)焊技術(shù)空白

(相關(guān)資料圖)

管道焊接作為管道建設(shè)的關(guān)鍵工序，其質(zhì)量直接決定了整體管道運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。隨著長(zhǎng)輸管道向大口徑、高鋼級(jí)、高壓力和大壁厚發(fā)展，自動(dòng)焊因具有焊接效率高、焊接質(zhì)量好、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)勢(shì)，成為施工的必然選擇。

20世紀(jì)90年代以前，我國(guó)管道自動(dòng)焊核心技術(shù)和裝備尚處于空白階段，國(guó)內(nèi)使用的管道自動(dòng)焊裝備全部依靠進(jìn)口，成本高、維修難度大、技術(shù)操作受制于人。打造管道自動(dòng)焊核心技術(shù)和裝備、實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控成為管道科研人的目標(biāo)。

最初，科研人員只能根據(jù)進(jìn)口裝備“照葫蘆畫(huà)瓢”，從零開(kāi)始摸著石頭過(guò)河。經(jīng)過(guò)不懈努力，科研人員分別于2000年和2008年研發(fā)出第一代PAW2000、PAW3000。PAW系列是管道自動(dòng)焊裝備國(guó)產(chǎn)化的開(kāi)始，但因其箱體密封性和穩(wěn)定性較差、體積大，推廣應(yīng)用效果不佳。

這讓科研人員很受打擊。時(shí)任管道局研究院施工裝備與非開(kāi)挖技術(shù)中心主任張鋒，決定將產(chǎn)品更名改姓，徹底告別PAW系列?！耙鼍鸵隼洗螅覀冄邪l(fā)的是管道局的產(chǎn)品，9是個(gè)位數(shù)中最大的，第二代產(chǎn)品就叫CPP900！”

2012年，管道局開(kāi)始第二代自動(dòng)焊裝備CPP900的研發(fā)。3年時(shí)間，CPP900裝備的穩(wěn)定性和可靠性得到大幅提高。第二代CPP900可以滿(mǎn)足高鋼級(jí)、大口徑、大壁厚長(zhǎng)輸管線的焊接施工要求，在漠大原油二期、中靖聯(lián)絡(luò)線、中俄東線天然氣管道等工程中都有出色表現(xiàn)。

“自主研制的CPP900焊裝備與美國(guó)的CRC設(shè)備主要性能指標(biāo)相當(dāng)，在項(xiàng)目上焊接了5000多道焊口，焊接一次合格率達(dá)到95%以上?！睍r(shí)任中俄二線項(xiàng)目經(jīng)理高永東評(píng)價(jià)道。

打通設(shè)備國(guó)產(chǎn)化最后一公里

隨著機(jī)械控制領(lǐng)域?qū)π录夹g(shù)的需求，結(jié)合前代自動(dòng)焊裝備（含外焊機(jī)、坡口機(jī)、內(nèi)焊機(jī)）在工程應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，2018年，管道局第三代管道自動(dòng)焊申請(qǐng)立項(xiàng)，進(jìn)一步提高坡口機(jī)加工精度，研發(fā)內(nèi)焊機(jī)的無(wú)線遙控和內(nèi)窺系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)外焊機(jī)全數(shù)字化控制系統(tǒng)和跟蹤系統(tǒng)。

要想進(jìn)一步提高二維焊縫跟蹤的精度，就必須獲得焊接電源的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。但管道局自動(dòng)焊裝備使用的都是歐洲知名的福尼斯焊接電源，電源廠家拒絕開(kāi)放數(shù)據(jù)接口。隨即，科研人員加快科研腳步，開(kāi)始選配國(guó)產(chǎn)電源。通過(guò)大量的篩選比對(duì)，科研團(tuán)隊(duì)很快確定了用國(guó)產(chǎn)奧太電源作為替代電源，并通過(guò)編寫(xiě)程序、組裝設(shè)備、測(cè)試參數(shù)不斷修正思路，提高焊縫跟蹤精度。

2020年9月，搭配國(guó)產(chǎn)奧太電源的CPP900-W2N管道全位置自動(dòng)焊機(jī)在唐山LNG外輸管線成功應(yīng)用，數(shù)字化控制和焊縫跟蹤系統(tǒng)深度融合，提高了跟蹤技術(shù)的準(zhǔn)確性、靈敏度，意味著全自動(dòng)焊的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

“跟奧太公司合作后，電源本身的電流電壓信號(hào)處理遠(yuǎn)比外部采集的電流電壓信號(hào)更準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)性更強(qiáng)?！笨蒲腥藛T王新升說(shuō)。團(tuán)隊(duì)在此基礎(chǔ)上提出電源輸出特性模式以及電源數(shù)據(jù)采集信號(hào)和傳輸要求，雙方在深度合作過(guò)程中，通過(guò)多次提取規(guī)律性數(shù)據(jù)和運(yùn)算，最終為技術(shù)突破設(shè)計(jì)出了完整的訂制化方案。

“CPP900-W2N管道全位置自動(dòng)焊機(jī)在保證整機(jī)控制穩(wěn)定性、提升電源特性、開(kāi)發(fā)靈活性的同時(shí)，配套國(guó)產(chǎn)電源使產(chǎn)品成本降低了30%?！惫艿谰盅芯吭汗艿朗┕ぱb備與非開(kāi)挖技術(shù)中心副主任張毅介紹。

第三代自動(dòng)焊裝備在各項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)都配備了技術(shù)服務(wù)小組，與項(xiàng)目人員同吃同住，建立起順暢的溝通和反饋渠道，持續(xù)開(kāi)展結(jié)構(gòu)升級(jí)、系統(tǒng)換代工作。

賡續(xù)傳承不斷精益前行

目前，管道局CPP900系列自動(dòng)焊裝備是國(guó)內(nèi)種類(lèi)最全、配套最完善的管道焊接設(shè)備，可覆蓋多種管徑、工藝，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。漠大原油二線、中靖聯(lián)絡(luò)線、中俄東線等工程依托低溫自動(dòng)焊裝備，能夠在零下50攝氏度的極端低溫條件下正常運(yùn)行。針對(duì)庫(kù)鄯線黃河水穿越段等地形復(fù)雜、條件惡劣小流水作業(yè)區(qū)域，管道局研制出搭載超短距離拉絲技術(shù)、智能控制技術(shù)、G1焊縫自動(dòng)跟蹤技術(shù)的CPP900-W1N單焊炬自動(dòng)焊機(jī)，破解施工技術(shù)難題。

“第三代管道自動(dòng)焊采用全數(shù)字化控制系統(tǒng)，核心部件實(shí)現(xiàn)了全國(guó)產(chǎn)化，并能夠通過(guò)外接傳感設(shè)備或系統(tǒng)，全方位采集更多數(shù)據(jù)，為構(gòu)建智慧管網(wǎng)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。”管道局研究院施工裝備與非開(kāi)挖中心主任尹鐵介紹，第三代裝備已在管道工程30多個(gè)焊接機(jī)組應(yīng)用，性能穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高、可操性強(qiáng)、焊縫跟蹤精度高，大大提高了管道施工的自動(dòng)化程度和工程質(zhì)量，有力支撐了工程的順利建設(shè)。同時(shí)，第三代裝備制造費(fèi)用相比原有設(shè)備成本降低了20%，生產(chǎn)周期也大大縮短。以單臺(tái)內(nèi)焊機(jī)為例，生產(chǎn)時(shí)間比以往縮短7天，已具備量產(chǎn)條件。

近年來(lái)，管道局注重抓好科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，發(fā)揮自動(dòng)焊裝備研產(chǎn)用優(yōu)勢(shì)，形成了從裝備研發(fā)、產(chǎn)品制造到銷(xiāo)售、服務(wù)一整套完備的研發(fā)推廣體系，實(shí)現(xiàn)規(guī)模推廣和規(guī)模效益。

截至目前，第三代自動(dòng)焊裝備已先后與遼河油田建設(shè)公司、中化集團(tuán)十三化建、中國(guó)石化中原建工、國(guó)機(jī)重工等公司簽訂設(shè)備銷(xiāo)售或租賃合同，合同額累計(jì)超8億元。

“我們將不斷創(chuàng)新，賡續(xù)傳承CPP900自動(dòng)焊研發(fā)團(tuán)隊(duì)‘應(yīng)用一代，儲(chǔ)備一代，研發(fā)一代’的研發(fā)理念，以焊接智能化、無(wú)人化為目標(biāo)，精益求精，繼續(xù)勇敢嘗試、探索。”尹鐵說(shuō)。

應(yīng)用故事

肩扛重?fù)?dān)服務(wù)一線

8月8日，在管道局中俄東線南段（南通—甪直）施工現(xiàn)場(chǎng)，研究院服務(wù)工程師高巖與現(xiàn)場(chǎng)焊工進(jìn)一步溝通D1422系列裝備使用情況，以便持續(xù)升級(jí)裝備結(jié)構(gòu)。

近年來(lái)，管道局推進(jìn)科研與施工深度融合，裝備、工藝、隊(duì)伍等方面的核心能力持續(xù)提升，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、國(guó)際領(lǐng)先，填補(bǔ)了多項(xiàng)業(yè)內(nèi)空白。

目前，D1422毫米管道為國(guó)內(nèi)最大口徑管道，在中俄東線工程建設(shè)中應(yīng)用了上千公里。但在2016年前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有自主研制的D1422系列施工裝備。當(dāng)時(shí)，管道局承擔(dān)中俄東線（黑河—長(zhǎng)嶺）試驗(yàn)段建設(shè)任務(wù)，扛起了建設(shè)國(guó)內(nèi)首次D1422管徑工程的重?fù)?dān)。

作為集團(tuán)公司“第三代管道自動(dòng)焊關(guān)鍵技術(shù)研究”專(zhuān)項(xiàng)負(fù)責(zé)人，尹鐵接到科研任務(wù)，負(fù)責(zé)D1422系列成套自動(dòng)焊裝備的研發(fā)，并且必須在1年內(nèi)完成樣機(jī)的試制定型工作。

尹鐵和11名科研人員組成項(xiàng)目組，嚴(yán)格把關(guān)設(shè)計(jì)、加工、裝配、調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)。經(jīng)過(guò)不懈努力，順利完成了D1422管道坡口機(jī)、氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器、管道內(nèi)環(huán)縫自動(dòng)焊機(jī)的設(shè)計(jì)定型工作。

中俄東線（黑河—長(zhǎng)嶺）途經(jīng)我國(guó)北方嚴(yán)寒地區(qū)，冬季氣溫最低可達(dá)零下45攝氏度，這對(duì)工程建設(shè)來(lái)說(shuō)是不小的考驗(yàn)。嚴(yán)格的施工工藝要求和嚴(yán)酷的使用環(huán)境，對(duì)施工設(shè)備提出了更高的要求?！霸O(shè)備口徑變大，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的難度，并且前期設(shè)備在使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了很多在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有想到的問(wèn)題?！币F深有感觸。

在中俄東線（黑河—長(zhǎng)嶺）試驗(yàn)段，一個(gè)寒冷的夜晚，尹鐵接到了內(nèi)焊機(jī)發(fā)生故障的報(bào)告。為了不影響第二天的施工，尹鐵和項(xiàng)目組成員立刻驅(qū)車(chē)趕到施工現(xiàn)場(chǎng)。

空曠的施工現(xiàn)場(chǎng)一片漆黑。他們打開(kāi)汽車(chē)大燈，趴在雪地上借著燈光排查故障。東北的夜里寒風(fēng)凜冽，凍得手都伸不出來(lái)，項(xiàng)目組成員堅(jiān)持細(xì)心排查每一處可能發(fā)生故障的地方。三四個(gè)小時(shí)后，他們終于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，并迅速維修設(shè)備。

“那天，項(xiàng)目組回到賓館已是凌晨。”尹鐵說(shuō)。針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，項(xiàng)目組進(jìn)行了優(yōu)化，為后期的設(shè)備定型奠定基礎(chǔ)。

此后，D1422系列裝備的焊接合格率穩(wěn)定在95%以上。D1422系列管道施工裝備的研制，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)超大口徑施工裝備的技術(shù)空白。管道局率先掌握了D1422管徑管道工程的施工技術(shù)，提升了管道局乃至集團(tuán)公司的工程建設(shè)能力。

在尹鐵的帶領(lǐng)下，項(xiàng)目組跟著管道從黑龍江黑河一路南下到上海，通過(guò)施工裝備與焊接工藝、施工裝備與工程現(xiàn)場(chǎng)的深度融合，在服務(wù)一線的過(guò)程中，不斷提高施工效率、節(jié)約施工成本，有力保障了國(guó)家重點(diǎn)工程的建設(shè)。（記者徐義澤）

應(yīng)用者說(shuō)

管道局華油工建公司副總經(jīng)理、總工程師高云宇

我公司在2021年第一次使用CPP900-W1N管道單槍自動(dòng)焊設(shè)備，焊工經(jīng)過(guò)7天的現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)就掌握了操作要領(lǐng)，實(shí)現(xiàn)了從半自動(dòng)焊向全自動(dòng)焊施工的轉(zhuǎn)變。在我們承擔(dān)的新疆黃水河穿越項(xiàng)目過(guò)程中，1.53公里管道焊接任務(wù)，合格率達(dá)到99.7%，贏得了業(yè)主單位的一致好評(píng)。

管道局四公司線路三分公司副經(jīng)理盧振堯

2017年中俄東線北段施工以來(lái)，我們公司就開(kāi)始使用CPP900系列裝備。經(jīng)歷了東北的極度嚴(yán)寒天氣和江南的高溫、高濕天氣，設(shè)備穩(wěn)定性高，一次焊接合格率可以達(dá)到95%，技術(shù)服務(wù)周到、及時(shí)，有力保障了項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)。

管道局二公司焊接高級(jí)技師韓彥崇

我從2016年開(kāi)始使用管道局自動(dòng)焊產(chǎn)品，見(jiàn)證了產(chǎn)品的迭代升級(jí)。尤其是最新的CPP900-W2N雙槍自動(dòng)焊，在中俄東線南段的使用過(guò)程中優(yōu)勢(shì)非常明顯，操作界面簡(jiǎn)單、電弧跟蹤精度高，新招聘的焊工經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)即可焊出合格口。

河北華元機(jī)電工程有限公司副經(jīng)理王曉斌

我公司2021年購(gòu)置了CPP900系列自動(dòng)焊產(chǎn)品，用于舟山海洋管道施工。在海洋管道施工，施工成本高、對(duì)設(shè)備的可靠性要求高。CPP900系列自動(dòng)焊產(chǎn)品性能很穩(wěn)定，焊接合格率可以達(dá)到97%。

中國(guó)化學(xué)工程第十三建設(shè)公司焊接培訓(xùn)站主任張立軍

我們焊接培訓(xùn)站匯聚了全國(guó)各大生產(chǎn)廠家的自動(dòng)焊產(chǎn)品。從2020年開(kāi)始，我們引進(jìn)管道局生產(chǎn)的CPP900系列裝備，開(kāi)展焊工培訓(xùn)、取證和GA1資質(zhì)申請(qǐng)工作。CPP900系列自動(dòng)焊裝備以卓越的性能、操控和維護(hù)的簡(jiǎn)便性，贏得了焊工的稱(chēng)贊，為我公司GA1資質(zhì)的取得奠定了良好的基礎(chǔ)。

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