石油管道焊接及质量控制_secret.pdf

长输压力管道焊接及质量控制长输压力管道焊接及质量控制摘要摘要：论述了长输管道输送的优点，管道建设施工一般工序流程及管道焊接质量控制措施等。焊接施工是长输管道建设过程中重要的环节之一，它制约着管道建设的质量和效率。从工程应用的角度出发，介绍了长输管道焊接施工的特点。通过分析提出油气管道建设发展的特点，瞻望了管道建设、焊接施工的发展前景。关键词关键词：长输管道；焊接施工；质量控制1 1、引言、引言长输管道运输已经列入五大运输行业之一，这五大运输行业通常是指：铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输及管道运输。对于石油及天然气行业而言，管道运输是最佳的选择。在国际上，原油、成品油、天然气及各种具有常温状态下呈现流体性质的各类化工产品的运输主要是依靠长输管道的方式来实现。笔者参加了淄博莱芜天然气管道的监督检验工作。该管道起点位于济淄输气管道上周村分输站，线路分为周村段、淄川段、博山段、莱芜北段和莱芜南段五个施工段，监检中发现在管道施工中，其焊接质量的控制受采用的标准、现场环境的影响比较大。因此，新建、扩建的长输压力管道的焊接质量控制，成为影响其运行安全的重要环节。2 2、长输压力管道输送特点、长输压力管道输送特点2.1 运输量大；2.2 管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物的限制少，可以缩短运输距离；2.3 密闭安全，能够长期连续稳定运行。输送受恶劣气候的影响小，无噪音，油气损耗小，对环境污染少；2.4 便于管理，易于实现远程集中监控。现代化管道运输系统的自动化程度很高，劳动生产率高；2.5 能耗少、损耗少、运费低。在美国，长输管道输油的能耗约为铁路运输的 1/71/12，因此，管道运输是陆上运输中输油成本最低的。2.6 缺点为：适于大量、单向、定点运输石油等流体货物。不如车、船等运输灵活、多样。3 3、长输压力管道施工一般流程、长输压力管道施工一般流程长输压力管道施工一般包括以下工序流程：线路设计交桩测量放线施工作业带清理修筑施工便道管沟开挖管线防腐及运输布管清理管口组装焊接焊缝质量检查与返修管线防腐补口、补伤管线下沟、回填通信光缆敷设铁路、公路和河流穿越管道干线通球、试压、扫线管道连头碰死口阴极保护截断阀室与沿线设备、三桩安装投产试运交工验收。4 4、长输压力管道施工焊接质量控制、长输压力管道施工焊接质量控制决定长输压力管道使用寿命的三大要素是：管道的防腐质量；管道的焊缝质量；管道在冲刷地段，如河流穿越处施工质量。其中最关键的是管道焊接质量问题。长输压力管道焊接方法主要有向上焊、向下焊、手工半自动焊、气体保护焊、全自动焊、挤压电阻焊等。在我国长输压力管道施工中最常用的是下向焊和手工半自动焊，其焊接速度及综合效益相对较高，可靠性强，在内对口器等机械设备的配合下，可实现流水作业。其关键环节是对口和根焊。管道焊接同压力容器相比，其工序流程其本相同，即：焊前准备对口组装预热焊接焊后保温外观检查及无损检测返修填写施工检查记录等。4.1焊前准备4.1.1 焊接材料本工程施工依据钢材性能及图纸要求，选用了奥地利产 BOHLER(伯乐)牌 E6010 管道向下焊、全位置纤维素碱性焊条。这种焊条的工艺性能为短渣系，容易进行单面焊双面成形，能保证根部焊透，并具有以下优点：a.熔渣的熔点低，脱渣性能好；b.电弧挺度大，穿透力强；c.铁水粘度大、凝固快，不易下坠熔池成形较快；d.焊接质量好，速度快，生产效率高。4.1.2 焊工培训固定管道的焊接，按传统的焊工操作方法，大都是从管子的仰位开始，由下向上焊接。长输管道要求采用下向焊，这与通常的操作方法正好相反。下向焊所用的焊条不同、焊接的操作方法也不同。下向焊时，焊接的起始点、焊条角度、运条方法、焊接速度、电弧长度以及焊接的工艺参数等都有不同程度的改变（如图 1 所示）。但相对而言，下向焊时，焊工操作不必采用断弧、拉弧等复杂动作，不会因熔池温度过高而要停顿。而且焊缝一般都能光洁、平滑过渡，所以说操作技能要比向上焊容易掌握。但由于焊工不习惯这种操作方法，在运用这种技术之前，为适应下向焊的操作手法，首先要组织具有熟练操作技能的焊工，进行实际操作练习，让焊工能熟练掌握下向焊的操作技能。图 14.1.3 焊接工艺评定焊接工艺评定(PQR)，是编制焊接工艺(WPS)。指导焊接生产的重要依据，它是关系到能否获得优良焊缝，保证工程质量的头等大事。焊接工艺评定应符合GB50236-98现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范试验。焊接工艺评定将焊接层次分 3 层，第 1 层用 2.5mm 焊条，首层必须焊透，达到双面成形要求，不得出现焊瘤。其余 2 层用 4.0mm 焊条焊接。注意引弧时在坡口内进行，层间接头不要重叠，应至少错开 20mm，为减少接头，每根焊条应一次焊完，并保证层间温度。4.1.4 坡口尺寸检查检查管口形状是否符合椭圆度要求；焊件坡口尺寸及型式应符合图纸及工艺规定（如图2 所示）；坡口两侧各50mm 范围内清理干净，并呈现金属光泽；焊条烘干，以降低扩散氢含量；焊丝严格清洗并烘干，焊剂按规范烘干。焊条烘干规范如图 3 所示图 2 坡口尺寸检查示意图图 3 焊条烘干曲线4.2管道组对为保证管道对口质量，一般采用内对口器。管口组对尺寸要求见表 1。表1管口组对尺寸序号123螺旋缝或纵缝错开间距相邻环绕间距错边量不得小于100mm（弧长）不得小于500mm小于等于 1.1mm检查项目组装要求管道组装时，应避免强力对口，不得损坏钢管的外防腐层。特殊地段的管道组装：钢管应采取锚固和牵引等措施，必要时采取沟下组装的方法。一般管线的对接采用内对口器，在根焊道焊接完成后，才能撤出内对口器；碰死口采用外对口器组装，根焊道必须焊完50以上，且分布均匀，才能撤出外对口器。4.3管道焊接管道焊接应符合SY/T4071-1993管道下向焊接工艺规程4.3.1技术要求及措施4.3.1.1焊前预热环境温度低于0时，焊接前进行预热100150，预热应保证管口加热均匀，预热完毕应立即施焊，预热后管口若污染，应清除污染后重新预热。4.3.1.2引弧焊机地线应尽量靠近焊接区，且用适当夹具固定牢靠，严禁在坡口以外管表面引弧。4.3.1.3焊接焊道起弧和收弧处应相互错开20mm以上，每一个接头焊前必须打磨；必须在前一层焊完后方可开始下一焊层的焊接；每根焊条引弧后应一次焊完，每层焊道应连续焊完，要保证焊道层间温度要求，每道焊口连续焊完。4.3.1.4清理下向焊应遵循薄层多边焊焊道的原则，层间必须仔细清除溶渣和飞溅物。4.3.1.5焊后保温当环境温度低于5时，应采取焊后保温措施以防止焊道急剧降温。4.3.1.6焊缝及焊工标记应及时清理焊缝，并在介质流向上游规定距离处打上标识钢印。4.3.1.7其他应对所有焊好的管段两端管口进行防水防潮保护。4.3.2环境要求及措施4.3.2.1当雨天、雪天、风速超过8ms、相对湿度超过90时，如无防护措施应立即停止施焊作业。4.3.2.2焊接时突遇大雨天气时，应采用防雨措施，防止焊口被雨水急剧冷却，以保证焊接的正常进行。4.3.2.3对于地下水位高的地区，管沟内施焊时可采取排水或井点降水等措施。4.4 焊接过程的抽检应建立焊接施焊记录表，线能量、焊接顺序、焊层清根、预热、后热及环境符合工艺规定。4.5焊后检查4.5.1焊缝外观焊缝表面不得有裂纹、未熔合、低于母材等缺陷，否则必须返修。一般缺陷执行有关标准及规范。4.5.2无损检测外观检查合格后，方可进行无损检测。管道的无损检测采用超声波探伤和射线检验相结合的方式。超声波探伤检验应符合SY4065-93 石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级要求，射线检测应符合GB3323-87钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级。x射线检查应在被检焊口完成24h后进行。射线探伤、超声波探伤比例按设计图纸及有关标准执行。4.6焊缝返修焊接过程中发现缺陷应及时清理修补。盖面完成后，应迅速检查焊缝质量，若缺陷超标，应趁焊口温度未降低，及时修补。根据缺陷种类制定相应的返修工艺，对缺陷进行返修，每处只允许修补两次。5 5结束语结束语随着我国国民经济持续快速发展和石油、天然气的消费量的迅猛增加，未来的十几年我国管道工业将有令人振奋的发展。我国管道工业有着光辉的发展前景，我们应该做好一切准备迎接我国管道工业大发展时期的到来。对于新建、扩建的长输压力管道焊接施工过程中，建立焊接施工质量管理体系，实行全面质量控制，是影响长输压力管道焊接施工质量的关键环节。对关键因素要层层把关、严格控制，把焊接施工的结果管理变为过程管理，焊接及质量控制才能满足长输压力管道焊接施工质量的可靠性和经济性的要求。