曹延雙 高鐵龍 劉博洋

國家管網(wǎng)集團北京管道維搶修分公司

摘要：山地大直徑管道停輸換管作業(yè)存在彎管曲率半徑和結構長(cháng)度中心線(xiàn)難以精準測量的問(wèn)題。通過(guò)采用在役彎管側拉線(xiàn)垂直測量半徑法，測量舊彎管，再根據舊彎管空間相對位置，完成換管部位的作業(yè)坑開(kāi)挖及對曲率半徑、結構長(cháng)度的測量，確定采取合理的作業(yè)方式。本文總結了一起換管搶修施工案例的經(jīng)驗做法，為相關(guān)作業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：山地大直徑管道；彎管；停輸換管；下料切割；組對質(zhì)量

相對于平原地區，大直徑山地管道換管作業(yè)存在測量不精、組對難度大等問(wèn)題，從而影響了焊接的成功率。途經(jīng)山區的某Φ1219 mm天然氣管道在環(huán)焊縫質(zhì)量排查中發(fā)現，地處山體一側的埋地管道熱煨彎管下游焊縫中，存在一處寬度30 mm、長(cháng)度2515 mm的內角邊缺陷，射線(xiàn)檢測判定為Ⅳ級不可接受缺陷，嚴重影響管線(xiàn)運行安全，決定進(jìn)行換管作業(yè)。本文對這起換管作業(yè)的成功經(jīng)驗進(jìn)行了總結，供同行參考借鑒。

1  前期準備工作

（1）精準測量提前支護。動(dòng)火作業(yè)前期，由4～5人協(xié)同反復測量管件的角度、尺寸，保證較高測量精度，以提高下料準確率。根據埋地管道地形、地貌和走勢判定應力釋放量，提前采取支護措施臨時(shí)支撐，防止管線(xiàn)下沉，盡量減小應力釋放過(guò)多導致的上下游管口錯位。必要時(shí)配置挖掘機開(kāi)挖管溝釋放管線(xiàn)壓力，調整管道中心軸距，減少偏差，提高連頭焊口組對質(zhì)量。

（2）取消焊口預制保證組對質(zhì)量。提前預制焊口常用于在役管道加裝三通管件作業(yè)中，目的是避免焊接作業(yè)相互影響。但在復雜地形情況下，對斷管后的應力變形預判存在誤差，預制焊口難以保證組對質(zhì)量。2016年初，河北唐山某Φ1016 mm管道連頭作業(yè)時(shí)，為減少動(dòng)火焊口數量，提前在彎管處預制焊接袖管。開(kāi)挖斷管后，因應力釋放導致管道連頭處偏差過(guò)大無(wú)法組對，重新開(kāi)挖管溝調整走向后完成組對。同年，河北廊坊Φ1016 mm在役管道彎管和三通連接動(dòng)火作業(yè)中，先將彎管和三通進(jìn)行了預制焊接，但因對斷管后管口軸線(xiàn)偏差預判有誤，組對的焊口間隙達不到規程要求。鑒于預制焊口的不利影響，本次大直徑管道換管作業(yè)，取消焊口預制操作，動(dòng)火作業(yè)直接焊接3道焊口，雖耗時(shí)較多，但保證了組對質(zhì)量，降低了焊接質(zhì)量風(fēng)險。

（3）借助工器具降低作業(yè)難度。山地管道現場(chǎng)測量大直徑彎頭曲率半徑和結構尺寸時(shí)水平度調整受限較多。為提高測量精度，自制液壓調整管支架進(jìn)行支護調平，配合使用具有量角功能的測量平臺，測量彎頭角度較為快捷精準，如圖 1所示。充分利用半自動(dòng)火焰切割機微調裝置，改善傳統火焰切割機調節裝置在切割斜口時(shí)易卡頓現象，能夠精準調節割嘴沿著(zhù)切割線(xiàn)進(jìn)行切割下料，切割的管口平整光滑，角度一致，且能進(jìn)行內口減壁厚切割，減少了打磨時(shí)間，降低了打磨作業(yè)勞動(dòng)強度，提高了打磨質(zhì)量，如圖 2所示。

圖 1 大直徑彎管液壓調整測量平臺應用現場(chǎng)

圖 2 火焰切割機微調裝置應用

2  測量下料方法

此次需要更換的彎管所處位置特殊，空間角度復雜，須采取先割除彎管和彎管下游的管道短節，根據新彎管的尺寸，分配斜口角度，按旋轉疊加斜口角度切割上游管口，再根據管道中心線(xiàn)走向疊加相應角度組對新彎管，最后根據彎管管口測量出剩余短節的結構尺寸，進(jìn)行下料和組對。

將割除的彎管吊出作業(yè)坑，測量上下游管道中心線(xiàn)交叉角度。先期測得未斷開(kāi)在役管道舊彎管角度為 34.0°，管道斷開(kāi)后再次測得舊彎管角度為 35.5 °。需要更換的新彎管角度僅 31.5°，差４°，不滿(mǎn)足《油氣長(cháng)輸管道工程施工及驗收規范》要求，需要通過(guò)組對３道斜口，將４°合理分配。

管工將在役管道上游管口切磨成2°斜口，根據管道中心線(xiàn)走向把新彎管旋轉疊加一定角度與之組對、焊接，予以固定。測量已固定的新彎管管口與在役管道下游管口的距離，得出管段短節尺寸，將剩余2°分配在該短節兩端管口上，進(jìn)行斜口下料。組對完成的彎管和短節，如圖 3所示。

圖 3 完成組對后的管道現場(chǎng)

3  選擇消磁方式

埋地管道因磁化作用容易帶磁，且管道越長(cháng)、直徑越大、磁性也越強，需要在焊接前采用共軛式消磁器進(jìn)行消磁，解決帶磁焊口強磁場(chǎng)造成焊接磁偏吹的問(wèn)題[1]。

外對口器固定、組對焊口后，纏繞共軛式消磁器的消磁線(xiàn)圈進(jìn)行消磁。整口消磁難度大的焊口，可分區域進(jìn)行，待局部滿(mǎn)足焊接要求后施焊。采用搭橋式定位焊點(diǎn)固，避免傷及坡口根部。分段對稱(chēng)完成部分根焊焊縫后，再徹底清除定位焊縫，以免缺陷存留。

4  焊口預熱和防護措施

山地作業(yè)環(huán)境溫度低于5℃，采取覆蓋石棉被、保溫巖棉等方式，有效防止焊縫快速冷卻。在焊口完成加長(cháng)定位點(diǎn)固并撤離對口器后，要及時(shí)根據作業(yè)環(huán)境搭設牢固的防風(fēng)雨棚，確保焊接過(guò)程順利進(jìn)行。

5  對稱(chēng)分段焊接方法

為避免大直徑焊口根焊焊縫間隙收縮過(guò)大問(wèn)題，采用兩名焊工對稱(chēng)分段退焊法施焊，根焊焊接順序如圖 4所示[2]。在焊接間歇可分別對己方和對方的焊縫背面成形進(jìn)行觀(guān)察、把關(guān)和提醒。遵循“間隙最小的焊縫先焊，錯邊量最大的焊縫次之，間隙大的焊縫最后焊接”原則，利用焊縫收縮特性以減小大間隙焊縫的長(cháng)度。盡量把焊接位置舒適、間隙合適的標準焊縫留作“觀(guān)察窗”，最后焊接，以便觀(guān)察已完成根焊焊縫的背面成型，減少根部未焊透、內凹、焊瘤等缺陷，確保根部焊縫的成形質(zhì)量。通過(guò)建立良好的溝通和配合，在開(kāi)始焊接前確定焊縫焊接順序和焊接進(jìn)度，開(kāi)始修磨時(shí)通知對方焊工及時(shí)停止施焊，避免打磨影響對方焊接質(zhì)量。錯邊位置的焊接要做到坡口兩側熔敷金屬的厚度一致，防止應力開(kāi)裂。

圖 4 Φ 1219 mm管道焊口打底焊接順序

6  建議

（1）研究改進(jìn)在役管道彎管曲率半徑和結構長(cháng)度中心線(xiàn)精準測量方法。

（2）開(kāi)發(fā)研制能精準劃斜口線(xiàn)的工具及完善精準切割斜口的設備。

（3）開(kāi)展管道焊接練兵活動(dòng)，強化技能和體能儲備，適應作業(yè)強度，保證作業(yè)質(zhì)量，縮短作業(yè)時(shí)間。

參考文獻：

[1]李軍濤，韓立鋒.天然氣長(cháng)輸管道停輸換管作業(yè)風(fēng)險分析及控制措施[J].化工管理，2013（12）：48.

[2]孫寶龍，王志方，宋紅兵．B型套筒用于大口徑高鋼級管道環(huán)焊縫隱患治理的質(zhì)量管控措施[J]，管道保護，2019（5）：48-51.

作者簡(jiǎn)介：曹延雙， 1971年生，國家管網(wǎng)集團北京管道維搶修分公司，焊工高級技師，從事天然氣管道焊接施工及維搶修工作20年。聯(lián)系方式：18635699122 ，1805729217@qq.com。