PC管焊接屬于天然起管道焊接么？

【專家解說(shuō)】：">天然氣管道１８世紀(jì)后期用鑄鐵管，１９世紀(jì)９０年代開(kāi)始使用鋼管。輸氣動(dòng)力開(kāi)始全靠天然氣井口壓力，１８８０年，美國(guó)采用蒸汽驅(qū)動(dòng)的壓氣機(jī)。２０世紀(jì)２０～３０年代采用了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓氣機(jī)給管內(nèi)天然氣加壓，輸氣壓力從原來(lái)５８８３.６帕上升到２７,４４０帕～４１,１６０帕。輸送距離也越來(lái)越長(zhǎng)。后來(lái)又出現(xiàn)了規(guī)模巨大的管網(wǎng)系統(tǒng)。６０年代開(kāi)始，在天然氣進(jìn)出口國(guó)之間，相繼建成了許多跨國(guó)管道，如由蘇聯(lián)經(jīng)原捷克和斯洛伐克、奧地利、德國(guó)的１７８０千米的輸氣管道；由奧地利到意大利的長(zhǎng)７７４千米的管道；由阿爾及利亞經(jīng)突尼斯、地中海和突尼斯海峽到意大利的全長(zhǎng)２,５００千米的管道等。到１９８３年時(shí)，世界輸氣管道總長(zhǎng)達(dá)到９１.３４萬(wàn)千米。長(zhǎng)距離輸氣管道普遍采用壓氣機(jī)增壓輸送。輸氣管道在管材選用、提高輸送效率、實(shí)現(xiàn)全線自動(dòng)化等方面的技術(shù)也有了迅速的發(fā)展。管材廣泛采用Ｘ—６０低合金鋼（度極限４１,１６０帕），并開(kāi)始采用Ｘ—６５、Ｘ—７０等更高強(qiáng)度的材料。為降低管道內(nèi)的摩擦阻力，４２６毫米以上的新鋼管已普遍采用內(nèi)涂層。此外還開(kāi)展了不同物性的氣體在同一管道中順序輸送，以及－７０℃低溫、７５,４６０帕高壓的氣態(tài)和液態(tài)天然氣管道輸送試驗(yàn)　天然氣管道的特點(diǎn)
該天然氣管道工程,具有長(zhǎng)輸管道工程的所有特點(diǎn),即:
(1) 相對(duì)流動(dòng)性。管道與輸送介質(zhì)之間是相對(duì)流動(dòng)的,因此要求管道內(nèi)部,特別是管壁內(nèi)焊口部位盡
可能光滑,以利減少摩阻力。
(2) 固定性。天然氣管道埋于地下,除改造、敷設(shè)新線路等特殊原因外,管道一般不會(huì)發(fā)生位移。
(3) 輸送的連續(xù)性。天然氣管道一旦建成、投產(chǎn),一般情況下應(yīng)連續(xù)運(yùn)行。
(4) 威脅性。天然氣屬易燃易爆氣體,在役運(yùn)行的天然氣管道穿越中心城區(qū)對(duì)地面建、構(gòu)筑物或區(qū)域
長(zhǎng)期構(gòu)成威脅。
(5) 潛在的危險(xiǎn)性。天然氣管道除特殊地形、特殊要求外,一般均為地下敷設(shè),建設(shè)中未檢出的缺陷在
運(yùn)行中不易發(fā)現(xiàn),存在不可預(yù)見(jiàn)的潛在危險(xiǎn)。
上述特點(diǎn)說(shuō)明,天然氣管道工程質(zhì)量是確保安全運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命的決定性因素。而天然氣管道
敷設(shè)則完全依靠焊接而成,因此焊接質(zhì)量在很大程度上決定了工程質(zhì)量,焊接工序是天然氣管道施工的關(guān)
鍵環(huán)節(jié)。而管材、焊材、焊接工藝以及焊接設(shè)備等是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素?！『附犹攸c(diǎn)與難點(diǎn)
(1) 流動(dòng)性施工對(duì)焊接質(zhì)量的影響。施工作業(yè)點(diǎn)隨著施工進(jìn)度而不斷遷移,與工廠化生產(chǎn)相比,施工、
質(zhì)量、安全等各個(gè)方面的管理都增加了難度;因此,焊接質(zhì)量的保證也增加了難度。
(2) 地形地貌對(duì)焊接質(zhì)量的影響。施工單位不能主動(dòng)選擇理想的施工場(chǎng)地,該天然氣管道工程將穿越
城市溝渠、箱涵、土堤等處, 可能會(huì)遇到多種地形,焊接位置復(fù)雜,焊接難度大。
(3) 氣候環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量的影響。本工程管道焊接主要集中在夏季及雷雨風(fēng)暴較多的期間內(nèi),氣候環(huán)
境條件的影響,增加了焊接質(zhì)量控制難度。
(4) 現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí),采用對(duì)口器進(jìn)行管口組對(duì)。為提高作業(yè)效率,一般在對(duì)好的管口下墊置枕木或土堆,
在焊接前一個(gè)對(duì)接口的同時(shí),開(kāi)始下一個(gè)對(duì)接口的準(zhǔn)備。由于鋼管熱脹冷縮的影響,在碰死口時(shí)因?qū)诓划?dāng)容易造成附加應(yīng)力而導(dǎo)致焊接出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。
(5) 現(xiàn)場(chǎng)焊接位置多為管道水平固定或傾斜固定對(duì)接,包括平焊、立焊、仰焊、橫焊等焊接位置。對(duì)焊
工的操作技能要求更高、更嚴(yán)。
(6) 施工環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量的影響。該天然氣管道穿越城市主干道,由于種種不可預(yù)見(jiàn)的因素,導(dǎo)致施
工不能連續(xù)進(jìn)行,往往給焊接帶來(lái)困難;外界因素的干擾,造成現(xiàn)場(chǎng)施焊接頭數(shù)量增加,質(zhì)量難以保證,使
得焊接成本上升。
(7) 焊接質(zhì)量要求高。根據(jù)《鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收》(SYPT4103) 的規(guī)定,焊縫超聲波探傷比例100 % ,合
格級(jí)別為Ⅱ級(jí);焊縫X射線探傷比例為20 % ,合格級(jí)別為Ⅱ級(jí)。穿越段進(jìn)行100 %X 射線探傷,合格級(jí)別
為Ⅱ級(jí)。　　管道施工焊接技術(shù)
　國(guó)內(nèi)外管線常用的焊接技術(shù)
國(guó)外管道焊接施工經(jīng)歷了手工焊和自動(dòng)焊的發(fā)展歷程。手工焊主要為纖維素焊條下向焊和低氫焊條
下向焊。在管道自動(dòng)焊方面,前蘇聯(lián)研制的管道閃光對(duì)焊機(jī),在前蘇聯(lián)時(shí)期累計(jì)焊接大口徑管道數(shù)萬(wàn)公
里。其顯著特點(diǎn)在于效率高,環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。美國(guó)CRC 公司研制的CRC 多頭氣體保護(hù)管道自動(dòng)焊接系
統(tǒng),由管端坡口機(jī)、內(nèi)對(duì)口器與內(nèi)焊機(jī)組合系統(tǒng)、外焊機(jī)三大部分組成;到目前為止,累計(jì)焊接管道長(zhǎng)度超
過(guò)30000 千米。法國(guó)、前蘇聯(lián)等其他國(guó)家也都研究應(yīng)用了類似的管道內(nèi)外自動(dòng)焊技術(shù),此技術(shù)已成為當(dāng)今
世界大口徑管道自動(dòng)焊技術(shù)發(fā)展主流方向。
我國(guó)鋼質(zhì)管道環(huán)縫焊接技術(shù)經(jīng)歷了幾次大的變革,七十年代采用傳統(tǒng)焊接方法,低氫型焊條手工電弧
焊上向焊操作技術(shù);八十年代初開(kāi)始推廣手工下向焊工藝,同時(shí)研制開(kāi)發(fā)了纖維素型和低氫型向下焊條,
與傳統(tǒng)的向上焊工藝比較,向下焊具有速度快、質(zhì)量好,節(jié)省焊材等突出優(yōu)點(diǎn),因此在管道環(huán)縫焊接中得到
了廣泛的應(yīng)用;90 年代初開(kāi)始推廣自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)手工焊,有效地克服了其它焊接工藝方法野外
作業(yè)抗風(fēng)能力差的缺點(diǎn),同時(shí)也具有焊接效率高、質(zhì)量好且穩(wěn)定的特點(diǎn),成為現(xiàn)今管道環(huán)縫焊接的主要方
式。
歸納目前國(guó)內(nèi)外管道常用焊接方法主要有:
(1) 手工焊,包括藥皮焊條電弧焊(SMAW) 、手工鎢極氬弧焊(TIG) ;
(2) 半自動(dòng)焊,包括熔化極氣體保護(hù)半自動(dòng)焊[含活性氣體保護(hù)STT(Surface Tension TransferTM) 半自動(dòng)
焊、半自動(dòng)熔化極氬弧焊(MIG) 、半自動(dòng)活性氣體保護(hù)焊(MAG) ] 、自保護(hù)藥芯焊絲電弧焊(FCAW) ;
(3) 熔化極活性氣體保護(hù)自動(dòng)焊(AW) ;
(4) 埋弧自動(dòng)焊(SAW) 、電阻焊- 閃光對(duì)焊(FBW) 等。
　本工程中應(yīng)用的焊接技術(shù)
在上述對(duì)國(guó)內(nèi)外管道焊接技術(shù)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合本工程實(shí)際情況,因工程選用管材為L(zhǎng)290<711 ×11
螺旋縫雙面埋弧焊鋼管,其管徑和壁厚都較大,同時(shí)鑒于公司目前焊接設(shè)備配備狀況,在管道連接中采用
手工氬電聯(lián)焊技術(shù),即:手工鎢極氬弧焊(TIG) 打底、手工電弧焊蓋面的組合焊接技術(shù)。
　焊接工藝
(1) 焊接工藝評(píng)定:
為檢驗(yàn)制定的焊接工藝技術(shù)的可靠性和可操作性,施工前,按JB4708 - 2000《鋼制壓力容器焊接工藝
評(píng)定》、SYPT4103《鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收》及GB50236 - 98《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》標(biāo)
準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)進(jìn)行的焊接工藝評(píng)定,報(bào)監(jiān)理進(jìn)一步確認(rèn)。并根據(jù)工藝評(píng)定編制相應(yīng)焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書(shū),
指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)焊接施工。工藝評(píng)定適用范圍見(jiàn)下表1。
(2) 焊接工藝指導(dǎo)書(shū)中制定了相應(yīng)焊接工藝控制技術(shù)參數(shù)(見(jiàn)表2) 及焊接材料(見(jiàn)表3) 。
(3) 焊接接頭坡口形式:
在施工現(xiàn)場(chǎng)采用坡口機(jī)加工管件坡口,坡口角度為32. 5°±2. 5°,鈍邊為1. 5 ±0. 75mm;加工好坡口的管件,如不能及時(shí)組對(duì),按要求堆放好,備用。
表1 　焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目適用范圍對(duì)照表
評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定方法適用范圍
SYPT4103《鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收》Ⅱ類(L290) 鋼管手工氬電聯(lián)焊對(duì)接焊縫L290 材質(zhì)鋼管對(duì)接焊縫、彎頭與直管對(duì)接
表2 　氬電聯(lián)焊工藝控制技術(shù)參數(shù)
焊接方法層次
填充金屬
牌號(hào)直徑mm
極性
焊接電流
(A)
電弧電壓
(V)
焊接速度
(cmPmin)
鎢極直徑
mm
噴嘴直徑
mm
氣體流量
LPmin
TIG 根層J50 2. 4 直流正極135 - 145 17 - 19 10 - 25 3. 2 7 9
D 1 T427 3. 2 直流反極90 - 110 21 - 23 20 - 30
D 2 T427 3. 2 直流反極90 - 110 21 - 23 20 - 30
表3 　碳素鋼焊接選用的焊接材料
鋼號(hào)
手工焊焊條
型號(hào)對(duì)應(yīng)牌號(hào)
氬弧焊打底焊絲牌號(hào)
20 # 、L290 E4303 J422 　J427 TIG- J50
L290 + 16MnR E4315 J427 TIG- J50
　　(4) 預(yù)熱與層間溫度控制:
預(yù)熱的主要目的是為了降低鋼材的淬硬程度,延緩或改善焊縫的冷卻速度,以利于氫的逸出和改善應(yīng)
力條件,從而降低接頭的延遲裂紋傾向。管道焊接施工的預(yù)熱溫度范圍應(yīng)考慮母材的強(qiáng)度、組織性能變化
規(guī)律、管徑和壁厚,以及焊接材料的含氫量等因素。對(duì)于厚壁鋼管的多層焊,還要考慮控制焊道層間溫度
來(lái)控制近縫區(qū)的冷卻速度。層間溫度一般與預(yù)熱溫度相近。在避免近縫區(qū)過(guò)熱的前提下,較高的層間溫
度可防止多層焊時(shí)冷裂紋的產(chǎn)生。本工程在施工中當(dāng)焊件溫度低于0 ℃時(shí),將所有焊縫始焊處100mm 范
圍內(nèi)預(yù)熱到15 ℃以上。
4. 4 　焊接質(zhì)量控制
(1) 由于現(xiàn)場(chǎng)施焊條件差,因此對(duì)焊工的技能要求更為嚴(yán)格。參與管道焊接的焊工除必須具有鍋爐壓
力容器焊工合格證外,且必須通過(guò)業(yè)主及監(jiān)理組織的現(xiàn)場(chǎng)模擬考試方可上崗。
(2) 加強(qiáng)焊接設(shè)備的管理。根據(jù)焊材要求和施工條件,選用直流逆變氬弧焊P手工焊專用焊機(jī),焊機(jī)性
能必須穩(wěn)定,功率等參數(shù)應(yīng)能滿足焊接條件;現(xiàn)場(chǎng)配置的焊機(jī)應(yīng)處于良好的工作狀態(tài),具備良好的安全性
能,有較強(qiáng)適用于露天的工作性能。
(3) 加強(qiáng)焊接材料的管理。管道焊接采用焊材必須有產(chǎn)品合格證和同批號(hào)的質(zhì)量證明書(shū),嚴(yán)格按規(guī)定
保管、烘烤、發(fā)放;氬氣使用前應(yīng)檢查瓶上的合格證,要求氬氣純度≥99. 96 %以上。
(4) 加強(qiáng)工序管理。正式焊接前,分別對(duì)裝配質(zhì)量、坡口清理、臨時(shí)支撐或固定設(shè)施、預(yù)熱、焊條烘烤等
焊前準(zhǔn)備工作逐項(xiàng)確認(rèn)。
(5) 嚴(yán)格工藝評(píng)定管理。在施焊過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格按照工藝評(píng)定所確定工藝技術(shù)參數(shù)實(shí)施焊接作業(yè)控
制,克服工藝評(píng)定與施工現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)控制不一致的現(xiàn)象。
(6) 焊接裂紋的預(yù)防措施:
a. 采取焊前預(yù)熱,管口凈化并確定合理的焊接順序,可較大程度地減少焊接應(yīng)力,控制焊接變形。
b. 高度重視焊縫始端和終端的質(zhì)量。始端采用后退引弧法,終端須將弧坑填滿。多層焊的每層接頭
應(yīng)予以錯(cuò)開(kāi)。
c. 拆除對(duì)口器等工、卡具時(shí)不得傷及管道焊縫。拆除后應(yīng)打磨平滑,并進(jìn)行磁粉或滲透探傷檢查。 d. 每條焊縫宜采用連續(xù)焊接,不得隨意中斷,如因故中斷,在繼續(xù)焊接前,首先應(yīng)確認(rèn)焊縫無(wú)裂紋,同
時(shí)根據(jù)工藝要求采取預(yù)熱措施,方可按原工藝要求繼續(xù)施焊。
e. 焊接后宜立即對(duì)焊縫實(shí)施后熱消氫處理,操作過(guò)程中應(yīng)按要求保證加熱溫度與保溫時(shí)間。
f . 焊縫如出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷,應(yīng)磨去重焊。并嚴(yán)格控制返修、補(bǔ)焊工藝。
g. 焊縫同一部位的補(bǔ)焊次數(shù)不宜超過(guò)兩次,如超過(guò),補(bǔ)焊前應(yīng)經(jīng)單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn),并采取可靠
的技術(shù)措施;所有修補(bǔ)的焊縫長(zhǎng)度,均應(yīng)大于50mm。
(7) 在管道焊接施工過(guò)程中應(yīng)考慮到鋼管所承受的外部應(yīng)力作用帶來(lái)的影響。同時(shí)應(yīng)考慮環(huán)境溫度、
環(huán)境濕度和環(huán)境風(fēng)速對(duì)不同焊接方法的影響,采取必要的措施保證焊接質(zhì)量。