王 森

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)北方大中城市已逐步實(shí)現(xiàn)集中供暖的全面布置，隨著集中供熱管網(wǎng)的線路長(zhǎng)度、管道直徑以及供熱壓力的增加，對(duì)供熱管道的安裝質(zhì)量提出了更高的要求和挑戰(zhàn)，對(duì)居民的供熱質(zhì)量和效果意義非凡[1]。目前，針對(duì)供熱工程壓力管道的主要安裝形式為焊接。為保證供熱壓力管道的安裝質(zhì)量，需對(duì)安裝過(guò)程中的焊接工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制。本文將著重研究供熱工程壓力管道安裝的質(zhì)量控制措施。

1 供熱管道安裝方法研究

供熱管道由供方運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后需對(duì)廠家所提供的管道進(jìn)行驗(yàn)收，主要查驗(yàn)廠家的制造許可證、合格證、質(zhì)量保證書(shū)以及化學(xué)元素分析等資料。待壓力管道驗(yàn)收合格后，由施工方開(kāi)展安裝操作。目前，根據(jù)壓力管道連接方式的不同，可分為螺栓連接安裝、法蘭連接安裝、焊接安裝、粘結(jié)安裝等方式。

1.1 螺紋連接安裝方式

根據(jù)管道連接所采用螺紋的類(lèi)型不同，將螺紋分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。由于圓柱管螺紋是單純依靠其預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)壓力管道之間的密封效果，進(jìn)而防止供熱介質(zhì)的泄露。但是，在實(shí)際連接操作中基于圓柱管螺紋不允許纏繞任何填料。因此，一般采用圓錐管螺紋對(duì)壓力管道進(jìn)行連接安裝方式居多[2]。但是，采用圓錐管螺紋連接安裝時(shí)受管道本身的影響較大；此外，基于圓錐管螺紋還需配合密封填料使用才能夠達(dá)到密封效果。

1.2 法蘭連接安裝方式

法蘭連接安裝時(shí)在螺栓和螺帽緊固力的作用下，通過(guò)墊片的變形將兩個(gè)壓力管道對(duì)應(yīng)法蘭連接處的間隙進(jìn)行填充，從而實(shí)現(xiàn)管道的連接安裝。實(shí)際安裝過(guò)程中，根據(jù)墊片材料形狀和尺寸的不同對(duì)應(yīng)螺栓和螺帽的緊固力不同。法蘭的選型與壓力管道的直徑相關(guān)，如表1所示。

表1 法蘭與壓力管道直徑的關(guān)系 mm

采用法蘭連接安裝需對(duì)管道進(jìn)行改變時(shí)，需采用異徑法蘭，此種安裝方式在一定程度上增加了供熱介質(zhì)的流動(dòng)阻力，甚至?xí)斐蓧毫艿赖淖枞?，最終影響供熱效果和質(zhì)量。

綜上所述，基于螺紋連接安裝和法蘭連接安裝均或多或少存在一定的缺陷。相比焊接連接安裝方式可避免上述兩種安裝方式的缺陷[3]。因此，焊接連接安裝方式被廣泛使用。本文將對(duì)焊接連接安裝方式的質(zhì)量控制進(jìn)行研究。

2 壓力管道焊接安裝質(zhì)量控制方案

2.1 焊接準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

壓力管道在焊接安裝前為其選用合適的焊條，保證在根部焊透。結(jié)合焊條的型號(hào)及其相關(guān)性能，為該工程選用纖維素堿性焊條。該焊條脫渣性能好、穿透能力強(qiáng)、熔池形成快、焊接質(zhì)量佳等優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)管道焊接一般從管道的仰位焊接，即自下而上焊[4]。針對(duì)供熱工程壓力管道的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，采用自上而下的焊接方式，焊接方式如圖1所示。

如圖1所示，按照工藝要求設(shè)定焊條角度、焊條移動(dòng)速度以及焊弧長(zhǎng)度等工藝參數(shù)開(kāi)始焊接操作。鑒于自上而下焊接方式的獨(dú)特性，在焊接過(guò)程中無(wú)需采用斷弧、拉弧等操作。因此，由于自上而下焊接方式一般不被采用，為保證焊接質(zhì)量應(yīng)根據(jù)該焊接方式的工藝特點(diǎn)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行特定培訓(xùn)，使其熟練掌握自上而下的焊接工藝操作方式。

根據(jù)GB 50236現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗(yàn)收規(guī)范制定焊接工藝。為確保焊接質(zhì)量的要求，針對(duì)供熱工程管道的焊接工藝分為三次完成，具體焊接工藝如下：

1)采用直徑2.5 mm完成第一層焊接，保證管道充分焊透，并確保首層焊接完成后不出現(xiàn)焊瘤；

2)第二層和第三層焊接采用直徑為4.0 mm的焊條完成，并從坡口位置處開(kāi)始焊接保證各層之間的焊接位置不重疊，要求各層的接頭位置錯(cuò)開(kāi)20 mm。工程壓力管道處的坡口尺寸及形式如圖2所示。

綜上所述，針對(duì)焊接前的質(zhì)量控制可從如下幾個(gè)方面具體實(shí)施：1)加強(qiáng)對(duì)參與壓力管道焊接操作人員的培訓(xùn)和管理，規(guī)范其操作并熟悉壓力管道的焊接工藝；2)在焊接操作前，作業(yè)人員應(yīng)對(duì)涉及到相電焊機(jī)、焊條烘干機(jī)等設(shè)備的性能進(jìn)行檢查；3)應(yīng)將坡口表面以及兩側(cè)20 mm范圍內(nèi)的油污、氧化皮以及熔渣等徹底清理干凈，并將附近不平整的地方打磨光滑；4)在焊接操作前，應(yīng)將壓力管道焊接的材料、工藝參數(shù)、層間溫度以及熱處理溫度等詳細(xì)參數(shù)進(jìn)行交底，保證焊接操作人員嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝。

2.2 焊接實(shí)施階段的質(zhì)量控制

為保證兩條管道的焊接質(zhì)量，需采用內(nèi)對(duì)口器將兩條管道對(duì)齊，要求兩條壓力管道對(duì)接完成后滿足表2所示的要求。

表2 壓力管道對(duì)接要求 mm

一般情況下，兩條管道的對(duì)接采用內(nèi)對(duì)口器完成，且在焊接完成后才能撤出內(nèi)對(duì)口器；針對(duì)特殊地段的壓力管道，必要時(shí)采用錨固和牽引等方式對(duì)其進(jìn)行對(duì)接固定[5]。焊接施工工藝應(yīng)嚴(yán)格按照管道向下焊接的工藝規(guī)程完成。具體工藝規(guī)程如下：

1)當(dāng)焊接施工環(huán)境溫度低于0 ℃時(shí)，需對(duì)壓力管道焊接處進(jìn)行預(yù)熱，保證焊縫處均勻加熱。若發(fā)現(xiàn)焊接位置處被污染時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)污染物進(jìn)行處理，且處理完成后需重新對(duì)焊縫處進(jìn)行預(yù)熱。

2)確保焊道起弧和收弧的位置相互錯(cuò)開(kāi)20 mm，焊接之前應(yīng)對(duì)接頭進(jìn)行打磨處理。確保每條焊道一次性完成，中間不得有停頓。

3)當(dāng)焊接施工環(huán)境溫度低于5 ℃時(shí)，焊接完成后應(yīng)對(duì)焊道進(jìn)行保溫，避免由于焊道溫度驟降影響焊接質(zhì)量。

綜上所述，針對(duì)焊接實(shí)施階段可通過(guò)如下措施實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制：1)嚴(yán)格按照壓力管道的定位標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行定位，若管道的管壁厚度不一致，還需對(duì)其進(jìn)行修磨過(guò)渡，為焊縫在同一方向做基礎(chǔ)；2)在安裝操作過(guò)程中，嚴(yán)格按照工序進(jìn)行執(zhí)行，比如將焊件管道等必須經(jīng)過(guò)開(kāi)孔、除銹以及脫脂等工序后才能焊接使用；各個(gè)工序完成后應(yīng)做好防護(hù)處理，避免二次污染；3)若在焊接操作期間發(fā)現(xiàn)焊縫應(yīng)及時(shí)進(jìn)行返修，且焊縫的返修次數(shù)不超過(guò)2次，若返修2次后還需進(jìn)行返修則需采用熱處理焊接方式。

2.3 焊接完成后的質(zhì)量控制

每次焊接完成后應(yīng)首先對(duì)其焊縫的外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，要求壓力管道焊縫處不得有裂紋、焊縫低于管道表面以及存在還未熔合的現(xiàn)象。若發(fā)現(xiàn)焊縫表面存在上述缺陷應(yīng)及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)。待壓力管道焊縫外觀檢驗(yàn)合格后，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求聯(lián)合超聲波探傷和射線檢驗(yàn)對(duì)管道進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。需要注意的是，射線檢驗(yàn)需在焊接完成后24 h進(jìn)行。除此之外，若在焊接過(guò)程中發(fā)現(xiàn)焊接缺陷或者問(wèn)題時(shí)，應(yīng)趁壓力管道焊縫溫度未降低時(shí)及時(shí)對(duì)其缺陷位置進(jìn)行修補(bǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

壓力管道的安裝質(zhì)量直接決定供熱工程的供熱效果和質(zhì)量，焊接安裝工藝與螺紋安裝、法蘭連接安裝工藝相比具有先天的優(yōu)勢(shì)。為保證焊接安裝工藝的質(zhì)量，需對(duì)焊接準(zhǔn)確階段、實(shí)施階段以及檢驗(yàn)階段開(kāi)展質(zhì)量控制，具體如下：

1)保證壓力管道質(zhì)量滿足要求，并為其選擇最佳的焊條，采用自上而下的焊接方式，并采用直徑為2.5 mm的焊條完成首層焊接，采用4.0 mm的焊條完成第二層和第三層的焊接，要求各層的接頭位置錯(cuò)開(kāi)20 mm。

2)在焊接實(shí)施期間應(yīng)對(duì)焊縫位置處進(jìn)行預(yù)熱處理，采用內(nèi)對(duì)口器保證壓力管道對(duì)接后的錯(cuò)開(kāi)距離不得大于1.1 mm。

3)對(duì)焊接期間發(fā)現(xiàn)的缺陷和問(wèn)題應(yīng)在焊縫位置處的溫度降低前及時(shí)對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)；焊接完成后應(yīng)對(duì)其外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，并對(duì)管道進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)。