長輸管道水田、林區(qū)沼澤地焊接質(zhì)量控制

摘要：隨著我國長輸管道建設進入高峰施工期，長輸管道沿途穿越戈壁、沙漠、沼澤、高山、沖溝、峽谷、河流等多種復雜地形，其中管道焊接質(zhì)量在水田和沼澤地進行也成為施工過程中的關鍵控制難點之一。近兩年我單位承建的漠大線、大錦線兩條俄油引進管道工程先后穿越林區(qū)沼澤、水田水系發(fā)達地帶，采用焊條電弧焊打底，自保護藥芯焊絲半自動焊填充、蓋面焊接工藝，很容易出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題。如何解決這些問題，是保證管道建設順利進行和管道施工質(zhì)量的關鍵。我們結合這兩條原油管線的施工，對管道半自動焊在水田和林區(qū)沼澤地焊接施工的一些質(zhì)量問題進行一定程度的分析與研究。

關鍵詞：管道 水田 沼澤 自保護藥芯焊絲 半自動焊 質(zhì)量控制

1 水田、林間沼澤地焊接出現(xiàn)的質(zhì)量問題

1.1 焊接工藝要求 Φ813管道環(huán)形焊口采用手工焊打底，自保護藥芯焊絲半自動焊填充、蓋面焊接的焊接方式。打底采用纖維素下向焊條AWS E6010 Φ4.0，填充蓋面采用直徑為Φ2.0自保護藥芯焊絲。

1.1.1 焊接接頭形式。工程采用對接接頭，V型坡口，如圖1所示。坡口角度60°±5°，鈍邊1.6±0.8mm，組對間隙2.0-3.5mm，錯邊量≤1.6mm。焊接層數(shù)見表1。

1.1.2 焊接規(guī)范

1.2 焊縫質(zhì)量存在的問題 焊接設備性能及焊工的操作技能水平直接影響焊接質(zhì)量，另外，焊接質(zhì)量也與諸多外部因素存在關聯(lián)。我單位施工的這兩條原油管道，設計要求100%射線探傷Ⅱ級合格，我單位對60道不合格的焊口主要缺陷做了統(tǒng)計，如表3所示。

1.3 原因分析 除了受到焊接設備和焊工操作的影響，造成缺陷的因素主要是外部因素。在對發(fā)生缺陷部位進行分析以后，發(fā)現(xiàn)除12個點頻頻出現(xiàn)氣孔外，其它部位也存在這種問題，在焊縫的5個點的部位常出現(xiàn)未熔合、裂紋、內(nèi)凹等缺陷，其中，在1點的部位也存在內(nèi)凹現(xiàn)象。經(jīng)過大量的實踐分析得知，焊縫之所以存在上述缺陷，以及這些缺陷分布部位會發(fā)生變動，主要由以下因素引起的：

1.3.1 水田、林區(qū)沼澤地空氣濕度相對較大且陰雨天氣較多。①平地段焊接時氣孔往往出現(xiàn)在12點位置，這是由于起弧、接頭時，焊條端頭藥皮熔化不好、保護差，易產(chǎn)生氣孔，當環(huán)境中空氣濕度相對較大時，金屬熔池中的氣體含量較高，影響到焊接熔池的除氣過程，焊縫中就容易產(chǎn)生氣孔，氣孔分布變得沒有規(guī)律。②林區(qū)沼澤地往往多陣雨、小雨，若在雨天雨水落到熔池中，焊縫金屬會加速冷卻，這樣氣體殘留在縫內(nèi)為及時排出而形成結晶，導致氣孔的產(chǎn)生。③在水田、林區(qū)沼澤地焊接時，管子中往往容易進入水、泥等含水量大的物質(zhì)，如果清管不及時造成泥水順管內(nèi)流淌，加速6點位置金屬的冷卻，容易造成裂紋和氣孔。

1.3.2 焊接過程中由于管堆或地基下沉的原因使管道發(fā)生移動。①對口時，若因管道移動增大了局部對口間隙，根焊時則常出現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象；若因管道移動而縮小了局部對口的間隙，則焊接時容易出現(xiàn)未焊透或未熔合的情況。②在水田、林區(qū)沼澤地組焊時管堆的泥土松動造成管子下滑，從而造成對口錯邊量增大，焊接時一側(cè)焊不到位容易形成單邊未熔合。③焊工在根焊未完成時，如果管道發(fā)生移動，容易造成根焊焊縫局部斷裂形成裂紋。

1.3.3 其它。①在水田、林區(qū)沼澤地施工時環(huán)境惡劣，焊工時常要忍受蚊蟲叮咬并且趟在泥濘的地里手工焊打底，如果吃苦耐勞、敬業(yè)精神不夠，是很難保證仰焊位置的焊接質(zhì)量的。②用半自動焊進行填充、蓋面焊時，在泥水較多的環(huán)境中焊工不愿意認真觀察仰焊位置熔池的變化，出現(xiàn)問題時不能得到及時的調(diào)整焊接參數(shù)及自身焊接手法，也是影響焊接質(zhì)量的重要原因之一。③自保護藥芯焊絲不需要烘干，但在水田、林區(qū)沼澤地施工拆裝后焊絲外表容易銹蝕，藥芯容易受潮，如果拆裝后不盡快用完焊接時很容易產(chǎn)生氣孔。

2 預防措施及效果

針對上述焊接缺陷產(chǎn)生原因的分析，我們從工程施工過程中總結了經(jīng)驗，制定了相應的預防措施：

2.1 減少施工環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響 ①作業(yè)帶兩側(cè)開挖明溝進行排水，將作業(yè)帶上設備行走通道內(nèi)的腐殖土和淤泥清除干凈，通過鋪上一層樹干或管排增加承載能力，確保施工機具正常行走，正常組焊。②設置便捷、實用的防風擋雨棚，保證焊接作業(yè)順利進行。③我們在施工過程中要求所有焊口焊接前都采用環(huán)形火焰加熱器進行預熱，每層焊道都要進行預熱后才可以進行焊接。當出現(xiàn)返修口時，為了有效地釋放磨口時出現(xiàn)的內(nèi)應力，也要求每層焊道都要進行預熱后才可以進行焊接。④管口組對前認真執(zhí)行《工序交接制度》，清管完畢進行自檢、互檢，合格后進行組對，保證管道內(nèi)的水、泥等雜物清除干凈，尤其是對管口附近的水或水漬要用火焰烤干，保證管口干燥和管內(nèi)清潔。

2.2 焊接過程中避免管道發(fā)生偏移 ①布管和組對作業(yè)時必須保證管材穩(wěn)固放置。管墩底充墊物必須堅實牢固，不準用稀松的泥土充墊。②管道在組對時吊具應選擇摩擦力大的尼龍帶或其他軟吊帶，吊點應放在管道重心點上。在起吊前應將吊點擦試干凈，避免因為濕滑發(fā)生管道脫落、滑動的現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 適當調(diào)整焊接工藝參數(shù)及手法，加強焊工質(zhì)量意識教育 ①手工焊打底時從12點位置開始引弧，運條時將焊條藥皮放在間隙兩側(cè)坡口上壓住直拉向下，若遇到管口錯邊處時，電弧稍偏向管壁高的一側(cè)，電壓控制在25V-30V，焊接電流控制在焊接工藝范圍內(nèi)。收弧時要迅速拉斷電弧。焊后及時用角向磨光機從焊道一側(cè)向另一側(cè)以圓弧形式清理焊道，直到露出金屬光澤。避免氣孔、夾渣等缺陷出現(xiàn)。②半自動填充焊時，焊接電流、電弧電壓及送絲速度間的匹配非常重要，直接影響到焊接電弧穩(wěn)定性、焊縫金屬的成型。在焊接過程中，焊絲決不可脫離熔池先運行，必須帶動熔池一起行走，讓熔池在坡口兩側(cè)熔合良好后再穩(wěn)步前行，否則會出現(xiàn)跳絲、焊縫金屬熔合不到位等現(xiàn)象。③半自動蓋面接頭收尾時，要加快焊接速度，降低熔池溫度，給足鐵液，必要時也可熄弧收尾，但頻率要快，壓上前面留下的接頭。能有效防止弧坑、焊縫余高過高等缺陷出現(xiàn)。④要強化對機組人員質(zhì)量意識的培訓，培養(yǎng)其吃苦耐勞、不怕艱難的敬業(yè)精神，提高其操作技能，必要時給予一定的經(jīng)濟補助，從而改善焊接質(zhì)量，爭取大部分產(chǎn)品一次合格。

根據(jù)上述分析我們可以看出，施工環(huán)境發(fā)生變動是造成質(zhì)量問題的一個主要因素，所以應該創(chuàng)造小的施工環(huán)境，盡量將大環(huán)境對焊接質(zhì)量的不利影響降至最低，同時改進焊工操作方法，合理調(diào)整工藝參數(shù)，往往能大大提高焊接質(zhì)量。

遼河一建成功地在漠大線林區(qū)沼澤地、大錦線水田地應用半自動焊工藝，焊接一次合格率均達到了98%以上，以較高的施工速度和施工質(zhì)量取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。實踐證明，只要科學組織施工，質(zhì)量過程控制到位，措施得力，自保護藥芯焊絲半自動焊工藝在大興安嶺林區(qū)沼澤地和水田地段施工可以發(fā)揮出良好的效果。

3 建議

①由于林區(qū)沼澤地和水田地環(huán)境惡劣，如果施工單位能改善工人勞動條件，管道施工建設將會以高質(zhì)、高效完成。②在沼澤、水田建設管道施工難度大，費用高，盡可能優(yōu)化線路走向繞開沼澤地施工。

參考文獻：

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