任剛 呂延鑫 郭存杰

北京天然氣管道有限公司維搶修中心

摘要：輸氣管道停輸動火連頭作業(yè)是面對突發(fā)或特殊情況下的管道施工作業(yè)，其下料、組對及焊接是其中非常重要的環(huán)節(jié)，直接決定了作業(yè)成敗，介紹了作業(yè)過程中質(zhì)量控制措施，分享了管理經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：輸氣管道；動火連頭；下料對口；焊接；質(zhì)量控制

輸氣管道停輸動火連頭作業(yè)（以下簡稱動火連頭） 是天然氣管道、天然氣站場面對突發(fā)情況、檢修或擴(kuò)建改造時常用的搶維修作業(yè)方式，具有施工難度大、機(jī)械化程度低、施工時間緊等特點(diǎn)，其作業(yè)過程質(zhì)量控制管理尤為重要。

1  動火連頭流程

動火連頭流程為：管道停輸―天然氣放空―氮?dú)庵脫Q―可燃?xì)怏w檢測―管道切割―氣囊封堵―管口打磨―測量及下料―吊裝下溝―組對連頭―焊口加熱―焊接―無損檢測―防腐補(bǔ)口等。

此外還包括施工方案編制及審批，作業(yè)風(fēng)險識別及排除，機(jī)具設(shè)備和現(xiàn)場準(zhǔn)備，如作業(yè)坑的開挖及修整、支護(hù)按比例進(jìn)行放坡、兩端設(shè)逃生通道等。

2  動火連頭作業(yè)質(zhì)量管控

2.1  管工作業(yè)要求

停輸連頭一般要求24小時內(nèi)連續(xù)作業(yè)，時間緊、勞動強(qiáng)度大，對作業(yè)人員要求較高。

（1）管工進(jìn)場前熟悉作業(yè)方案，進(jìn)行前期現(xiàn)場勘察及準(zhǔn)備工作，以及現(xiàn)場工器具的合理擺放。

（2）短節(jié)、管件及閥門等物料按照設(shè)計要求進(jìn)行前期的核對驗(yàn)收，完成動火點(diǎn)管道的支護(hù)工作。

（3）短節(jié)、管件進(jìn)行組對時，必須將坡口表面、邊緣，內(nèi)部的鐵銹、毛刺使用手持砂輪機(jī)清理干凈。

（4）管道組對過程中出現(xiàn)偏差、錯口、間隙等情況時不能強(qiáng)力組對，進(jìn)行必要的修磨、調(diào)整。

（5）短節(jié)下料、組對前，必須確保新舊管段的焊縫錯開不能出現(xiàn)重合現(xiàn)象。

（6）吊裝作業(yè)必須指定專人指揮，避免多人指揮造成吊裝失誤事件。

2.2  應(yīng)力移位應(yīng)對

原管道在斷開的瞬間管道應(yīng)力得到釋放，兩管口之間會發(fā)生不可預(yù)知的上、下、左、右方向位移或反彈，操作人員在管道切割過程中需做好相應(yīng)的安全措施。產(chǎn)生位移會影響測量精度，造成管壁錯邊量較大、對口間隙不均勻等現(xiàn)象，需采取以下措施。

（1）必須考慮測量尺寸偏差、施工現(xiàn)場溫度變化、管體收縮變形等因素，測量尺寸計算補(bǔ)償需要計算上下左右的補(bǔ)償，包括角度。

（2）為保證下料尺寸精準(zhǔn)，按照以下步驟進(jìn)行： 在切除需要更換的管道后，在管道上選擇一端切割出一道正口，打出兩固定管的中心線，并分出四等份。在管段外徑周長上，分別畫出上下左右四條中心線；切割出的直口作為基準(zhǔn)口延長管段頂部中心線，測量兩管段的高度偏差。延長管段的左右中心線，測量兩管段的左右偏差；取管口的上、下、左、右四點(diǎn)測量兩管段之間相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸和對角線尺寸；在下料管道上同樣分出上下左右四等份，測量出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸并測量出疊加角度。通過相對應(yīng)的位置，畫出所測得的實(shí)際長度，減去一個坡口長度，再加上±4 mm間隙，通過測量出的四點(diǎn)長度尺寸進(jìn)行劃線；測量出數(shù)值后進(jìn)行復(fù)測確保尺寸精度，在下料管段的短節(jié)上明確A、B兩端并打出中心線，用圈帶圈出所要去除的切割線然后進(jìn)行切割、打磨、組對。

2.3  管內(nèi)氣流及管壁磁場應(yīng)對

管道內(nèi)部氣體受晝夜溫差變化影響、放空管抽吸現(xiàn)象、控制閥門關(guān)閉不嚴(yán)等因素，形成氣流干擾焊接作業(yè)，應(yīng)采取如下措施。

（1）管道兩端內(nèi)部采用氣囊、黃油墻封堵。

（2）越到焊接封口時，氣流進(jìn)出越大，焊接手法要好、速度要快。

（3）可選用連頭對口設(shè)備，使設(shè)備內(nèi)壓力和管線壓力一致，保證焊接成型。

（4）長輸管道一般都經(jīng)過漏磁智能檢測，停氣連頭時，焊接過程將受到管壁磁場影響，使用管道消磁機(jī)消除管道兩端磁力后再焊接。

2.4  焊接工藝調(diào)整

在焊接工藝規(guī)程許可范圍內(nèi)，可根據(jù)焊口的組對狀況、管內(nèi)氣流和管口磁場等因素的變化，適當(dāng)調(diào)整焊接工藝流程。如：L245、Φ273 mm×12 mm 的管道連頭時，管內(nèi)有氣流流出，在具備纖維素焊條根焊焊接工藝規(guī)程情況下，可將鎢極氬弧焊根焊工藝改為纖維素焊條根焊工藝，以減少氣孔缺陷產(chǎn)生傾向。調(diào)整連頭焊縫的焊接順序，控制焊縫應(yīng)力盡量均勻化，避免局部過高，引發(fā)焊縫裂紋。對有應(yīng)力集中現(xiàn)象的高強(qiáng)鋼管道，焊口應(yīng)盡量在自由狀態(tài)下按合理順序焊接（圖 1、圖 2 ），避免高強(qiáng)鋼管道停氣連頭產(chǎn)生焊縫裂紋。

圖 1 停氣連頭作業(yè)的合理焊接順序

圖 2 管道焊接現(xiàn)場

2.5  防止焊口冷裂紋

焊接過程中焊口產(chǎn)生冷裂紋，應(yīng)對措施如下。

（1）加強(qiáng)焊接接頭的焊前預(yù)熱工作，預(yù)熱范圍不僅限于返修的這一塊區(qū)域，也包括預(yù)熱其他的焊接接頭部位，避免焊接收縮應(yīng)力由于溫度不同對返修連頭的影響。

（2）確定適宜預(yù)熱溫度以降低焊縫冷卻速度，可使氫更易從焊縫熔池向大氣中擴(kuò)散，減少焊縫中擴(kuò)散氫含量。

（3）選用適當(dāng)后熱溫度和時間。焊后趁焊縫溫度未降低時立即進(jìn)行后熱，使擴(kuò)散氫有充分的時間溢出，同時降低焊縫中的殘余應(yīng)力，減少冷裂紋產(chǎn)生幾率。

（4）盡量防止強(qiáng)力組對，連頭位置不夠或者兩端中心軸不對稱，應(yīng)多挖出一段掩埋管道，給對管留下調(diào)整余量。強(qiáng)力組對將使長輸管線在焊接前就存在強(qiáng)大的附加內(nèi)應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力在焊后也不可能完全消除。采用死對口器，在焊接接頭未完全冷卻前，不要將對口設(shè)備拆除。

（5）避免焊接工藝缺陷產(chǎn)生，如咬邊、未焊透、長條狀夾渣等工藝缺陷部位是應(yīng)力集中區(qū)，容易產(chǎn)生冷裂紋。

2.6  其他措施

嚴(yán)格執(zhí)行焊接規(guī)范，確保焊接質(zhì)量。焊工要求持證上崗,并參加過相應(yīng)的應(yīng)急演練和培訓(xùn)，有良好的職業(yè)道德和過硬的心理素質(zhì)。可根據(jù)焊工技能特點(diǎn)和性格、思想狀況等合理搭配組成作業(yè)小組。

焊工前期進(jìn)場合理規(guī)劃焊接設(shè)備的擺放及調(diào)試。確定動火連頭采用的焊接工藝規(guī)程，焊工和現(xiàn)場技術(shù)員熟悉焊接工藝規(guī)程和技術(shù)交底相關(guān)內(nèi)容，并對母材和焊接耗材進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，相關(guān)型號、規(guī)格必須符合焊接工藝規(guī)程要求，如焊條和焊絲有生銹、藥皮脫落、違規(guī)烘烤等情況，立即更換處理。氬氣進(jìn)行前期測試確保氣體純度。采用多層焊接時，清除干凈層間熔渣，外觀檢查合格后進(jìn)行下一步焊接。焊接完成后做好相應(yīng)的保溫措施。施工場地內(nèi)所有焊接廢棄物，要按相關(guān)規(guī)定回收處理，做到“工完料凈場地清”。

動火連頭作業(yè)完成后，保存作業(yè)過程參數(shù)數(shù)據(jù)，分析查找不足之處，總結(jié)施工作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，完善質(zhì)量控制措施，指導(dǎo)和規(guī)范后續(xù)動火連頭作業(yè)。

作者簡介：任剛，助理工程師，1968年生，2008年畢業(yè)于河北石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院油氣儲運(yùn)工程專業(yè)，本科，北京天然氣管道有限公司維搶修中心搶修隊(duì)隊(duì)長，現(xiàn)主要從事天然氣管道維搶修工作。聯(lián)系方式：18635699152，qiangxiuzhongxin@163.com。