榆林-濟(jì)南輸氣管道工程關(guān)鍵焊接技術(shù)

朱小霞 顧興儉

一、工程概述

1.工程概況

榆林-濟(jì)南輸氣管道工程管道干線線路全長(zhǎng)約941.6km，管道設(shè)計(jì)輸氣量30×108m3/a；榆林-濮陽(yáng)段輸氣管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力10.0MPa，管線采用φ711mm的X65鋼管，濮陽(yáng)-濟(jì)南段輸氣管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力8.0MPa，管線采用φ610mm的X60鋼管。

管道沿線經(jīng)過毛烏素沙漠、黃土高原，翻越呂梁山脈、太岳山脈、太行山脈。全線設(shè)線路截?cái)嚅y室40座（其中RTU閥室8座），設(shè)輸氣站場(chǎng)12座。

2.工程特點(diǎn)

第一，工期緊、任務(wù)重、社會(huì)責(zé)任大。工程沿線經(jīng)過四個(gè)省份、多種復(fù)雜地貌，管線長(zhǎng)、管徑大，惡劣環(huán)境多，地方關(guān)系協(xié)調(diào)難，建設(shè)工期兩年，時(shí)間緊、任務(wù)重。此外，建設(shè)榆林-濟(jì)南輸氣管道工程可為河南、山東及沿線各地提供清潔能源，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境、穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮重要作用，同時(shí)為鄂爾多斯天然氣提供良好的商機(jī)。

第二，管道沿線地勢(shì)險(xiǎn)要、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難點(diǎn)多。①沙漠地段管道施工成溝難，植被恢復(fù)難度大，焊接環(huán)境惡劣（見圖1）。②黃土塬地段管道施工技術(shù)要求高（見圖2）。③山區(qū)管道施工路難走、料難運(yùn)、溝難挖、坡難護(hù)、口難對(duì)、管難焊（見圖3）。④隧道施工危險(xiǎn)性高。

圖1 沙漠段焊接施工

圖2 黃土塬地段溝下組對(duì)焊接

圖3 山區(qū)段溝下焊接

第三，施工占線長(zhǎng)，參加隊(duì)伍、人員多，管理難度大。管線全長(zhǎng)約1000km，參建單位多達(dá)200余家。在最高峰時(shí)期，共有參建人員10000余人。

第四，在工程建設(shè)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字管道與工程建設(shè)同步，為今后管道安全平穩(wěn)運(yùn)行管理，創(chuàng)造了條件。

二、關(guān)鍵焊接技術(shù)及焊接工程質(zhì)量管理

1.焊接工藝的選擇

本工程長(zhǎng)輸管線主要選用的焊接方法是纖維素型焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充、蓋面，對(duì)于地形較差，不適于半自動(dòng)焊的地段，以及溝底碰死口和返修焊接部位，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)焊縫全部焊道采用焊條電弧焊下向焊方式。焊條電弧焊與自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊聯(lián)用施工工藝的優(yōu)點(diǎn)是：焊接合格率高，焊縫成形美觀；適合野外施工，抗風(fēng)能力強(qiáng)；焊機(jī)可連續(xù)送絲，降低起弧、收弧次數(shù)，可減少焊接缺陷的產(chǎn)生；焊絲熔敷量大，藥皮脫渣性好，可降低焊縫冷卻速度，防止裂紋產(chǎn)生；生產(chǎn)成本低，半自動(dòng)焊接設(shè)備具有通用性，可用于半自動(dòng)焊，也可用于焊條電弧焊或其他焊接法；焊接接頭力學(xué)性能好。選擇該焊接方法大大提高了焊接速度，并確保了焊接質(zhì)量，焊接參數(shù)如表1、表2所示。

施工中，由于站內(nèi)工藝管線材質(zhì)種類多、管徑大小不一，所以應(yīng)針對(duì)不同的材質(zhì)和管徑選用不同的焊接方式，主要有三種：氬弧焊、氬電聯(lián)焊、半自動(dòng)焊。管徑＜60mm的焊接方法是手工鎢極氬弧焊，其優(yōu)點(diǎn)是：保護(hù)效果好，焊縫質(zhì)量高；焊接變形和應(yīng)力??；易觀察、易操作，尤其適用于全位置焊接；電弧穩(wěn)定，飛濺少，焊后不用清渣；易控制熔池尺寸；可焊的材料范圍廣。管徑為80～273mm的焊接方法是手工鎢極氬弧焊打底+焊條電弧焊填充、蓋面，其優(yōu)點(diǎn)是：焊接質(zhì)量好，焊接合格率高；焊接速度快、效率高；工藝容易操作，勞動(dòng)強(qiáng)度低。管徑＞323mm的焊接方法同主管線施工。相應(yīng)的焊接參數(shù)如表3、表4所示。

2.焊接工程質(zhì)量管理

(1)建立質(zhì)量保證體系，夯實(shí)質(zhì)量管理基礎(chǔ) 為保證焊接質(zhì)量，項(xiàng)目建立了完善的質(zhì)量保證體系。建設(shè)單位成立了項(xiàng)目質(zhì)量管理委員會(huì)；設(shè)立質(zhì)量管理部，具體負(fù)責(zé)項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量管理工作；結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，編制并發(fā)布了12項(xiàng)管理制度，并形成《質(zhì)量管理制度匯編》。監(jiān)理單位編制了《監(jiān)理規(guī)劃》和各專業(yè)監(jiān)理實(shí)施細(xì)則。施工單位編制了本標(biāo)段的質(zhì)量控制程序文件和管理辦法。

（2）統(tǒng)一焊接工藝評(píng)定，統(tǒng)一焊材供應(yīng) 本工程設(shè)計(jì)壓力高、鋼材等級(jí)高、管徑大，沿途多為沙漠、山區(qū)、黃土塬，焊接施工難度大。為保證焊接工藝評(píng)定質(zhì)量，建設(shè)單位從資質(zhì)、人員、設(shè)備設(shè)施及業(yè)績(jī)等方面進(jìn)行考查，通過嚴(yán)格的篩選，確定優(yōu)秀的焊接工藝評(píng)定實(shí)施單位。根據(jù)焊接工藝評(píng)定結(jié)果，按照焊材技術(shù)規(guī)格書要求，建設(shè)單位優(yōu)選焊材供應(yīng)商，統(tǒng)一采購(gòu)焊接材料。對(duì)每批焊材按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理嚴(yán)格驗(yàn)收，嚴(yán)把焊材質(zhì)量關(guān)。

（3）嚴(yán)格過程控制，確保實(shí)體焊接質(zhì)量 ①嚴(yán)把考核準(zhǔn)入關(guān)，實(shí)行持證上崗制。②編制焊接質(zhì)量檢驗(yàn)計(jì)劃并組織實(shí)施。③做好焊接技術(shù)交底。④做好焊材管理。⑤落實(shí)焊接質(zhì)量獎(jiǎng)罰制度。

表1 半自動(dòng)焊焊接參數(shù)

表2 焊條電弧焊焊接參數(shù)

表3 氬弧焊焊接參數(shù)

表4 氬電聯(lián)焊焊接參數(shù)（以材質(zhì)X52/A350LF2，φ219～φ273mm為例）

（4）加強(qiáng)對(duì)焊接、檢測(cè)設(shè)備的管理 各施工單位負(fù)責(zé)對(duì)本單位的檢測(cè)器具、設(shè)備的完好狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)檢查，監(jiān)理人員監(jiān)督檢查，保證檢測(cè)儀器先進(jìn)可靠，檢測(cè)項(xiàng)目齊全、精度符合要求，數(shù)量滿足施工需要。所有檢測(cè)儀器必須經(jīng)具有法定資質(zhì)的檢測(cè)單位檢定合格且處在有效期內(nèi)，并有合格標(biāo)簽。

三、焊接設(shè)備、焊接材料應(yīng)用情況

1.焊接設(shè)備

本工程使用的焊接設(shè)備主要有： MPS—500熊谷焊機(jī)（見圖4）、DC400林肯半自動(dòng)焊機(jī)（見圖5）、V350P林肯焊機(jī)（見圖6）、WSM—160直流逆變氬弧焊機(jī)（見圖7），以及東方紅X704兩驅(qū)輪式電站和PMHY100焊接工作站。

2.焊接材料

（1）線路施工 ①焊條電弧焊打底，采用牌號(hào)為BOHLER F OX C E L、φ3.2m m的AW S E6010焊條，填充、蓋面采用牌號(hào)為BOHLER FOX CEL 85、φ4.0mm的AWS E8018—G 、E8010—P1低氫焊條。②半自動(dòng)焊根焊，采用牌號(hào)為BOHLER F OX C E L、φ3.2m m的AW S E6010焊條，填充、蓋面采用牌號(hào)為HOBART81N1、φ2.0mm的E71T8—Ni1藥芯焊絲。③返修焊接，采用牌號(hào)為CHE557、φ4.0mm的E5515焊條或采用牌號(hào)為HOBART81N1、φ2.0mm的E71T8—Ni1藥芯焊絲。

（2）場(chǎng)站施工 手工鎢極

圖4 MPS—500熊谷焊機(jī)

圖5 DC400林肯半自動(dòng)焊機(jī)焊機(jī)

圖6 V350P林肯焊機(jī)

圖7 WSM—160直流逆變氬弧焊機(jī)

表5

表6

四、結(jié)語(yǔ)

榆濟(jì)管道工程累計(jì)焊接83592道口，射線檢測(cè)83592道口，一次合格82898道口，一次合格率為99.17%。超聲波檢測(cè)27903道，合格27900道，一次合格率99.99%。施工中未發(fā)生質(zhì)量氬弧焊的焊材選用如表5所示。氬電聯(lián)焊的焊材選用如表6所示。安全事故，投產(chǎn)試運(yùn)一次成功，截止目前一直安全平穩(wěn)運(yùn)行。20140518