天然气管道焊接施工质量控制措施

谢红林

摘要：本文分析了天然气管道焊接特点与难点，阐述了天然气管道焊接施工质量控制措施，探讨了天然气管道产生缺陷的种类及整改措施。

关键词：天然气；管道焊接；施工质量；控制措施

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：

天然气长输管道一般运输量大；管道大部分埋设于地下，占地少，受地形的限制少，可以缩短运输距离；密闭安全，能够长期连续稳定运行，输送受恶劣气候的影响小，无噪音，油气损耗小，对环境污染少；便于管理，易于实现远程集中监控，现代化管道运输系统的自动化程度很高；劳动生产率高，能耗少、损耗少、运费低。因此，管道运输是天然气输送成本最低的。

一、天然气管道焊接特点与难点

1、流动性施工对焊接质量的影响。施工作业点随着施工进度而不断迁移, 焊接质量的保证也增加了难度。

2、地形地貌对焊接质量的影响。该天然气管道工程将穿越城市沟渠、箱涵、土堤等处, 可能会遇到多种地形, 焊接位置复杂, 焊接难度大。

3、气候环境对焊接质量的影响。本工程管道焊接主要集中在夏季及雷雨风暴较多的期间内, 气候环境条件的影响, 增加了焊接质量控制难度。

4、现场焊接时, 采用对口器进行管口组对。

5、 现场焊接位置多为管道水平固定或倾斜固定对接, 包括平焊、立焊、仰焊、横焊等焊接位置。对焊工的操作技能要求更高、更严。

6、施工环境对焊接质量的影响。该天然气管道穿越城市主干道, 导致施工不能连续进行, 往往给焊接带来困难; 外界因素的干扰, 造成现场施焊接头数量增加, 质量难以保证, 使得焊接成本上升。

7、焊接质量要求高。根据《钢质管道焊接及验收规程》( SY/T4103) 的规定, 焊缝超声波探伤比例100%, 合格级别为Ⅱ级; 焊缝Ⅹ射线探伤比例为20%, 合格级别为Ⅱ级。穿越段进行100%射线擦伤, 合格级别为Ⅱ级。

二、天然气管道焊接施工质量控制措施

1、事前控制(焊前检查)

在实施焊接作业前,应对需要开展作业的有关设备机具、材料等进行检查，能否满足焊接的条件。

（1）对焊接设备检查。根据实际现场考察,我单位采用米勒自发电电焊机,并检查电焊机工作是否正常，电压、电流是否稳定。

（2）对焊接材料的检查。项目部对每批进场焊条、焊丝进行报验，提供材料合格证，监理单位检查是否与设计文件相符，并对该批号材料进行现场抽样送检,经检测合格同意使用。对焊条未使用之前，一般不允许撤掉包装，而且应按说明书的要求使用,保管焊条的仓库选择在干燥通风良好的地方，焊条撤掉包装后，一般在使用之前要烘干，在使用中放入保温筒中。

（3）确定焊口编号。焊口编号的编制,应依据设计施工图纸的桩号或里程,目的在便于对焊口进行记录、检查、验收，也便于对不合格的焊口进行返修及对焊口的焊接质量、数量进行统计。焊口编号应能反映所在工程的位置，焊接机组等内容。工程施工或完工后，也便于对发现的焊口问题进行查找和处理。焊口编号可反映由哪个焊工(或焊接机组)施工，一旦出现不合格焊口，便于返修，同时，也可以了解到各焊工(或焊接机组)的一次合格率，可针对性的对问题焊工进行指导，以提高其操作技能，保证焊接质量。

（4）环境对焊接的影响。焊接当天，应对天气情况进行全面了解，是否适合焊接作业。一般情况下，湿度超过90%，氩弧焊（打底）风速超过2 m/s，焊条电弧焊（填充、盖面）风速超过8 m/s，环境温度低于焊接规程中规定的温度时，应采取有效的保护措施。

2、事中控制(焊接组对)

管口组对焊接是焊接质量控制的关键环节，焊接技术人员、质检人员应对焊工的操作进行指导,以保证其焊接质量。

（1）管道对口器的使用。依据设计施工文件及焊接工艺规程要求，在管道组对焊接时，使用管道外对口器。对口器的使用，在于使焊接口固定,并可对管道错边量等参数进行调整。在外对口器撤离前，应完成根部焊道累计长度不少于管周长的50%,根部焊道应均匀分布于管口圆周。

（2）组对焊接。对管口组对的错边量进行检查,其错边量一般不大于1.6 mm。如果由于管口尺寸偏差(管口周长)，出现较大错边，应沿管口均匀分布。管口组对间隙，应按焊接工艺规程进行控制，其焊缝最终宽度应为:坡口上口宽2～4 mm。相邻螺旋焊缝或直焊缝间距错开100 mm 以上。管道对接偏差≤3 °， 不允许割斜口。

（3）焊接过程中的检查内容。①接地线不应在坡口以外的管壁上引弧,以免电弧烧伤管材；②焊接过程中注意电流、电压的变化，要控制在焊接工艺规程的范围内;③焊接过程中应避免出现强制组对的情况； ④相邻两层的焊接点不得重合，应错开20 mm 以上；⑤焊接过程中，应注意控制层间温度，当层间温度低于规定要求时，应重新加热；⑥多层焊每层焊完后，应立即对层间进行清理，并进行外观检查，缺陷消除后方可进入下一层的焊接；⑦对中断焊接的焊缝，继续焊接前应清理并检查,消除缺陷并满足规定的预热温度后方可焊接；⑧焊接过程中，应及时填写组对检查记录和焊接工艺记录,真实的反映焊接组对情况。

3、事后控制(焊口检查)

焊接完成后，应将表面焊渣和飞溅物清除干净，用记号笔在距焊口(气体流动方向)下游1 m 处，写下焊口编号，并作好焊缝外观检查记录。

（1）焊缝外观检查的内容。焊缝宽度:坡口上口宽+2～4 mm；焊缝高度：0～1.6 mm。局部不超过3 mm， 长度不超过50mm；焊缝错边量:1.6 mm。焊缝外观检查还包括:表面裂纹、表面气孔、表面夹渣、咬边、未焊透，这些都是不允许出现的。

（2）焊缝内部检查的内容。焊缝内部检查应在外观检查合格的基础上进行,外观检查不合格，不得申请无损检测，对检查不合格处进行返工，直至检查合格。外观检查合格后,由监理人员下达检测指令。焊缝射线无损检测应符合现行国家标准《钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级》GB-3323 的(Ⅱ级)规定执行；超声波检验应符合现行国家标准《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》GB-11345 的(Ⅰ)规定。无损检测的方法一般有射线检测和超声波检测,当某种情况下，无法用射线检测时，经设计人员同意，也可用磁粉探伤或液体渗透探伤方法代替。当检验焊缝缺陷超出设计文件和规范要求时,其焊缝质量判定不合格，必须按规范要求进行返修，返修后采用同样的方法进行检测。

（3）对焊缝的保护。焊缝检验合格后，为防止焊缝生锈，应对焊缝进行喷砂除锈，并用热收缩套进行防腐施工，并进入下道工序施工。

三、天然气管道产生缺陷的种类及整改措施

1、夹渣形成的原因及措施

夹渣形成的原因：

(1)从试件焊接缺陷统计表中，可以看出夹渣是整个焊接过程形成缺陷的主要因素，其根本原因就是清根，打磨不到位。

(2)接头边缘有污物存在，下向焊工艺焊接层次多，熔池浅，各层间的熔渣清理不干净，形成了夹渣；

(3)焊接过程操作手法不当，在控制熔渣超前问题存在困难；

(4)焊接电流过小，熔敷金属不能完全摊开，铁水流动性减少，造成夹渣；

(5)熔敷金属太厚使内部熔渣不能及时浮出来，便形成了熔渣。

采取的措施：

(1)根据位置变化在工艺参数允许的区间内适当地调整工艺参数；

(2)认真地打磨各层间接头，防止在引弧处产生夹渣；

(3)认真清理坡口及焊层间的熔渣；

(4)采取有效的防护措施，

以防止焊接电弧不稳，或熔渣超前形成的夹渣；

(5)加强质量教育，多沟通加强员工责任心。

2、气孔形成的原因及措施

气孔形成的原因：

(1)熔敷金属冷却太快，气体来不及逸出，形成了气孔；

(2)电流过大造成焊条熔化速度太快，对焊接熔池不能起到很好的渣气保护；

(3)施焊环境湿度大，采取措施不得利；

(4)焊条的使用，保管没严格按标准SY0401-98 标准规定执行，使焊条受潮。

采取的措施：

(1)焊条当天用多少带多少，如有剩余则按规定烘干后使用；

(2)严格按工艺规程执行，杜绝违规作业，当空气湿度大于90 %时，将管口部位加热至100～150 ℃；

(3)选择合适的电流、电压；

(4)按规定清除坡口及焊条上的污垢；

(5)采取有效的防风措施。

3、未熔合及未焊透形成的原因及措施

未溶合及未焊透形成的原因：

(1)焊机本身无引弧电流，有断弧现象；

(2)焊接电流过小；

(3)层间不够熔合。

(4)停留时过短。

采取的措施：

(1)在工艺规程允许的范围内适当地提高焊接电流；

(2)采用带有引弧电流的焊机；

(3)观察焊池的变化，集中精神。

4、裂纹形成的原因及措施

裂纹形成的原因：

(1)管子受到震动或冲击；

(2)冷却过快，强行校对。

采取的措施：

(1)应使根焊完成二分之一时，方可拆除外对口器；

(2)在使用挖掘机组对的情况下，在焊接过程中，禁止晃动管子。

总之，面对日趋激烈的国际市场竞争, 要想在管道焊接市场占据一席之地, 必须提高施工装备和技术水平。因此研发高质量的焊接材料、高效率的焊接方法, 和与之匹配的管道全位置自动焊接装置对提高我国长输管道施工水平具有十分重要的现实意义。

参考文献：

[1] 刘宗仁.天然气管道工程浅谈[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊). 2008(09)

[2] 刘值金.单面焊双面成形技术的应用[J]. 陕西建筑. 2009(05)

[3] 李伟雄.城市天然气管道安全危害成因分析及其防范措施[J]. 沿海企业与科技. 2010(03)

[4] 王勇.钢筋电渣压力焊缺陷产生的原因及预防措施[J]. 装备制造技术. 2009(07)