陳虎 白建寧 陳康 朱炳玲 倪勇

輪南支干線X70鋼焊接質(zhì)量控制

陳虎 白建寧 陳康 朱炳玲 倪勇

【摘要】根據(jù)西氣東輸二線輪南-吐魯番支干線工程（簡(jiǎn)稱輪南支干線）的焊接特點(diǎn)，從施焊環(huán)境、管口預(yù)熱、噴砂除銹及焊接過(guò)程方面的質(zhì)量控制措施進(jìn)行闡述，嚴(yán)把焊材質(zhì)量關(guān)，做好焊機(jī)的選型工作，從而確保了工程焊接質(zhì)量。

1. 工程概況

輪南支干線工程線路管道統(tǒng)一采用API 5L X70等級(jí)的鋼管，規(guī)格為φ1 016mm×14.6(17.5、21)mm，線路設(shè)計(jì)壓力10MPa，材質(zhì)為X70，按不同的地區(qū)類別分別采用螺旋埋弧焊鋼管和直縫焊鋼管。管線全長(zhǎng)518.76km，天然氣輸量為120億m3/a。該項(xiàng)目于2011年4月12日開工，同年12 月31日達(dá)到投產(chǎn)條件。

2. 焊接特點(diǎn)

該工程焊接具有以下特點(diǎn)：

第一，工程的X70鋼管強(qiáng)度等級(jí)高、管徑大、管壁厚，與熱軋正火鋼類似，其淬硬性不高，焊接性較好。

第二，焊接工作量大，各類焊口共計(jì)44 275道。

第三，焊接質(zhì)量要求高。X70打底焊接易產(chǎn)生CO2氣孔和未熔合，以及未熔合返修導(dǎo)致的微裂紋。為此需實(shí)施以下焊接質(zhì)量管理措施：組焊前管道預(yù)熱必須是全焊道預(yù)熱；合理控制焊接熱輸入，調(diào)整焊接配氣參數(shù)，重點(diǎn)是降低焊接電流（150A以下）等；同時(shí)嚴(yán)格控制熱焊與打底焊時(shí)間間隔（5～10min），有效減少氣孔及未熔合出現(xiàn)的頻次，提高焊接合格率。

第四，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣。工程地處沙漠戈壁地帶，風(fēng)沙大、烈日高溫天氣多，特別是白楊河、孔雀河等大型穿越焊接難度大。

3. 焊接質(zhì)量控制過(guò)程

管道施工過(guò)程的質(zhì)量控制：

（1）施焊環(huán)境措施 施工區(qū)域?yàn)槿珖?guó)自然災(zāi)害比較嚴(yán)重的區(qū)域，在各種自然災(zāi)害中，氣象災(zāi)害約占90%，其中尤以干旱、大規(guī)模降雪、降溫、沙塵暴災(zāi)害為主，因此施工中需要采取防風(fēng)和防低溫措施。采取加防風(fēng)棚的方式，并確保防風(fēng)棚內(nèi)的環(huán)境符合規(guī)定要求，在雨量較大時(shí)停止施工。

（2）管口預(yù)熱 預(yù)熱設(shè)備采用電加熱器，以保證管口加熱均勻。加熱寬度為坡口兩側(cè)各50mm，溫度測(cè)量采用測(cè)溫筆或點(diǎn)式溫度計(jì)，并在距管口25mm處均勻測(cè)量，層間溫度控制在100～150℃之間。預(yù)熱在管口組對(duì)完畢，檢查合格后進(jìn)行，預(yù)熱完成后立即進(jìn)行根焊道焊接。

（3）噴砂除銹 ①鋼管表面預(yù)處理采用石英砂除銹，其除銹等級(jí)質(zhì)量達(dá)到GB/T8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》中規(guī)定的Sa2.5級(jí)。②現(xiàn)場(chǎng)防腐和補(bǔ)口所用的噴砂除銹設(shè)備確保運(yùn)轉(zhuǎn)良好、使用安全，并適用于野外作業(yè)。在雨天、起霧天氣要采取遮蔽防護(hù)措施進(jìn)行防腐、補(bǔ)口、補(bǔ)傷作業(yè)。③噴砂除銹時(shí)，采用2～4mm粒徑的石英砂，控制噴砂機(jī)工作壓力在0.4～0.6MPa，并使噴槍與管道軸線基本垂直，勻速沿管道軸線往復(fù)移動(dòng)。④噴砂時(shí)，采取適當(dāng)措施防止磨料進(jìn)入鋼管以及其他輔助設(shè)備內(nèi)部。噴砂除銹后的焊口如圖1所示。

（4）焊接過(guò)程的質(zhì)量控制主要包括以下幾點(diǎn)：第一，項(xiàng)目開工前進(jìn)行了技術(shù)質(zhì)量交底、方案的編制和執(zhí)行監(jiān)督工作。施工中嚴(yán)格執(zhí)行各類標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)下發(fā)各種施工記錄表，加強(qiáng)了過(guò)程質(zhì)量控制，達(dá)到提高工程組對(duì)、焊

接、防腐質(zhì)量的目的。

第二，工程施工中，組織了三個(gè)施工部，17個(gè)溝上大流水16機(jī)組組焊。每個(gè)機(jī)組4個(gè)焊工打底，采用兩人對(duì)稱手工根焊、12人對(duì)稱半自動(dòng)填充、蓋面的16 人16機(jī)組合形式，實(shí)施機(jī)械化大流水施工作業(yè)。工藝上，在施工的準(zhǔn)備階段，按照業(yè)主提供的焊接工藝，進(jìn)行了模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的針對(duì)性試焊，采用伯樂(lè)纖維素型焊條E6010下向焊、藥芯焊絲E71T8—Ni1J半自動(dòng)下向焊（填充、蓋面）的焊接工藝，該新工藝開始在全線推廣使用。

在人員培訓(xùn)上，所有焊工上線前集中進(jìn)行了為期一個(gè)月的強(qiáng)化培訓(xùn)、擇優(yōu)上崗，進(jìn)場(chǎng)后還先后參加了監(jiān)理和業(yè)主組織的“上崗考試”和“百口考核”，上線焊工均一次考核通過(guò)。X70鋼焊接工藝培訓(xùn)如圖2所示。本工程執(zhí)行焊接參數(shù)如表1、表2所示。

第三，X70返修必須在監(jiān)理、EPC代表及專職質(zhì)檢員見(jiàn)證下進(jìn)行，返修后雙次（24h、6d）雙百（UT/RT）檢測(cè)。針對(duì)裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、根部未焊透、燒穿、內(nèi)凹及咬邊等焊接缺陷制定專門的工藝預(yù)防措施，并由專業(yè)的焊接工程師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

第四，落實(shí)質(zhì)量管理制度，加強(qiáng)質(zhì)量檢查工作。項(xiàng)目設(shè)置了三級(jí)質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，并設(shè)立專職質(zhì)量工程師，各作業(yè)隊(duì)設(shè)立專職質(zhì)檢員，各施工機(jī)組設(shè)立專職或兼職質(zhì)檢員，制定了施工現(xiàn)場(chǎng)記錄表格及工序交接表格，積極開展“三工序”、“三檢制”，加大對(duì)“三工序”、“三檢制”執(zhí)行情況的監(jiān)督檢查，同時(shí)認(rèn)真接受現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理的監(jiān)督檢查，重點(diǎn)抓好組焊、防腐補(bǔ)口、下溝回填等關(guān)鍵工序的檢查和驗(yàn)收工作。

圖1　噴砂除銹后的焊口

圖2　X70鋼焊接工藝培訓(xùn)

4. 焊接設(shè)備

本工程要求焊機(jī)具有防風(fēng)沙、防雨、防潮、防煙霧的能力，應(yīng)能在沙漠、戈壁、高海拔地區(qū)及高鹽霧地區(qū)長(zhǎng)期正常運(yùn)行。既要適應(yīng)在冬季嚴(yán)寒的環(huán)境（-20～-30℃）中施工，又要在夏季沙漠（戈壁灘）的酷熱環(huán)境（地表溫度高達(dá)50～70℃）中施工。為此，本工程焊接設(shè)備選用熊谷多功能焊機(jī)，該焊機(jī)的價(jià)格便宜、體積小、售后服務(wù)好，特別是具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)。

5. 結(jié)語(yǔ)

輪南支干線廣泛地應(yīng)用X70鋼焊接技術(shù)，焊接一次合格率達(dá)到97.6%。隨著管道建設(shè)高峰期的到來(lái)，為獲得施工的高效率和高質(zhì)量，進(jìn)一步推廣X70鋼焊接技術(shù)，是當(dāng)前管道焊接技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

表1

表2

20150123

作者簡(jiǎn)介：陳虎等，四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司。