冬季管道施工措施

1、2006年科技論 文 冬季管道施工措施作者：張青士 黃高優(yōu) 張忠 付新鋒建設(shè)工程總公司第七分公司2006年12月17日冬季管道施工措施 作者：張青士 黃高優(yōu) 張忠 付新鋒（工作單位：建設(shè)工程總公司第七分公司，聯(lián)系電話）【摘要】冬季氣溫低、風(fēng)雪大，為長輸管道施工帶來很大難度。對于口徑越來越大,采用的鋼級越來越高，工期越來越短的長輸管道發(fā)展趨勢而言，冬季施工已經(jīng)不可避免。為保證低溫環(huán)境下的焊接、補(bǔ)口等施工質(zhì)量，本文根據(jù)管道施工的特點(diǎn)和以往冬季管道施工中的成功經(jīng)驗進(jìn)行匯總，以便使員工充分熟悉和掌握低溫條件下施工需要的必要措施和規(guī)范現(xiàn)場施工?！娟P(guān)健詞】冬季 管道施工1管道冬季施工趨勢近年來相繼建設(shè)的陜

2、京二線靖榆段輸氣管線（1016）、西氣東輸淮武支線（610）、西部管道原油（711）、成品油管線（508）、蘭銀輸氣管道工程（610）及中哈原油管道（813）等均經(jīng)歷了在普降大雪，氣溫驟降的冬季施工歷程。冬季氣溫低、風(fēng)雪大，為長輸管道施工帶來很大難度。對于口徑越來越大,鋼級越來越高，工期越來越短的長輸管道發(fā)展趨勢而言，冬季施工已經(jīng)不可避免。2冬期施工時間的定義建筑工程冬期施工規(guī)范JGJ104-97規(guī)定：當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5即進(jìn)入冬期施工，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定高于5即解除冬期施工1。3冬季施工容易出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題3.1焊接質(zhì)量問題焊接各工序之間的銜接需要一定時間，而在低溫

3、或有風(fēng)的情況下，焊接過程中熱量散失快，造成焊縫容易產(chǎn)生延遲冷裂紋、氣孔等缺陷，尤其是冷裂紋，給管道施工質(zhì)量帶來重大隱患。3.2管道防腐補(bǔ)口質(zhì)量問題在低于-20的條件下，收縮套打開時會膠體發(fā)生龜裂脫膠，不能正常使用。冬季管口噴砂除銹后，加熱返銹嚴(yán)重，在大風(fēng)天氣，揚(yáng)塵會污染涂刷底漆，無法保證補(bǔ)口質(zhì)量。寒冷冬季施工時，難以滿足保證剝離試驗要求20+5的環(huán)境溫度要求。 收縮套脫膠 返銹嚴(yán)重 4冬季施工技術(shù)措施4.1施工準(zhǔn)備在冬季來臨之前,除合理部署外,還要加大設(shè)備和人員投入進(jìn)行測量放線、作業(yè)帶開拓、施工便道的修筑及管材儲備等前期準(zhǔn)備工作, 為以后進(jìn)行的組焊、補(bǔ)口、管道開挖等作業(yè)加速、提速全面展開創(chuàng)造暢

4、通的作業(yè)面。4.2防風(fēng)防塵冬季施工大風(fēng)揚(yáng)塵天氣時候發(fā)生,采取加設(shè)防風(fēng)棚來防風(fēng)和減緩冬季低溫環(huán)境熱量的散失。當(dāng)風(fēng)速大于要求環(huán)境風(fēng)速或環(huán)境風(fēng)速小于要求風(fēng)速但不能保證焊接質(zhì)量時，對相關(guān)層位加設(shè)防風(fēng)棚，防風(fēng)棚要起到保溫、防風(fēng)、防寒的效果。大風(fēng)揚(yáng)塵天氣 加設(shè)防風(fēng)棚 yesNOyesNOyes 收口到位 增設(shè)擋風(fēng)帆布 焊接各層位加設(shè)防風(fēng)棚后，行動速度較慢，要注意移動設(shè)備的載重及保養(yǎng)維護(hù)，可將設(shè)備狀態(tài)相對良好的焊接車設(shè)置在靠前位置，防止移動設(shè)備一旦損壞，全部層位都得停下現(xiàn)象，否則要超壓占地，增加成本，影響生態(tài)。4.3防止前過堂風(fēng)防風(fēng)棚內(nèi)焊接時，可以保證填充、蓋面的焊接環(huán)境，但來自管內(nèi)前后的穿堂風(fēng)是產(chǎn)生根部缺

5、陷的主要原因。風(fēng)速較大時，雖然設(shè)置防風(fēng)棚，但組對端管口處會有氣流沿管道內(nèi)由前向后越過內(nèi)對口器到達(dá)根焊部位，產(chǎn)生根部氣孔。為此在組對管道端口部加帆布減少自然風(fēng)流入管內(nèi)；另外在對口器頂端加設(shè)海面外包耐磨帆布,來防止進(jìn)入管道內(nèi)的極少的過堂風(fēng)達(dá)到根焊部位。管道端口部加帆布擋風(fēng) 對口器頂端加設(shè)擋風(fēng)設(shè)施 4.4防止后過堂風(fēng)管線始端有堵板焊死，當(dāng)根焊后填充、蓋面焊時，管內(nèi)的空氣會因高溫加熱而膨脹，而產(chǎn)生一定壓力的氣流向施焊前進(jìn)方向流動，而在根焊時的組對間隙中逃逸并生產(chǎn)較大風(fēng)速的氣流，導(dǎo)致根焊時（尤其收口時）產(chǎn)生氣孔。采取在一個連續(xù)區(qū)段內(nèi)，管線始端堵板暫時不要焊死，待本區(qū)段焊接完畢后，再將堵板焊死，以降低熱焊

6、、填充、蓋面時產(chǎn)生的熱膨脹氣流對根焊的沖擊的辦法防止。4.5組焊提前預(yù)熱組對前，用火焰加熱器從防腐管內(nèi)壁預(yù)熱，預(yù)熱寬度距管口500mm范圍。除去管內(nèi)清理后殘留的冰雪，使內(nèi)壁的水蒸汽完全蒸發(fā)，避免單獨(dú)外側(cè)加熱管口外熱內(nèi)冷、組對預(yù)熱和根焊熱量造成內(nèi)壁殘留的冰雪融化成水后流到焊道上的現(xiàn)象。提前預(yù)熱在管口組對前35分鐘提前完成，減少管口預(yù)熱時間，提高施工效率。預(yù)熱溫度不要超過80，避免損壞管道外防腐層。 液化氣瓶要采取保溫措施。防腐管內(nèi)壁預(yù)熱 液化氣瓶保溫 4.6提高焊前預(yù)熱溫度為減緩因低溫環(huán)境熱量的散失，采用環(huán)行火焰加熱器對管口預(yù)熱。溫度由規(guī)范要求的預(yù)熱溫度提高50。管口加熱時隨時采用數(shù)字顯示紅外線

7、測溫儀進(jìn)行溫度測量，均勻測量圓周上的8個點(diǎn)(1、3、5、7、9、11、12)。預(yù)熱完成后應(yīng)立即進(jìn)行根焊道的焊接。環(huán)行火焰加熱器要結(jié)構(gòu)合理、火力強(qiáng)、使用方便、加熱均勻快速。yesyes環(huán)行火焰加熱 合格加熱器 NOnoyes禁止使用結(jié)構(gòu)簡陋，火力不強(qiáng)，加熱速度慢，加熱不均勻的環(huán)行火焰加熱器。 NOyes由于組對時往往采用靈活方便的鋼夾板來控制組對間隙。如果夾板不及時拆除,環(huán)形加熱器火焰會偏離坡口中心，會造成火力強(qiáng)一側(cè)的防腐層燒損現(xiàn)象。組對完成后要及時拆除此鋼夾板，使火咀對準(zhǔn)坡口中心，并在管道防腐層上增設(shè)膠皮保護(hù)。組對夾板 防腐層燒損 增設(shè)膠皮 NOyesYES4.7根焊層間保溫冬季氣溫過低，根焊

8、由起點(diǎn)位置焊接到終點(diǎn)位置時預(yù)熱溫度也降低到自然溫度。由于材質(zhì)鋼級高，焊接性較差，增加根部微裂紋產(chǎn)生的機(jī)率，起不到預(yù)熱效果，焊接質(zhì)量難以保證。為降低溫降速度，采取在根焊前，用火焰對防風(fēng)棚內(nèi)空氣進(jìn)行加熱，使棚內(nèi)局部溫度上升的措施，來避免根焊道溫度下降過快。根焊焊接完畢后立刻將可控電伴熱帶固定在焊口部位并通電、溫度上升到設(shè)定層間溫度后，方可移動保溫棚。棚內(nèi)空氣加熱 層間保溫 可控電拌熱帶 4.8熱焊、填充、蓋面焊的層間保溫 層間利用根焊、熱焊、填充電伴熱的層間溫度分別保證熱焊、填充、蓋面的預(yù)熱溫度。熱焊防風(fēng)棚就位、火焰提升空氣溫度后，拆除根焊位的伴熱帶并用紅外線測溫儀檢測層間溫度，低于要求層間用火焰

9、加熱合格后方可作業(yè)。熱焊完成后，立刻將可控電伴熱帶固定在焊口部位通電開啟后再向前移動保溫棚，填充、蓋面焊同上依次進(jìn)行。層間保溫 紅外線測溫 4.9焊后緩冷 蓋面焊完成后，清渣前立即用輕便，密實，保溫效果較好的玻璃絲防火保溫被包裹嚴(yán)密，進(jìn)行焊后保溫緩冷，并將填充遺留的伴熱帶移交根焊層位。待焊口溫度降低到環(huán)境溫度后，(約30min50min)方可拆除保溫被和清渣作業(yè)。 玻璃絲防火保溫被 焊后保溫 NOyes 保溫被未綁扎 綁扎不徹底 NOyes由于玻璃絲防火保溫被破損后不僅降低保溫效果，其散落的碎絲，易隨風(fēng)飄逸，粘附到皮膚上后會感到刺刺痛難忍，所以在安裝、拆除時要戴手套，避免其與皮膚直接接觸，不要

10、在地上拖拉，保護(hù)其完好。 破損保溫被 NOyesNO4.10優(yōu)化補(bǔ)口各作業(yè)之間的銜接 除嚴(yán)格遵照防腐補(bǔ)口施工及驗收規(guī)范施工外，合理安排施工時間和各工序之間的銜接，采用先預(yù)熱將管道表面的水分除去、再除銹和二次預(yù)熱來防止加熱返銹，預(yù)熱溫度達(dá)到的上限值，并提前做好底漆的調(diào)配、烘烤PE層并拉毛等包裹準(zhǔn)備工作來減少工序間熱量散失。避免在早晚氣溫較低施工，盡量安排氣溫上升后施工,除銹完畢但當(dāng)天未完成補(bǔ)口的焊口，次日需重新除銹后方可作業(yè)。4.11補(bǔ)口材料存放 補(bǔ)口材料庫房要有采暖措施,防止補(bǔ)口底漆結(jié)冰上凍和收縮套脆裂和脫膠。施工時，將底漆、收縮套等補(bǔ)口材料保存在溫度較高的車內(nèi)，打開使用前用烤把稍微加熱后方可

11、使用。4.12防大風(fēng)揚(yáng)塵防腐作業(yè)組必須配備簡易防風(fēng)棚，防止大風(fēng)揚(yáng)塵影響涂刷好的底漆質(zhì)量。 簡易防風(fēng)棚示意圖4.13剝離試驗在寒冷冬季施工時，難以滿足保證剝離試驗要求20+5的環(huán)境溫度要求。采取中哈管線的經(jīng)驗：為保證每100個口抽測1個剝離粘結(jié)力檢查要求，在相同操作人員、相同操作設(shè)備、相同補(bǔ)口材料、相同操作方法、相同施工環(huán)境下，每100個補(bǔ)口段內(nèi)增設(shè)1個在提前預(yù)制好的管圈上補(bǔ)口。完畢后，將管圈移至室內(nèi)，待環(huán)境溫度達(dá)到要求后，邀請監(jiān)理和現(xiàn)成代表一起在室內(nèi)按程序進(jìn)行剝離試驗。4.14與和管道下溝的銜接 防腐口完成后與下溝回填工序要緊密銜接,參考以往冬季施工工程經(jīng)驗兩工序之間時間間隔不應(yīng)超過10天,防

12、止長時間在低溫下放置產(chǎn)生收縮套翹邊及物性改變,影響補(bǔ)口質(zhì)量。4.15設(shè)備運(yùn)行方面 由于冬季施工對機(jī)械、設(shè)備的正常啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)存在較大的限制因素。為保證施工順利進(jìn)行，針對在嚴(yán)冬季節(jié)設(shè)備常出現(xiàn)的故障儲備一些易耗、易損件,如啟動馬達(dá)、電瓶、濾子、風(fēng)扇皮帶、防凍液、-35#柴油等常規(guī)用料的儲備。備用濾子、電瓶等 備用啟動馬達(dá)、離合器等 另外除增加經(jīng)驗豐富、技術(shù)嫻熟的操作手和保養(yǎng)修理人員外，還在夜間派專人看護(hù)，每間隔2小時發(fā)動1次設(shè)備，運(yùn)轉(zhuǎn)時間0.5小時,保證設(shè)備不凍壞,凌晨7點(diǎn)啟動后持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),保證班組上班后可立即作業(yè)。 4.16人員防寒方面為保證操作人員的防寒和順利操作，為現(xiàn)場人員配置高質(zhì)量的保暖內(nèi)衣、

13、外衣、皮鞋、手套等防寒制品及保溫筒、保溫杯、保溫飯盒等生活用具。 4.17其他方面冬季公路路面易結(jié)霜、結(jié)冰，在車輛運(yùn)輸過程中，應(yīng)加設(shè)防滑鏈，應(yīng)減小載重量，多配備修理工具和配件，水箱應(yīng)添加防凍液。管線下溝作業(yè)時應(yīng)增加起吊設(shè)備的數(shù)量，防止管線的局部曲率過大，要輕吊輕放避免造成焊縫和防腐層的破壞。連頭處坑下作業(yè)場所應(yīng)做好防滑工作。5結(jié)束語長輸管道發(fā)展趨勢而言，冬季施工已經(jīng)不可避免，為保證在低溫環(huán)境下焊接、補(bǔ)口等施工質(zhì)量，還需要長期的經(jīng)驗積累。如地形起伏較大上述防風(fēng)棚顯然是不實用的，如何制作出簡單、實用、方便、靈活的防風(fēng)棚？溝下組焊使用上述防風(fēng)棚存在溝底過寬問題、如何防側(cè)面、上部來風(fēng)？焊后緩冷采用不同保溫材料在不同環(huán)境溫度下，有不同的溫降速度，保證焊接質(zhì)量的最佳保溫時間等等問題仍需要以科學(xué)的態(tài)度不斷的摸索、試驗和總結(jié)。參考文獻(xiàn): 1 作者：黑龍江省建筑科學(xué)研究院，書名建筑工程冬期施工規(guī)范JGJ104-97，出版時間1998.5