袁常軒 郭依寶 郭存杰

國家管網(wǎng)集團北京管道維搶修分公司

摘要：換管作為天然氣管道缺陷永久性修復方法，作業(yè)過(guò)程中的焊接質(zhì)量至關(guān)重要，必須嚴格依照焊接工藝規程，控制好每個(gè)步驟或工序的施工質(zhì)量，保證后期管道的安全運行。介紹了換管焊接作業(yè)過(guò)程的質(zhì)量控制措施和目視檢驗內容，為相關(guān)換管作業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；更換管段；焊接過(guò)程管控；目視檢驗

在天然氣管道隱患整治中，經(jīng)常需要通過(guò)更換管段對存在缺陷進(jìn)行徹底修復，而焊接過(guò)程質(zhì)量控制非常關(guān)鍵。要求每道工序必須嚴格按照焊接工藝規程執行，同時(shí)有序管理也是保證焊接質(zhì)量的重要因素[1]。本文以陜京四線(xiàn)管道換管作業(yè)為例，論述焊接過(guò)程質(zhì)量控制要點(diǎn)，為相關(guān)工作提供參考。

1  焊接作業(yè)前溫習

換管作業(yè)前組織所有作業(yè)人員認真溫習焊接工藝規程和焊接作業(yè)方案，將焊接作業(yè)流程熟記于心。掌握各自工作范圍、職責及作業(yè)內容，每個(gè)步驟或工序標準及驗收要求，合理分組并列出所需施工設備、工具和檢測器具（圖 1）。

圖 1 焊接作業(yè)流程

開(kāi)展典型安全事故案例警示教育，分析事故發(fā)生原因，總結事故預防與處理的有效方法，結合此次實(shí)際作業(yè)特點(diǎn)，評估可能存在的問(wèn)題，制定相應的處置措施。

2  焊接作業(yè)準備

2.1  作業(yè)人員

焊工必須按《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試規則》要求經(jīng)考試合格后，方可從事相應的焊接施工。要求熟悉本次作業(yè)焊接規程、焊接圖紙及焊接材料，掌握焊接接頭的規范參數，同時(shí)計算出所要消耗的焊材數量，以便節約焊材，降本增效。管工應熟悉施工圖紙、管道坡口形式、組對間隙及裝配要求，提前測量出具體數據，制定切割、下料的方案，以便作業(yè)時(shí)節省時(shí)間提高對口質(zhì)量。質(zhì)量管控人員明確管口組對焊接質(zhì)量的控制和驗收、焊口檢測標準和檢測方法以及安全管理規定。

施工人員嚴格按照安全管理規定執行操作，佩戴好個(gè)人勞保用品或針對某一特殊場(chǎng)合設置防護器具，做好安全預案，把突發(fā)事故損失降到最低。安全監護人員發(fā)現隱患及時(shí)做出預判和處置，確保施工安全。

2.2  材料與焊材

管工確認施工現場(chǎng)材料的材質(zhì)、規格、型號和數量符合作業(yè)要求，以防錯用。焊工確認焊接材料是否與焊接規范要求一致，以防錯焊，造成返工。嚴格按規程要求實(shí)施焊接材料的烘烤、領(lǐng)用及使用方法。焊接保護氣體（惰性氣體、活性氣體或兩者的混合氣體）的干燥度和純度應滿(mǎn)足母料和焊接工藝的要求，并按焊接規程規定試驗氣體純度及焊接可用性[2]。

2.3  坡口加工和管口清理

管工必須按照焊接規程要求，現場(chǎng)采用氧、乙炔火焰熱切割加工或者液壓切割設備進(jìn)行管段坡口冷切割和坡口打磨，直到所要求的坡口角度、鈍邊厚度和精度，并除去坡口表面的鐵銹、油污、泥水、熔渣，清理出金屬光澤。校驗管口橢圓度，管口端面在同一平面內，如遇管道壁厚不一致應修磨過(guò)渡，避免組對時(shí)發(fā)現上述問(wèn)題再進(jìn)行處理。

3  焊接過(guò)程管控

3.1  焊接條件

焊前檢查焊接作業(yè)環(huán)境，清除作業(yè)區域內的易燃易爆物品，管道內的可燃氣體經(jīng)氮氣置換達到焊接作業(yè)要求。遇到雨雪、風(fēng)沙等惡劣氣候影響焊接質(zhì)量時(shí)，焊前要搭設防風(fēng)、防雨棚，加熱、干燥設施到位，防止天氣突然變化對焊縫質(zhì)量造成影響。

3.2  組對和定位焊

管道接頭組對應在確認坡口加工、清理質(zhì)量符合焊接規程的要求后進(jìn)行，并有相應的表格記錄原始數據。如果坡口形式、組對間隙、鈍邊大小不合適，容易造成內凹、焊瘤、裂紋、未焊透等缺陷。組對時(shí)間隙應均勻，符合焊接規范標準，此時(shí)應記錄下管口順時(shí)針各等份位置的間隙大小、坡口度數、錯邊量等數據，用來(lái)檢驗管工組對質(zhì)量，也用以查找焊縫質(zhì)量作依據。組對時(shí)按工藝規程采用專(zhuān)用對口器點(diǎn)固，定位焊時(shí)應對稱(chēng)點(diǎn)固，并按照規范要求進(jìn)行點(diǎn)固，按規程要求撤離對口器。

3.3  焊接順序和參數控制

合理的焊接順序可以減小焊接結構變形，降低應力集中和殘余應力，防止焊口產(chǎn)生延遲裂紋缺陷。嚴格按照焊接工藝規程規定每道焊口焊工數量及初始焊接位置、焊道層數、每層道數、每層厚度施焊（圖 2）。焊工不得擅自改變規定的施焊電壓、電流、送絲速度和送氣量范圍等參數。根焊完成后，清理熔渣并在規定的時(shí)間內焊接第二遍及后續焊道。

圖 2 焊接順序

3.4  預熱和層間溫度保持

層間溫度低會(huì )使焊縫產(chǎn)生溫度內應力，同時(shí)焊縫的冷卻速度快，影響焊縫的組織轉變。層間溫度高會(huì )使熔池內的焊縫金屬和熱影響區的母材金屬溫度過(guò)高，從而焊縫金屬晶粒增大容易產(chǎn)生脆硬組織，熱影響區粗晶粒區變大使力學(xué)性能變壞。所以預熱方法、預熱溫度必須滿(mǎn)足焊接規程要求，保證管口受熱均勻，保持焊接層間溫度，隨時(shí)檢測預熱溫度、層間溫度，認真記錄每層焊縫完成的時(shí)間和每層焊道的間隔時(shí)間，以保證焊縫最佳性能。

4  焊接后檢查

4.1  外觀(guān)檢查

焊接完成后立刻進(jìn)行外觀(guān)自檢。要求焊縫高低、寬窄和成形均勻一致，焊縫表面任何一點(diǎn)不低于管道表面，焊縫的寬度和焊縫余高應滿(mǎn)足焊接規程要求；焊縫表面無(wú)裂紋、氣孔、夾渣、弧坑、咬邊及焊瘤等缺陷，如有缺陷及時(shí)進(jìn)行修補，做到外觀(guān)自檢100%合格。

4.2  焊道清理

用鋼絲刷把焊縫兩面的飛濺、渣皮等清理干凈，以便為后續驗收及進(jìn)行超聲波、X射線(xiàn)探傷等無(wú)損檢測創(chuàng )造良好的工作條件。最后打掃焊接現場(chǎng)，工完料凈場(chǎng)地清，做到環(huán)境零污染，文明施工。

4.3  焊后保溫

當環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，為了防止焊道急驟降溫而破壞焊縫性能，在焊道上加蓋保溫被使焊縫緩慢降溫。如有條件可將石棉被加熱到80℃以上，然后立即將清理完成的焊口趁熱裹上并蓋上保溫毯，再用橡皮帶捆緊，確保焊縫性能（圖 3）。

圖 3 焊縫保溫示意圖

5  焊接質(zhì)量目視檢驗

目視檢驗是評估焊接質(zhì)量的最基本方法，是判定焊接質(zhì)量是否合格的最低要求，檢驗內容如圖 4所示。目視檢驗所需工具簡(jiǎn)單，成本最低，能在缺陷形成之初就被發(fā)現，并立刻采取有效的糾正措施。

圖 4 焊接目視檢驗

5.1  焊前檢驗

焊前檢驗以預防和核查為主，重點(diǎn)檢驗材料、坡口尺寸與質(zhì)量、組對質(zhì)量及坡口清理、施焊環(huán)境及焊前預熱等，最大限度避免返工或減少焊接缺陷的產(chǎn)生[3]。

5.2  焊中檢驗

在焊接過(guò)程中進(jìn)行檢驗時(shí)，根焊質(zhì)量檢驗非常關(guān)鍵，如發(fā)現點(diǎn)固焊或起焊位置有裂紋必須將裂紋處磨除，目視檢驗徹底磨除后重新焊接，為下層焊道創(chuàng )造良好焊接環(huán)境。其次溫度測量應距焊道50毫米才更有效，杜絕違反操作規程反方向焊接。

5.3  焊后檢驗

焊后檢驗評估完工焊縫的外觀(guān)輪廓、焊縫及其母材表面缺陷等，并進(jìn)行無(wú)損探傷檢測，有效保證換管焊接質(zhì)量。

 

參考文獻：

[1]張廣利.大型結構件的焊接質(zhì)量控制[J].焊管，2017，40（09）：57-61.

[2]王歡.不銹鋼管道焊接施工質(zhì)量控制研究[J].工程技術(shù)研究，2020，5（22）：118-119.

[3]趙若旭，郝潔.燃氣工程管道焊接質(zhì)量管理分析[J].決策探索（中），2020（12）：24-25.

 

作者簡(jiǎn)介，袁常軒，1977年生，高級工程師，在國家管網(wǎng)集團北京管道有限公司維搶修分公司從事石油、天然氣管道建設及維搶修工作。聯(lián)系方式：18634942243，ychangxuan@126.com。