高寒地帶長輸管道冬季焊接施工

王 凱 張 李 程勝霞 張永康 王溫溫

河北華北石油工程建設(shè)有限公司 河北任丘 062552

高寒地帶長輸管道冬季焊接施工

王 凱 張 李 程勝霞 張永康 王溫溫

河北華北石油工程建設(shè)有限公司 河北任丘 062552

蘭州—銀川輸氣管道工程第2A單元所處位置海拔2450m，管道施工期間，環(huán)境最低溫度達到-25℃，管道鋼管材質(zhì)為X 70鋼。工程施工過程中，施工人員和技術(shù)質(zhì)量管理人員通過摸索、總結(jié)和對比，從控制焊接施工的小環(huán)境溫度、加強環(huán)境參數(shù)檢測、落實焊道焊后保溫緩冷等幾方面著手，制定了一套行之有效的冬季施工措施和操作程序，很好地解決了高寒地帶冬季施工如何保證焊接質(zhì)量的技術(shù)難題。

長輸管道 低溫環(huán)境 焊接施工

近年來，隨著我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對油氣資源的需求大幅度增加，配套的油氣長輸管道安裝工程應(yīng)運而生。長輸管道具有距離長，管道沿途經(jīng)過地理環(huán)境復(fù)雜，施工周期長的特點。在長輸管道的敷設(shè)安裝過程中，由于油氣源產(chǎn)地不同，管道走向各異，管道施工過程中難免遇到高寒地帶和冬季低溫環(huán)境，所有這些環(huán)境，嚴重制約了管道焊接施工的有效工期和施工質(zhì)量，不僅延長了工程整體工期，同時也為管道冬季施工質(zhì)量保證提出了一大難題。以華油工建蘭州—銀川輸氣管道第2A單元施工過程的管理經(jīng)驗為例，對長輸管道在高寒地帶冬季施工如何控制焊接質(zhì)量作介紹。

1 發(fā)展前景

隨著國內(nèi)國際石油天然氣工業(yè)市場的高速開發(fā)，以及國內(nèi)長輸管道建設(shè)隊伍的進一步成發(fā)展壯大，我們的管道施工隊伍承攬的工程地域范圍將會更廣，氣候環(huán)境將會更加復(fù)雜，伴隨而來的施工難題和挑戰(zhàn)將會更多，在這當中，遇到高寒地帶和冬季低溫環(huán)境施工在所難免。高寒地帶管道的焊接施工，對于我們國內(nèi)管道隊伍來說，沒有太多的類似工程施工經(jīng)驗，蘭銀管道2A單元工程施工，給我們提供了一個較好的高寒環(huán)境，通過本工程冬季焊接施工，我們總結(jié)出了一套較為完善的高寒地帶冬季施工經(jīng)驗，對于將來類似工程施工具有一定的指導(dǎo)價值。

2 工程概況

華油工建蘭銀管道2A標段線路工程工作量共計30km主線路其他附屬工程，管道規(guī)格為Φ610×8.8及Φ610×11，鋼管材質(zhì)為X 70鋼；包括45個熱煨彎頭安裝，243個冷彎管制作、安裝，3處季節(jié)性河流穿越，4次西部管道穿越，2次201省道穿越以及4#分輸閥/5#截斷閥室安裝工作。

本工程施工地段處于甘肅省北部,管道沿線斷續(xù)通過丘陵及丘間谷地,管道所處地段海拔高度在2100～2420m之間,施工作業(yè)帶處于丘陵背陰面,工程于2006年11月開工,恰逢當?shù)丨h(huán)境最差時段，早晚氣溫在-25℃左右,最大溫差達到35℃，施工作業(yè)環(huán)境十分惡劣。

3 管道低溫焊接施工制約因素分析

（1）環(huán)境溫度較低，施工人員作業(yè)環(huán)境惡劣，影響焊接工人技術(shù)水平的正常發(fā)揮；

（2）在低溫環(huán)境中，焊道預(yù)熱溫度難以保證；

（3）低溫環(huán)境中，焊接后焊道溫度迅速下降，影響焊口內(nèi)在質(zhì)量。

4 冬季焊接施工措施

針對以上冬季施工的各種制約因素，分析施工現(xiàn)場實際情況采取相應(yīng)的防護措施，有效地確保了焊接質(zhì)量，施工效率得到明顯提高。

首先，針對環(huán)境溫度較低，施工人員作業(yè)環(huán)境惡劣這一情況，為每個焊接機組配備保溫防風棚4個，替換非冬季施工防風棚，焊接人員施工時能夠處于一個相對封閉的小環(huán)境中，不受外界風雪天氣影響。另外，每個保溫棚內(nèi)配置1k W碘鎢燈2臺、投光燈1套。施工實踐證明，采取這一措施后，結(jié)合管道焊口預(yù)熱余溫，保溫防風棚內(nèi)的平均溫度能達到20℃，而且，碘鎢燈和投光燈同時增加了保溫棚內(nèi)的照明，解決了冬季早晚光線較弱，保溫棚內(nèi)焊接、清根能見度低的缺點。以上這些措施，為焊接工人以及焊道清根打磨人員在寒冷低溫的大環(huán)境里創(chuàng)造了一個常溫小環(huán)境，杜絕了因低溫焊接環(huán)境對焊接工人造成的手法變形，從而有效地提高了管道焊接質(zhì)量和施工效率。

其次，在低溫環(huán)境中，焊道預(yù)熱溫度以及焊道層間預(yù)熱溫度難以保證。根據(jù)《蘭—銀焊接工藝規(guī)程》的相應(yīng)指標，焊前預(yù)熱溫度：≥100～150℃，層間預(yù)熱溫度：≥80～150℃，要達到這一參數(shù)要求，主要存在兩方面困難：

（1）液化氣在-25℃的自然環(huán)境中大部分處于液化狀態(tài)，加熱用的火焰烤把火力強度得不到使用要求，焊口焊前預(yù)熱溫度無法得到焊接工藝規(guī)程的要求；

（2）在自然低溫環(huán)境中，焊口得到預(yù)熱溫度后，由于熱量的迅速散失，使得每道焊口后期焊接部分實際預(yù)熱溫度已經(jīng)遠遠低于焊接工藝規(guī)程要求溫度。

針對第1種情況，我們從源頭出發(fā)，對液化氣瓶采取安全加熱措施：結(jié)合以往常溫施工環(huán)境經(jīng)驗，首先采用防火石棉布將液化氣瓶包裹起來。然后，選用適當功率的電伴熱帶均勻纏繞在液化氣瓶體上。最后利用保溫材料將瓶體包裹起來，利用移動電站對伴熱帶進行供電。實踐證明這一加熱措施效果十分理想。

對于第2種情況，由于我們?nèi)藶榈脑诒胤里L中制造了一個小的熱場，預(yù)熱溫度迅速下降的問題已經(jīng)得到了有效地解決，如果個別溫度下降過快，低于超過焊接工藝規(guī)程允許范圍的，可以局部重新加熱。

另外，在低溫環(huán)境自然中，管道焊接完成后，焊道溫度迅速下降，影響焊道內(nèi)晶相組織正常結(jié)構(gòu)。

管道焊接完成的瞬間，溫度相對較高，焊道內(nèi)部金屬組織結(jié)構(gòu)正在成型，如果此時溫度迅速下降，焊道內(nèi)部將會形成晶粒粗大的馬氏體組織，鋼材脆性增大，嚴重影響后期使用壽命。

根據(jù)工程施工工序安排，管道焊接完成后，保溫防風棚就要撤離這一焊道，轉(zhuǎn)入下一道焊口的焊接施工，焊接完成后的高溫焊口將暴露在低溫環(huán)境中。根據(jù)以往常溫環(huán)境中的管道施工經(jīng)驗，焊口在常溫環(huán)境中的自然冷卻時間為2h，為了保證管道焊接質(zhì)量，應(yīng)該確保低溫環(huán)境中的焊口緩冷時間為2h，根據(jù)實際焊口焊接速度和緩冷時間，為保證焊道層間溫度和焊后緩冷效果，每個機組配備25套石棉防雨保溫被在焊接過程中循環(huán)使用。確保每道焊口焊接完成后第一時間在保溫棚內(nèi)加上保溫被，每道焊口溫度達到自然環(huán)境溫度后才能進行拆除。

5 低溫焊接效果分析

在施工過程中，由于施工現(xiàn)場采取了防風保溫措施，為焊接施工創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境，管道焊接外觀質(zhì)量及內(nèi)在質(zhì)量都得到了有效保證，焊接一次合格率達到99%。

6 需要進一步克服和完善的地方

蘭銀管道2A單元線路工程冬季施工，制定了一套較為細致的施工方案，最后雖然取得了較好的施工質(zhì)量和較高的工程效率，但同時也還存在一些問題，主要表現(xiàn)在：在低溫環(huán)境中，焊接設(shè)備發(fā)動困難，設(shè)備空轉(zhuǎn)預(yù)熱影響設(shè)備的使用壽命。另外，高寒地帶施工預(yù)熱和層間加熱使用的液化氣用量大大增加，在一定程度上增加了工程施工成本。所有這些問題需要在以后的研究中進一步加以克服和完善。

7 結(jié)束語

隨著長輸管道工程建設(shè)高峰期的到來，冬季或是高寒地帶管道焊接作為一個新的技術(shù)課題擺在了所有管道人的面前，我們只有從理論和實踐兩方面同時著手，從保證管道焊接內(nèi)在質(zhì)量所需要具備的各種外在因素著手進行分析研究，制定出一套有效的施工措施，才能確保管道工程施工的順利進行，才能更好地推動我國管道建設(shè)事業(yè)的進一步發(fā)展。

TE973

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1672-9323（2012）05-0083-02

2012-07-09）