袁常軒 郭依寶 郭存杰

國家管網集團北京管道維搶修分公司

摘要：換管作為天然氣管道缺陷永久性修復方法，作業過程中的焊接質量至關重要，必須嚴格依照焊接工藝規程，控制好每個步驟或工序的施工質量，保證后期管道的安全運行。介紹了換管焊接作業過程的質量控制措施和目視檢驗內容，為相關換管作業提供借鑒。

關鍵詞：天然氣管道；更換管段；焊接過程管控；目視檢驗

在天然氣管道隱患整治中，經常需要通過更換管段對存在缺陷進行徹底修復，而焊接過程質量控制非常關鍵。要求每道工序必須嚴格按照焊接工藝規程執行，同時有序管理也是保證焊接質量的重要因素[1]。本文以陜京四線管道換管作業為例，論述焊接過程質量控制要點，為相關工作提供參考。

1  焊接作業前溫習

換管作業前組織所有作業人員認真溫習焊接工藝規程和焊接作業方案，將焊接作業流程熟記于心。掌握各自工作范圍、職責及作業內容，每個步驟或工序標準及驗收要求，合理分組并列出所需施工設備、工具和檢測器具（圖 1）。

圖 1 焊接作業流程

開展典型安全事故案例警示教育，分析事故發生原因，總結事故預防與處理的有效方法，結合此次實際作業特點，評估可能存在的問題，制定相應的處置措施。

2  焊接作業準備

2.1  作業人員

焊工必須按《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試規則》要求經考試合格后，方可從事相應的焊接施工。要求熟悉本次作業焊接規程、焊接圖紙及焊接材料，掌握焊接接頭的規范參數，同時計算出所要消耗的焊材數量，以便節約焊材，降本增效。管工應熟悉施工圖紙、管道坡口形式、組對間隙及裝配要求，提前測量出具體數據，制定切割、下料的方案，以便作業時節省時間提高對口質量。質量管控人員明確管口組對焊接質量的控制和驗收、焊口檢測標準和檢測方法以及安全管理規定。

施工人員嚴格按照安全管理規定執行操作，佩戴好個人勞保用品或針對某一特殊場合設置防護器具，做好安全預案，把突發事故損失降到最低。安全監護人員發現隱患及時做出預判和處置，確保施工安全。

2.2  材料與焊材

管工確認施工現場材料的材質、規格、型號和數量符合作業要求，以防錯用。焊工確認焊接材料是否與焊接規范要求一致，以防錯焊，造成返工。嚴格按規程要求實施焊接材料的烘烤、領用及使用方法。焊接保護氣體（惰性氣體、活性氣體或兩者的混合氣體）的干燥度和純度應滿足母料和焊接工藝的要求，并按焊接規程規定試驗氣體純度及焊接可用性[2]。

2.3  坡口加工和管口清理

管工必須按照焊接規程要求，現場采用氧、乙炔火焰熱切割加工或者液壓切割設備進行管段坡口冷切割和坡口打磨，直到所要求的坡口角度、鈍邊厚度和精度，并除去坡口表面的鐵銹、油污、泥水、熔渣，清理出金屬光澤。校驗管口橢圓度，管口端面在同一平面內，如遇管道壁厚不一致應修磨過渡，避免組對時發現上述問題再進行處理。

3  焊接過程管控

3.1  焊接條件

焊前檢查焊接作業環境，清除作業區域內的易燃易爆物品，管道內的可燃氣體經氮氣置換達到焊接作業要求。遇到雨雪、風沙等惡劣氣候影響焊接質量時，焊前要搭設防風、防雨棚，加熱、干燥設施到位，防止天氣突然變化對焊縫質量造成影響。

3.2  組對和定位焊

管道接頭組對應在確認坡口加工、清理質量符合焊接規程的要求后進行，并有相應的表格記錄原始數據。如果坡口形式、組對間隙、鈍邊大小不合適，容易造成內凹、焊瘤、裂紋、未焊透等缺陷。組對時間隙應均勻，符合焊接規范標準，此時應記錄下管口順時針各等份位置的間隙大小、坡口度數、錯邊量等數據，用來檢驗管工組對質量，也用以查找焊縫質量作依據。組對時按工藝規程采用專用對口器點固，定位焊時應對稱點固，并按照規范要求進行點固，按規程要求撤離對口器。

3.3  焊接順序和參數控制

合理的焊接順序可以減小焊接結構變形，降低應力集中和殘余應力，防止焊口產生延遲裂紋缺陷。嚴格按照焊接工藝規程規定每道焊口焊工數量及初始焊接位置、焊道層數、每層道數、每層厚度施焊（圖 2）。焊工不得擅自改變規定的施焊電壓、電流、送絲速度和送氣量范圍等參數。根焊完成后，清理熔渣并在規定的時間內焊接第二遍及后續焊道。

圖 2 焊接順序

3.4  預熱和層間溫度保持

層間溫度低會使焊縫產生溫度內應力，同時焊縫的冷卻速度快，影響焊縫的組織轉變。層間溫度高會使熔池內的焊縫金屬和熱影響區的母材金屬溫度過高，從而焊縫金屬晶粒增大容易產生脆硬組織，熱影響區粗晶粒區變大使力學性能變壞。所以預熱方法、預熱溫度必須滿足焊接規程要求，保證管口受熱均勻，保持焊接層間溫度，隨時檢測預熱溫度、層間溫度，認真記錄每層焊縫完成的時間和每層焊道的間隔時間，以保證焊縫最佳性能。

4  焊接后檢查

4.1  外觀檢查

焊接完成后立刻進行外觀自檢。要求焊縫高低、寬窄和成形均勻一致，焊縫表面任何一點不低于管道表面，焊縫的寬度和焊縫余高應滿足焊接規程要求；焊縫表面無裂紋、氣孔、夾渣、弧坑、咬邊及焊瘤等缺陷，如有缺陷及時進行修補，做到外觀自檢100%合格。

4.2  焊道清理

用鋼絲刷把焊縫兩面的飛濺、渣皮等清理干凈，以便為后續驗收及進行超聲波、X射線探傷等無損檢測創造良好的工作條件。最后打掃焊接現場，工完料凈場地清，做到環境零污染，文明施工。

4.3  焊后保溫

當環境溫度低于5℃時，為了防止焊道急驟降溫而破壞焊縫性能，在焊道上加蓋保溫被使焊縫緩慢降溫。如有條件可將石棉被加熱到80℃以上，然后立即將清理完成的焊口趁熱裹上并蓋上保溫毯，再用橡皮帶捆緊，確保焊縫性能（圖 3）。

圖 3 焊縫保溫示意圖

5  焊接質量目視檢驗

目視檢驗是評估焊接質量的最基本方法，是判定焊接質量是否合格的最低要求，檢驗內容如圖 4所示。目視檢驗所需工具簡單，成本最低，能在缺陷形成之初就被發現，并立刻采取有效的糾正措施。

圖 4 焊接目視檢驗

5.1  焊前檢驗

焊前檢驗以預防和核查為主，重點檢驗材料、坡口尺寸與質量、組對質量及坡口清理、施焊環境及焊前預熱等，最大限度避免返工或減少焊接缺陷的產生[3]。

5.2  焊中檢驗

在焊接過程中進行檢驗時，根焊質量檢驗非常關鍵，如發現點固焊或起焊位置有裂紋必須將裂紋處磨除，目視檢驗徹底磨除后重新焊接，為下層焊道創造良好焊接環境。其次溫度測量應距焊道50毫米才更有效，杜絕違反操作規程反方向焊接。

5.3  焊后檢驗

焊后檢驗評估完工焊縫的外觀輪廓、焊縫及其母材表面缺陷等，并進行無損探傷檢測，有效保證換管焊接質量。

 

參考文獻：

[1]張廣利.大型結構件的焊接質量控制[J].焊管，2017，40（09）：57-61.

[2]王歡.不銹鋼管道焊接施工質量控制研究[J].工程技術研究，2020，5（22）：118-119.

[3]趙若旭，郝潔.燃氣工程管道焊接質量管理分析[J].決策探索（中），2020（12）：24-25.

 

作者簡介，袁常軒，1977年生，高級工程師，在國家管網集團北京管道有限公司維搶修分公司從事石油、天然氣管道建設及維搶修工作。聯系方式：18634942243，ychangxuan@126.com。