工業(yè)管道施工技術探討

史兆納

(山西省安裝集團股份有限公司，山西 太原 030025)

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)活動中對管道的需求也隨之增多，工業(yè)管道可以分為高壓管道和低壓管道兩大類，其中低壓管道是指輸送介質為空氣、氮氣、氧氣、壓縮空氣或其他氣體時使用的管道，高壓管道是指輸送介質為高壓液體或氣體時使用的管道。在工業(yè)生產(chǎn)中，常采用金屬管和非金屬管兩種類型。金屬管具有較好的耐壓性能，但由于金屬材料本身質量不穩(wěn)定，容易造成腐蝕，同時設備部件壽命短，維修費用高。非金屬管具有良好的耐腐蝕性能和較好的耐老化性能以及操作方便等特點，其主要由鋼管、橡膠套管、管件和法蘭等組成，這兩種管材在施工中也有許多不同之處，需要結合工業(yè)生產(chǎn)活動要求，對管道的材質和規(guī)格進行合理選擇，滿足工業(yè)生產(chǎn)活動的安全性要求。

1 工業(yè)管道安裝施工概述

工業(yè)管道工程施工包括以下幾個環(huán)節(jié)，即施工前的準備工作、預處理、管件安裝、焊接和水壓試驗，管道防腐蝕和保溫處理等，石油化工工業(yè)是國家重要行業(yè)，其生產(chǎn)裝置直接影響著國民經(jīng)濟發(fā)展水平和人民生活質量。從20世紀80年代開始，我國相繼出現(xiàn)了多套千萬噸級煉油工程及一批百萬噸級乙烯工程，煉油裝置中使用的管道種類繁多、材質各異、數(shù)量龐大，生產(chǎn)裝置中使用的管道包括低壓管網(wǎng)、中壓管網(wǎng)及高壓管網(wǎng)，裝置內所使用的設備包括壓縮機組、泵類及熱煤爐等設備，而以石油化工工藝過程所需要設置的工藝管道包括各種原料管線、中間介質管線及產(chǎn)品輸送管線等。為保證石油化工工藝過程安全可靠運行，必須對其進行嚴格監(jiān)控，對影響安全性和經(jīng)濟性的問題及時進行處理或修復，否則容易發(fā)生事故導致無法挽回的損失，因此在石油化工工業(yè)生產(chǎn)中，對其生產(chǎn)設備以及裝置內部管道進行設計、加工及安裝等就顯得尤為重要[1]。

目前工業(yè)管道通常是以鋼結構材質為主，按材質可分為壓力管道和普通管道兩大類，由于石油化工行業(yè)是一種危險行業(yè)，所以要求施工人員在安裝之前，必須嚴格進行施工工藝及質量控制，確保不發(fā)生質量事故，因此需要設計人員具有較高的專業(yè)水平，同時設計人員在進行工程設計時應充分考慮到各種可能發(fā)生的情況及特殊要求，尤其是對管線系統(tǒng)壓力及溫度變化較大或輸送介質易燃易爆、有毒有害物質等情況，要進行必要的分析和計算，以確保工程安全可靠。在石油化工工業(yè)中，不同種類的管道有著各自不同的特點，在實際應用中也會有所不同，低壓管一般采用碳鋼材質，中壓管一般采用合金鋼材質或不銹鋼材質等；高壓管一般采用碳素鋼或低合金鋼；工藝管道則以不銹鋼為主[2]。

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平和科學技術的發(fā)展與進步，工業(yè)管道施工技術也在不斷地發(fā)展與完善中，工業(yè)管道工程在建設過程中不同于其它工程類建筑，它更注重于防腐性、安全性以及使用壽命等方面的要求。工業(yè)管道施工技術涉及工藝設計、材料選擇及施工工藝等諸多方面內容是一個系統(tǒng)工程，不同類型、規(guī)格、直徑和材質的工業(yè)管件或設備也需要應用不同材質和型號，同時加工過程中對每一個環(huán)節(jié)都應嚴格要求。此外，在安裝過程中還必須遵守相關規(guī)定，其中控制點包括材料質量控制點和安裝質量控制點兩方面內容，材料質量控制點指原材料檢驗，主要是從采購原料時就應該進行嚴格控制以確保產(chǎn)品質量符合要求，采購后要對原材料進行相應檢測確認其合格性，安裝質量控制點指在施工過程中應該按照有關標準及規(guī)定來執(zhí)行，工藝技術要求包括管件制作、焊接設備及工藝參數(shù)等相關內容。另外，要注意區(qū)分不同直徑和材質的管件產(chǎn)品，以確保選擇合適型號或規(guī)格的焊機和焊接工藝參數(shù)及工藝方法來對其進行有效安裝，還要對加工后的管件進行探傷檢查以確保其符合標準要求，同時要在施工過程中嚴格按照工程技術要求來執(zhí)行相關規(guī)定，并嚴格把控安裝過程中各個環(huán)節(jié)質量，在出現(xiàn)質量缺陷問題時需要及時進行解決。

2 現(xiàn)階段工業(yè)管道施工技術的應用現(xiàn)狀

我國現(xiàn)階段的工業(yè)管道施工技術雖然已經(jīng)有了一定程度的發(fā)展，但仍然存在許多問題，例如我國管道施工技術起步較晚，與發(fā)達國家相比仍存在差距。對于一些施工人員來講，由于對管道施工技術的認識不深或思想意識的落后，導致了對管道設計、加工、安裝等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)諸多問題。另外，在工業(yè)管道安裝中，由于缺乏相應的技術指導或行業(yè)規(guī)范而造成了混亂，導致一些小廠家開始生產(chǎn)不符合要求或質量低劣的工業(yè)管道產(chǎn)品，還有一些企業(yè)為了節(jié)約成本而將不符合規(guī)定的產(chǎn)品，通過制造后以低價賣出獲取利潤，這一問題會擾亂市場秩序并且嚴重侵害了消費者合法權益[3]。隨著科技不斷發(fā)展和社會進步，工業(yè)管道施工技術也逐漸得到了極大地提升，目前我國大多數(shù)企業(yè)都配備了專業(yè)的工程管理人員以及相關工作人員，通過加強管理規(guī)范施工過程以提高工業(yè)管道安裝質量。現(xiàn)階段，工業(yè)管道施工中對于管材和管件等原材料質量檢測和驗收方法，主要有目視檢測、射線探傷以及超聲波探傷等方法，其中目視檢測是通過肉眼對管材表面進行檢查，射線探傷是通過使用射線裝置對管材進行檢驗，超聲波探傷是利用聲波在金屬內部所產(chǎn)生的反射及干涉作用檢查管道內表面缺陷，通過這些檢測方法可以發(fā)現(xiàn)工業(yè)管道施工中存在的問題并及時解決。但是在現(xiàn)實發(fā)展過程中，由于受到市場利潤驅使，很多小廠家為了降低成本往往會用廢舊管，或質量差的鋼管替代符合國家標準要求和規(guī)定的工業(yè)管道材料進行生產(chǎn)。目前我國大多數(shù)企業(yè)由于受管理水平、資金投入等因素影響而達不到相應標準要求和質量標準，導致其產(chǎn)品質量較差從而嚴重影響了工業(yè)管道安裝施工質量及工業(yè)發(fā)展水平。另外，小廠家在生產(chǎn)過程中往往存在偷工減料、以次充好等不合理行為，會給行業(yè)發(fā)展帶來不利影響，并且一旦發(fā)生質量問題會造成非常惡劣的社會影響及經(jīng)濟損失。

3 工業(yè)管道施工技術分析

3.1 工業(yè)管道安裝技術的基本要求

1)管道安裝前應認真審查施工圖紙，了解設計意圖及要求，熟悉施工工藝標準和有關技術文件。在正式進行管道安裝前，應將所有的圖紙和有關文件送質量監(jiān)督部門進行技術審核；2)管道安裝應以焊接為主，射線或超聲波探傷檢測作為最后一道工序，對無焊縫的管段可采用無損探傷檢測，對有焊縫的管段應進行100%射線或超聲波探傷檢測。當采用無損檢測方法時，有一處或多處缺陷時不能進行射線探傷，當采用射線探傷不能確定缺陷位置時，應優(yōu)先選用超聲波探測方法；3)管道安裝后應進行強度試驗和嚴密性試驗。管道的強度試驗壓力按設計壓力的1.5倍計算，管道安裝中當工作介質為蒸汽或熱水等低溫介質時，其低溫試驗壓力應提高一級并做好記錄。當工作介質為氣體時，其低溫試驗壓力應提高一級并做好記錄，工作介質為氣體、蒸汽和高、低溫液體時，其溫度每升高10℃、工作壓力增加0.1Mpa；4)在管道安裝過程中，管口處理必須嚴格按照設計要求進行操作，所使用的焊接材料、坡口型式及填充金屬等必須與設計相符[4]。

3.2 施工前準備工作

1)在正式開始施工之前需要熟悉圖紙，確定施工方案，施工前應對管道系統(tǒng)進行詳細的勘察，并將工程實際情況與設計圖紙相對比，確定設計是否滿足要求。如有疑問可請設計院有關人員或請設計單位專業(yè)人員進行技術指導，以確保管道系統(tǒng)的正常運行和施工質量；2)施工現(xiàn)場勘察。對管網(wǎng)的位置、走向、管徑大小、彎頭數(shù)量等進行調查并根據(jù)實際情況選擇出合理的方法進行放樣和開挖溝槽。對地下管線情況如：管道的走向、管徑、連接方式等進行詳細的調查，并做好相應資料以備檢查。測量管網(wǎng)中心線及各管段底標高，以確定各管段位置坐標(在管線上設點)及標高(在管道上設點)，并按圖進行放樣。對于地下管線或穿越道路的管線，要提前了解并做好標志。將管線及地下設施的坐標等資料張貼于明顯處或編制標識牌一并放置于顯著位置，使施工人員易于觀察和辨認。對于隱蔽工程還要做好相應的標識。管道焊接前要做好保護工作，嚴禁無關人員進入施工現(xiàn)場，施工中遇有下雨等惡劣天氣時要停止焊接工作，高空作業(yè)時也要做好安全防護措施或采取安全措施方可施工，在已完工管道上進行焊接作業(yè)時，也要做好相關保護工作，所有操作人員都要穿戴安全防護用品才能進行焊接作業(yè)[5]。

3.3 檢測入場材料質量

檢測材料質量是保證施工質量的關鍵，首先要保證進場材料質量合格，在入廠檢驗過程中應按照技術標準和相關設計規(guī)定的要求進行驗收。首先對各種原材料、外購件、中間產(chǎn)品及半成品等進行必要的復驗，對于不符合有關標準規(guī)范的材料不得使用，在施工中發(fā)現(xiàn)不合格材料時要及時提出并采取措施進行處理。其次要做好管材的表面質量檢驗工作，通常情況下應對鋼管表面進行X射線檢查，對于壁厚小于4 mm的鋼管則應采用超聲波檢查，在外觀檢查中如發(fā)現(xiàn)有異常情況或存在缺陷，應根據(jù)情況采取相應措施進行處理。在施工中，對管道材質及焊口質量的檢測尤為重要，為了防止焊接過程中出現(xiàn)脫焊、錯焊以及焊縫強度不合格等缺陷，應在焊接前對母材和焊口進行無損檢測或100%射線檢測，在焊接后應采用超聲波探傷來檢驗焊縫內部質量、100%射線探傷來檢驗母材內部質量。通過對管材表面質量及焊口質量等方面的檢測，可以有效地保證管道材料本身質量是合格產(chǎn)品。

3.4 安裝架空管道支架和吊架

安裝支架時，應注意以下事項：1)支架上的吊桿與管道中心線應保持垂直，安裝后的吊桿要平整、不垂直，防止產(chǎn)生應力；2)支架上應標明管號、序號和彎頭、三通等附加設備的標高；3)安裝在管上的支架，應按設計規(guī)定調整好管段軸線位置，使管口中心線與支吊架中心線對齊；4)在直線上和轉角45°范圍內有建筑物時，支架可利用建筑物柱子或其他固定件作為支撐點。無建筑物時，可利用基礎柱作為支撐點；5)管道支撐點間距：剛性固定件不超過1.5m；柔性固定件不超過2m；水平支吊架不超過1.5m。當采用彈簧支座時，吊架間距可取無彈簧支座情況下2～3倍的設計值；6)管道支架間距：當熱力管道無熱位移時，支、吊架間距按相鄰兩個熱位移值的最大值確定。當有熱位移時，支、吊架間距應按各熱位移值的半倍左右確定。直線上無熱位移或位移較小時(小于0.1 mm)。

3.5 管道焊接安裝施工

管道焊接安裝是整個施工環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，必須要掌握這一環(huán)節(jié)的技術要點，確保管道焊接的質量。首先，應該了解所采用焊接工藝方法與管材、管件生產(chǎn)廠家提供的材料、性能指標等有關資料，然后在設計要求和施工規(guī)范允許的范圍內確定焊接方法。具體如下：1)管材有專用焊接方法和焊接材料，必須按規(guī)定選用；2)選擇焊縫坡口形式。根據(jù)所焊管道的寬度選擇合適坡口形式；3)預熱是確保焊縫成型均勻一致的重要措施，預熱溫度應根據(jù)母材和管件材料性能確定；4)合理選用熱輸入值，不得過高或過低；5)正確選擇焊條型號、規(guī)格和焊接工藝參數(shù)。采用氬弧焊時，應合理選用焊條或焊絲，并采取適當措施防止咬邊及熔合區(qū)過熱；6)必須做好焊縫檢測工作。焊接完成后進行檢查、驗收和記錄，對焊縫要進行外觀檢查、射線探傷和超聲波探傷檢測。焊縫及熱影響區(qū)母材不得有裂紋、未熔合、折疊和夾渣等缺陷。不合格部位應及時修整或重焊[6]。

3.6 安裝閥門法蘭

法蘭安裝前應進行外觀檢查，包括表面的清潔度、有無銹蝕和機械損傷等，并進行外觀檢查標記。法蘭安裝時，螺栓要對稱地均勻擰緊；兩法蘭墊片間要用密封墊片填充密實，密封面應垂直于管道軸線。閥門安裝時，法蘭的中心線與管道中心線要對中；閥門與管道軸線應平行；閥體內腔用膨脹節(jié)(或膨脹套管)填實。閥門應垂直于閥桿中心進行安裝，前應使閥門的手柄處于垂直位置。螺栓孔處應用專用墊圈墊牢，并在其頂部露出部分涂以黃油或石棉布；同時還必須注意法蘭密封面的平整光滑。法蘭螺栓緊固時應均勻對稱地擰緊。如果扭矩過大將會造成法蘭脫開或泄漏；扭矩過小則會造成法蘭被拉斷或者未完全擰緊。

3.7 試壓和沖洗

管道試壓前必須進行水壓試驗，檢驗合格后方可試壓，根據(jù)工程經(jīng)驗低壓管道在安裝完成后都要進行一次水壓試驗。首先，用空載試壓方式進行升壓，再用標準試驗壓力穩(wěn)壓12h后降壓至試驗壓力然后進行沖洗，直到內表面沒有滲漏現(xiàn)象為止。對于連接的不同接口，其試壓方法和要求也有所不同，金屬管道系統(tǒng)一般采用靜壓方法或升壓法試壓法進行壓力試驗，對于焊接結構的管道系統(tǒng)試壓宜采用內外坡口無損探傷檢驗法，對于球閥、旋塞閥等彈性元件連接的管件，應先將管接頭處封閉后再進行升壓法試壓，低壓管道系統(tǒng)在試壓時內徑尺寸允許偏差為±1%。在進行低壓管道系統(tǒng)試壓時應注意其精度和焊接質量[7]。

3.8 管道防腐蝕處理方法

工業(yè)管道由于其使用環(huán)境的特殊性，在長時間的使用過程中經(jīng)常需要運輸一些具有強烈腐蝕性的物質，因此需要對工業(yè)管道實施必要的防腐蝕處理，避免管道材料受到嚴重的腐蝕破壞而形成巨大的安全隱患。聚氨酯直埋保溫管自30年代聚氨酯合成材料誕生以來，一直作為一種優(yōu)良的絕熱、防潮、防腐材料而得到迅速發(fā)展，其應用范圍也越來越廣泛，更由于其施工簡便、節(jié)能防腐效果顯著而被大量地用于各種供熱、制冷、輸油、輸氣等多種管道。如何設計和制作保溫管是一個技術活，需要設計人員和施工人員具有較高的技術水平。保溫管道的材質有很多，常用的有鋼質聚氨酯保溫管、鋼質架空聚氨酯保溫管、鋼木復合保溫管以及不銹鋼預制保溫管等[8]。鋼管表面處理方法：1)脫脂：采用化學酸洗和高溫熱浸洗相結合的方法去除表面油污；2)拋丸除銹：采用拋丸除銹設備對鋼管表面進行拋丸除銹，使鋼管表面達到一級標準；3)噴砂除銹：采用噴砂設備對鋼管表面進行噴砂處理，形成良好的粗糙面；4)靜電噴涂法：采用靜電噴涂設備對鋼管表面進行靜電噴涂環(huán)氧粉末。其特點是將環(huán)氧樹脂和聚乙烯所共有的耐候性及耐磨性等性能融為一體形成優(yōu)異的復合材料，適用于石油天然氣化工熱力電力化工供水等行業(yè)，輸送腐蝕性介質的工藝管道和特種設備。該產(chǎn)品由底漆和面漆組成，由環(huán)氧樹脂、煤焦油瀝青、顏料及填充料等組成；5)環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基團，賦予環(huán)氧固化物特殊的性能及較高強度，適用于中低壓煤化輸送管道工程造價低，該產(chǎn)品有良好的機械性能和絕熱性能、耐環(huán)境應力開裂性能好，因此在工業(yè)管道的防護處理工作中應用優(yōu)勢非常明顯。

4 工業(yè)管道施工注意事項

從目前的應用來看，管道連接方式主要有三種：現(xiàn)場安裝、現(xiàn)場焊接和管件連接。不管采用哪種方式，都需要用到閥門，特別是球閥和蝶閥，其功能都是起到關閉嚴密、釋放壓力的作用。在閥門和管道的連接中，管件連接方式主要有兩種：焊接連接和法蘭連接。隨著工業(yè)發(fā)展以及制造工藝要求，工業(yè)管道也越來越多采用管件連接。不過，在很多情況下需要焊接連接。現(xiàn)場安裝指的是先要把管件的端口找好，再把對應的閥門、法蘭以及固定用的夾具安裝到位，目前除了化工管道外，大部分管道都采用現(xiàn)場安裝方式，因為這種安裝方式需要專業(yè)人士來完成，同時還需要安裝單位提供專業(yè)的服務保障。管道內防腐工藝分為兩種：物理防腐和化學防腐，其中以化學防腐為主[9]。在制造工藝中，焊接接頭是管道內防腐工藝中一個非常關鍵的環(huán)節(jié)。工業(yè)管道一般不會出現(xiàn)泄漏問題，但是如果出現(xiàn)泄漏后果也比較嚴重，所以一般都會采用應急處理方式解決泄漏問題。目前很多企業(yè)已經(jīng)使用管道內腐蝕檢測儀來檢測工業(yè)管道是否存在內腐蝕問題，管件連接時也有一些細節(jié)要注意，比如在現(xiàn)場施工時要根據(jù)實際情況確定使用管件類型，避免不同廠家生產(chǎn)不同類型產(chǎn)品，在施工前要先檢查外觀是否完好，如發(fā)現(xiàn)有損壞或變形必須及時修理并重新焊接，需要采取必要措施防止應力集中出現(xiàn)裂紋等缺陷，保證工業(yè)管道整體結構的穩(wěn)定性，防止出現(xiàn)管道嚴重破裂或者其他的安全隱患問題。

5 結語

工業(yè)管道工程施工是我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中非常重要的組成部分，通過上述分析可以看出工業(yè)管道的使用環(huán)境比較復雜，經(jīng)常需要運輸一些易燃易爆、強腐蝕性和有毒性物質，因此對于管道施工的密閉性、抗腐蝕性和安全性要求標準相對較高，要求工程施工單位需要結合實際施工情況，對工業(yè)管道施工中的注意事項以及關鍵性的施工技術要點進行全面把控，保證工業(yè)管道工程施工順利完成，并且達到預期的工作目標，實現(xiàn)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的更高經(jīng)濟效益和社會效益。