山區(qū)大口徑管道焊接技術(shù)

趙　博

摘要：針對(duì)山區(qū)管道施工特點(diǎn)，結(jié)合近年來國(guó)內(nèi)大口徑長(zhǎng)輸管道焊接技術(shù)，對(duì)山區(qū)大口徑管道(杭甬天然氣輸氣管道工程)焊接工藝、焊接施工等技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：山區(qū)石方地段 大口徑管道 焊接技術(shù)

1 山區(qū)大口徑長(zhǎng)輸管道的現(xiàn)場(chǎng)焊接特點(diǎn)

由于地形起伏較大，高程變化頻繁，施工中常會(huì)遇到縱向坡度、橫向坡度或疊加坡度；管道彎頭、彎管較多；施工作業(yè)面狹窄，管溝開挖難度很大，一般需要進(jìn)行巖石爆破；可利用的現(xiàn)成道路極少，設(shè)備與材料難以直接運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)。不大可能按照平原地段的程序施工，需制定合適的施工工藝。采用大口徑管道高壓輸送天然氣時(shí)，選用管材的強(qiáng)度較高(材質(zhì)為X65)，為保證可焊性和沖擊韌性，需選用高質(zhì)量的焊接材料和適宜的焊接方法，來保證焊接質(zhì)量，而管材、焊材、焊接工藝以及焊接設(shè)備等是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控。

2 焊接工藝的選定

由于自動(dòng)焊技術(shù)要求管子全周對(duì)口均勻，現(xiàn)場(chǎng)施工須配備內(nèi)對(duì)口器、管端坡口整形機(jī)等機(jī)具；為避免外界氣候的影響，還需配備防風(fēng)棚，這些條件在山區(qū)施工中都很難滿足，因此本段不考慮自動(dòng)焊工藝。

2.1 根焊工藝 纖維素焊條，具有極強(qiáng)的造氣功能，電弧吹力大，在全位置焊接時(shí)熔滴向熔池穩(wěn)定過渡，熔透能力和填充間隙性能好，對(duì)管子的對(duì)口間隙要求不很嚴(yán)格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫，適合打底焊。纖維素焊條手工電弧下向焊管口組對(duì)間隙小，焊接過程中采用大電流、多層、快速焊的方法來完成，適合于流水作業(yè)，焊接效率較高?？捎米髦骶€路根焊。纖維素焊條手工電弧上向焊，采用息弧操作法完成，管口組對(duì)間隙較大，每層焊層厚度較大，可作為連頭，返修根焊；STT半自動(dòng)焊通過精確的基值和峰值電流和電壓控制熔滴過渡成型，焊接過程穩(wěn)定，單面焊雙面成型，焊接速度快、焊道光滑。但對(duì)口質(zhì)量要求較高，抗風(fēng)能力差，需采取防風(fēng)措施?？捎米魃絽^(qū)段主線路根焊?jìng)溥x工藝。

2.2 填充、蓋面焊工藝 低氫鉀型，鐵粉型低氫型焊條下向焊靈活簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)，熔敷效率、力學(xué)性能指標(biāo)等均能滿足要求，適用于坡度大等自動(dòng)化率不高的場(chǎng)合，也適用于連頭和返修等。自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊熔敷效率高，綜合成本低，焊絲的焊接工藝性能優(yōu)良，電弧穩(wěn)定，全位置成型好，抗風(fēng)能力強(qiáng)，適宜野外施工?？捎米魃絽^(qū)段主線路的填充、蓋面焊。

2.3 焊接工藝選擇 根據(jù)以上分析，在一般情況下，山區(qū)大口經(jīng)長(zhǎng)輸管道主線路焊接以“纖維素型焊條手工根焊(下向)＋自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充、蓋面”焊為主要焊接工藝。

2.4 主線路焊接工藝參數(shù)(不作為焊接依據(jù)供參考) 焊接方法:纖維素型焊條手工根焊＋自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充、蓋面焊接方向:下向；層間溫度≥100℃；焊后熱處理:無；根焊與填充焊時(shí)間間隔:不大于10分鐘。

3 焊接施工

焊接施工前，按業(yè)主提供的焊接工藝規(guī)程，根據(jù)施工地段特點(diǎn)、施工技術(shù)和裝備等情況，選擇與管線壁厚和焊接方法相適應(yīng)的焊接工藝規(guī)程。山區(qū)大口徑管道宜采半自動(dòng)焊焊接工藝（手工下向焊根焊＋自保護(hù)藥芯半自動(dòng)焊填充蓋面）進(jìn)行主管線的焊接。

3.1 焊接準(zhǔn)備 ①被焊接表面應(yīng)均勻、光滑，不得有起鱗、磨損、鐵銹、渣垢、油脂和其他影響焊接質(zhì)量的有害物質(zhì)；管內(nèi)外表面坡口兩側(cè)25mm范圍內(nèi)應(yīng)清理至顯現(xiàn)金屬光澤。②按焊接工藝規(guī)程要求調(diào)整好焊接參數(shù)，包括：電壓、電流、焊速、保護(hù)氣體流量、電源極性、送絲速度、提前送氣和延遲停氣的時(shí)間、干伸長(zhǎng)度、電弧的擺幅、擺頻和良好的停留時(shí)間等。③焊接前，準(zhǔn)備好加熱器、測(cè)溫計(jì)、保溫被以及焊工使用的焊梯、焊臺(tái)、隔熱膠皮板等輔助工具，保證焊接工作順利進(jìn)行。④焊接地線盡量靠近焊接區(qū)，采用自制卡具將地線與管表面接觸牢固，避免產(chǎn)生電弧傷害母材。

3.2 焊前預(yù)熱 ①根據(jù)焊接工藝規(guī)程規(guī)定的溫度進(jìn)行焊前預(yù)熱；可采用環(huán)形火焰加熱器、電伴熱加熱或中頻加熱方法進(jìn)行預(yù)熱。如果預(yù)熱溫度偏低，不利于降低鋼材的淬硬程度、延緩焊縫的冷卻速度，不利于氫的逸出和改善應(yīng)力條件、降低接頭的延遲裂紋傾向；但若層間溫度過高或預(yù)熱溫度過高，易引起過熱或產(chǎn)生接頭塑性和沖擊功的下降。②當(dāng)焊接兩種具有不同預(yù)熱要求的材料時(shí)，應(yīng)以預(yù)熱溫度要求較高的材料為準(zhǔn)；③預(yù)熱寬度應(yīng)為坡口兩側(cè)各50mm，均勻加熱，使用紅外線測(cè)溫儀等測(cè)溫工具測(cè)量。預(yù)熱熱源撤走后，盡快開始焊接。

3.3 管道焊接 ①根焊焊道由2～3名焊工在管口同時(shí)起弧，由上向下施焊，根焊道必須焊透，表面成形好。相鄰兩層的接頭點(diǎn)不得重疊，應(yīng)錯(cuò)開30mm以上；由于第二層的熱焊熔池較淺，不易將熔渣折出，根焊完成后，應(yīng)修磨清理根焊道；為避免地線打火產(chǎn)生弧坑，采用特制的接地線。②每層焊道和每道焊口應(yīng)連續(xù)焊完，中間不應(yīng)中斷，在熔池未冷卻前，進(jìn)行下一層施焊(或下道焊接)，根熱焊間隔時(shí)間不易超過10min；采用直線運(yùn)條方式進(jìn)行熱焊，將焊絲干伸長(zhǎng)調(diào)整到合適長(zhǎng)度，使用直接短路引弧法進(jìn)行引弧，在焊接過程中，焊絲不擺動(dòng)；層間溫度達(dá)不到要求，應(yīng)重新加熱；為避免熔池液體金屬外溢，仰焊時(shí)應(yīng)采用低速焊接。③層間焊道上的焊渣，在下一步焊接前清除干凈；填充焊接時(shí)，由于坡口寬度的增加，焊絲要作適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)，為避免發(fā)生熔池滿溢、氣孔和夾渣等缺陷，焊接速度要控制適當(dāng)，以保持熔池前移；填充焊應(yīng)有足夠的焊層，蓋面焊后，完成焊縫的橫斷面在整個(gè)焊口上均勻一致；蓋帽焊前坡口應(yīng)填滿，剩余坡口深度控制在1.6mm以內(nèi)，蓋帽焊接的送絲速度應(yīng)與填充焊的相同或略低一些。④流水作業(yè)時(shí)，當(dāng)天未完焊道至少焊三遍；⑤在焊接作業(yè)中，焊工應(yīng)對(duì)自己所焊的焊道進(jìn)行自檢和修補(bǔ)工作。每處修補(bǔ)長(zhǎng)度不小于30mm；⑥對(duì)需要后熱或熱處理的焊縫，應(yīng)按焊接工藝規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行后熱和熱處理。需緩冷焊縫，焊后不允許立即清除藥皮，待緩冷結(jié)束后，方可清除藥皮和修補(bǔ)。⑦每日下班前應(yīng)將管線端部管口臨時(shí)封堵好，防止異物進(jìn)入。臨時(shí)封堵裝置可利用機(jī)械式、套筒式、收縮套堵板式等。溝下焊管線還應(yīng)注意防水。⑧焊接完成后用記號(hào)筆寫在距焊口(油、氣流動(dòng)方向下游)1m處防腐層表面，并同時(shí)作好焊接記錄。焊口標(biāo)記為：“樁號(hào)-焊口號(hào)-焊工號(hào)”。

4 結(jié)束語

大口徑、工作壓力高、管壁厚的天然氣長(zhǎng)輸管道需選定科學(xué)合理的焊接工藝，焊接質(zhì)量在很大程度上決定了工程的質(zhì)量和安全，而管材、焊材、焊接設(shè)備、焊接過程控制等是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素，是山區(qū)大口徑管道焊接技術(shù)的主要內(nèi)容,施工中需重點(diǎn)控制。