天然氣管道安裝焊接技術(shù)的應用

1、天然氣管道安裝焊接技術(shù)的應用一冶工安公司吳夢先隨著石油天然氣及石油化工工業(yè)的高速發(fā)展, 長輸油、氣管道加速朝著大口徑、高壓力輸送方向發(fā)展。與其相配套焊接技術(shù)的掌控程度已成為長輸油氣管道工程施工成敗的關(guān)鍵, 它直接關(guān)系到工程質(zhì)量、施工效率、施工成本、以及管線運行期間的安全性、可靠性和經(jīng)濟效益。針對長輸油氣管道工程焊接施工特點, 本文以“武漢市漢口煤氣廠至三金潭段天然氣管道工程”為例, 論述天然氣管道安裝焊接技術(shù)應用特點。1工程概況“武漢市漢口煤氣廠至三金潭段天然氣管道工程”, 2. 5MPa , 管材為L290<711×11mm 螺旋縫雙面埋弧焊鋼管, 。本工程管道沿武漢市中環(huán)路

2、敷設, 穿越城市主干道2、土堤1處, 與中環(huán)路配套施工。2該天然氣管道工程, 具有長輸管道工程的所有特點, 即:(1 相對流動性。管道與輸送介質(zhì)之間是相對流動的, 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、敷設新線路等特殊原因外, 管道一般不會發(fā)生位移。(3 輸送的連續(xù)性。天然氣管道一旦建成、投產(chǎn), 一般情況下應連續(xù)運行。(4 威脅性。天然氣屬易燃易爆氣體, 在役運行的天然氣管道穿越中心城區(qū)對地面建、構(gòu)筑物或區(qū)域長期構(gòu)成威脅。(5 潛在的危險性 。天然氣管道除特殊地形、特殊要求外, 一般均為地下敷設, 建設中未檢出的缺陷在

3、運行中不易發(fā)現(xiàn), 存在不可預見的潛在危險。上述特點說明, 天然氣管道工程質(zhì)量是確保安全運行和延長使用壽命的決定性因素。而天然氣管道敷設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備等是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。3焊接特點與難點(1 流動性施工對焊接質(zhì)量的影響。施工作業(yè)點隨著施工進度而不斷遷移, 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 地形地貌對焊接質(zhì)量的影響。施工單位不能主動選擇理想的施工場地, 該天然氣管道工程將穿越城市溝渠、箱涵、土堤等

4、處, 可能會遇到多種地形, 焊接位置復雜, 焊接難度大。(3 氣候環(huán)境對焊接質(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)場焊接時, 采用對口器進行管口組對。為提高作業(yè)效率, 一般在對好的管口下墊置枕木或土堆, 在焊接前一個對接口的同時, 開始下一個對接口的準備。由于鋼管熱脹冷縮的影響, 在碰死口時因?qū)诓?52007年第2期管理與技術(shù)當容易造成附加應力而導致焊接出現(xiàn)質(zhì)量問題。(5 現(xiàn)場焊接位置多為管道水平固定或傾斜固定對接, 包括平焊、立焊、仰焊、橫焊等焊接位置。對焊工的操作技能要求更高、更嚴。(6 施工環(huán)境對焊接質(zhì)量

5、的影響。該天然氣管道穿越城市主干道, 由于種種不可預見的因素, 導致施工不能連續(xù)進行, 往往給焊接帶來困難; 外界因素的干擾, 造成現(xiàn)場施焊接頭數(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)管道焊接及驗收(SY T 4103 的規(guī)定, 焊縫超聲波探傷比例100%, 合格級別為級; 焊縫X 射線探傷比例為20%, 合格級別為級。穿越段進行100%X射線探傷, 合格級別為級。4管道施工焊接技術(shù)4. 1國內(nèi)外管線常用的焊接技術(shù)國外管道焊接施工經(jīng)歷了手工焊和自動焊的發(fā)展歷程。下向焊。在管道自動焊方面, , 里。其顯著特點在于效率高, 環(huán)境適應能力強。美國統(tǒng), 由管端坡口機

6、、內(nèi)對口器與內(nèi)焊機組合系統(tǒng)到目前為止, 累計焊接管道長度超過30000千米。法國、, 此技術(shù)已成為當今。, 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), 同時研制開發(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, 因此在管道環(huán)縫焊接中得到了廣泛的應用;90年代初開始推廣自保護藥芯焊絲半自動手工焊, 有效地克服了其它焊接工藝方法野外作業(yè)抗風能力差的缺點, 同時也具有焊接效率高、質(zhì)量好且穩(wěn)定的特點, 成為現(xiàn)今管道環(huán)縫焊接的主要方式。歸納目前國內(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(S MAW 、手

7、工鎢極氬弧焊(TIG ;(2 半自動焊, 包括熔化極氣體保護半自動焊含活性氣體保護STT (Surface T ension T rans ferT M 半自動焊、半自動熔化極氬弧焊(MIG 、半自動活性氣體保護焊(MAG 、自保護藥芯焊絲電弧焊(FC AW ;(3 熔化極活性氣體保護自動焊(AW ;(4 埋弧自動焊(S AW 、電阻焊-閃光對焊(F BW 等。4. 2本工程中應用的焊接技術(shù)在上述對國內(nèi)外管道焊接技術(shù)分析的基礎上, 結(jié)合本工程實際情況, 因工程選用管材為L290<711×11螺旋縫雙面埋弧焊鋼管, 其管徑和壁厚都較大, 同時鑒于公司目前焊接設備配備狀況, 在管道

8、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)。4. 3焊接工藝(1 焊接工藝評定:為檢驗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定、SY T 4103鋼質(zhì)管道焊接及驗收及G B50236-98現(xiàn)場設備工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范標準規(guī)定的指標進行的焊接工藝評定, 報監(jiān)理進一步確認。并根據(jù)工藝評定編制相應焊接工藝作業(yè)指導書, 指導現(xiàn)場焊接施工。工藝評定適用范圍見下表1。(2 焊接工藝指導書中制定了相應焊接工藝控制技術(shù)參數(shù)(見表2 及焊接材料(見表3 。(3 焊接接頭坡口形式:在施工現(xiàn)場采用坡

9、口機加工管件坡口, 坡口角度為32. 5°±2. 5°, 鈍邊為1. 5±0. 75mm ; 加工好坡口的95管理與技術(shù)2007年第2期管件, 如不能及時組對, 按要求堆放好, 備用。表1焊接工藝評定項目適用范圍對照表評定標準評定方法適用范圍SY T 4103鋼質(zhì)管道焊接及驗收類(L290 鋼管手工氬電聯(lián)焊對接焊縫L290材質(zhì)鋼管對接焊縫、彎頭與直管對接表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直徑mm極性焊接電流(A 電弧電壓(V 焊接速度(cm m in 鎢極直徑mm 噴嘴直徑mm 氣體流量L m in TIG根層J502. 4直流正極13

10、5-14517-1910-253. 279D1T 4273. 2直流反極90-11021-2320-30D 2T 4273. 2直流反極90-11021-2320-30表3鋼號 手工焊焊條型號氬弧焊打底焊絲牌號20#、L290J422J427TIG-J50L290+E4315J427TIG-J50(4 :預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力條件, 從而降低接頭的延遲裂紋傾向。管道焊接施工的預熱溫度范圍應考慮母材的強度、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。對于厚壁鋼管的多層焊, 還要考慮控制焊道層間溫度來控制近縫區(qū)

11、的冷卻速度。層間溫度一般與預熱溫度相近。在避免近縫區(qū)過熱的前提下, 較高的層間溫度可防止多層焊時冷裂紋的產(chǎn)生。本工程在施工中當焊件溫度低于0時, 將所有焊縫始焊處100mm 范圍內(nèi)預熱到15以上。4. 4焊接質(zhì)量控制(1 由于現(xiàn)場施焊條件差, 因此對焊工的技能要求更為嚴格。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, 且必須通過業(yè)主及監(jiān)理組織的現(xiàn)場模擬考試方可上崗。(2 加強焊接設備的管理。根據(jù)焊材要求和施工條件, 選用直流逆變氬弧焊手工焊專用焊機, 焊機性能必須穩(wěn)定, 功率等參數(shù)應能滿足焊接條件; 現(xiàn)場配置的焊機應處于良好的工作狀態(tài), 具備良好的安全性能, 有較強適用于露天的工作性

12、能。(3 加強焊接材料的管理。管道焊接采用焊材必須有產(chǎn)品合格證和同批號的質(zhì)量證明書, 嚴格按規(guī)定保管、烘烤、發(fā)放; 氬氣使用前應檢查瓶上的合格證, 要求氬氣純度99. 96%以上。(4 加強工序管理。正式焊接前, 分別對裝配質(zhì)量、坡口清理、臨時支撐或固定設施、預熱、焊條烘烤等焊前準備工作逐項確認。(5 嚴格工藝評定管理。在施焊過程中, 應嚴格按照工藝評定所確定工藝技術(shù)參數(shù)實施焊接作業(yè)控制, 克服工藝評定與施工現(xiàn)場參數(shù)控制不一致的現(xiàn)象。(6 焊接裂紋的預防措施:a. 采取焊前預熱, 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

13、采用后退引弧法, 終端須將弧坑填滿。多層焊的每層接頭應予以錯開。c. 拆除對口器等工、卡具時不得傷及管道焊縫。拆除后應打磨平滑, 并進行磁粉或滲透探傷檢查。062007年第2期管理與技術(shù)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, 首先應確認焊縫無裂紋, 同時根據(jù)工藝要求采取預熱措施, 方可按原工藝要求繼續(xù)施焊。e. 焊接后宜立即對焊縫實施后熱消氫處理, 操作過程中應按要求保證加熱溫度與保溫時間。f. 焊縫如出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷, 應磨去重焊。并嚴格控制返修、補焊工藝。g. 焊縫同一部位的補焊次數(shù)不宜超過兩次, 如超過, 補焊前應經(jīng)單位技術(shù)總負責人批準, 并采取

14、可靠的技術(shù)措施; 所有修補的焊縫長度, 均應大于50mm 。(7 在管道焊接施工過程中應考慮到鋼管所承受的外部應力作用帶來的影響。同時應考慮環(huán)境溫度、環(huán)境濕度和環(huán)境風速對不同焊接方法的影響, 采取必要的措施保證焊接質(zhì)量。5結(jié)束語通過采用手工鎢極氬弧焊(TIG 打底、手工電弧焊蓋面的組合焊接技術(shù), 在“武漢市漢口煤氣廠至三金潭段天然氣管道工程”4. 75km 管道施工中較好地控制了管道焊接質(zhì)量, , 系統(tǒng)運行情況良好。該焊接方法具有靈活簡便、適應性強、焊接質(zhì)量好等特點, , 與國外同類工程的施工技術(shù)相比, 在焊接材料、。面對日趨激烈的國際市場競爭, 。因此, 研發(fā)高質(zhì)量的焊接材料、高效率的焊接方法, (上接第46頁分標準、J G J46-2005施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范等規(guī)范, 確保相關(guān)過程的安全性; 9. 0. 2在操作拋丸機時作業(yè)人員必須戴好防護口罩, 并保證施工區(qū)域通風。10效益分析10. 0. 1該地坪在使用過程中易于消毒與清潔, 遠遠低于傳統(tǒng)工業(yè)面層對于投資在殺菌、清潔的費用;