提高不銹鋼復合管道施工質量探討

仇俊岳

中國石化集團第四建設公司 天津 300000

提高不銹鋼復合管道施工質量探討

仇俊岳

中國石化集團第四建設公司 天津 300000

復合不銹鋼管的焊接，主要是保證內部復合層的焊接質量，避免復合層的不連續或合金含量不足而引起輸送介質對管道的腐蝕，保證管道施工質量達到設計要求。通過總結施工實踐的經驗，探討了復合不銹鋼管道施工焊接結構選擇、以及施工控制要求。

不銹鋼復合管 堆焊 坡口加工 復合層 過渡層 基層

隨著國內煉油行業加工高硫、高酸原油裝置、含酸天然氣處理廠等建設過程的不斷增加，管道口徑的不斷變大，為了降低工程建設成本，不銹鋼復合管道在輸送酸性介質的管道中越來越多的選用。鑒于管道工程施工的特點以及復合管道的結構特點，在工程建設過程中如何提高復合管道的施工質量，保證工程的“長滿優”運行，是擺在施工企業面前的問題。

我公司通過多個項目的不銹鋼復合管道施工，逐步總結了一套成熟的不銹鋼復合管道施工質量控制手段，通過不斷的改進和工程實踐，按照這套程序施工能夠保證管道的施工質量，達到設計要求，提高工作效率。

1 影響施工質量主要因素分析

按照影響工程質量控制分析，影響施工質量的主要方面為：人員素質、材料質量、機械設備、工藝方法、環境因素等4M1E，要達到工程質量的有效控制，必須從上述的五個方面做好工作，才能保證施工的工程質量。

人員素質主要指參與施工的相關人員，必須對參加管道施工的人員做好培訓、考核以及施工前的技術交底工作，從個人的操作技能和工程質量要求、施工程序等提出要求，保證施工人員的工作能力滿足要求。

材料質量主要是控制管道材料以及焊接材料的質量，特別是焊接材料，包括從采購、保管、烘烤、使用等全過程進行質量控制，確保使用的材料符合質量標準要求。

機械設備是保證施工正常進行的必要資源，在施工前必須將投入的機械設備按照要求進行檢驗、試驗，確保其使用狀態良好、資源足夠。

工藝方法的合理性和有效執行是保證工程質量最為重要的方面，在工程開工前必須制定詳細的工程施工工藝程序，并對參加施工的人員進行技術交底，讓參加施工的相關人員掌握工藝方法的控制要點、操作要求和檢驗程序，并在過程中給予執行，才能保證工程的質量。

環境因素主要指施工現場的條件，包括氣候條件以及周邊的施工條件等，作為施工質量控制的一個重要因素，主要是環境的濕度和風速等，必須保證施焊的環境因素滿足焊接工藝評定的要求,否則就應采取必要的防風、防雨等措施。

2 焊接結構的選擇

不銹鋼復合材料已廣泛使用于壓力容器制造，目前大多數的設計結構也是以壓力容器規范中推薦的結構形式來進行設計，但是由于管道工程的管徑小、配件多等特點，在壓力容器上廣泛采用的設計結構難以在管道工程中采用。

圖1是SH3527-1999推薦的采用復合板的壓力容器接管結構形式，設備接管要求在內部最后焊接復合層。壓力容器一般直徑較大，操作人員可以進入容器內部進行焊接，制造過程容易實現，完全可以滿足施工質量。

但是，對于管道工程而言，一般管道的直徑較小，復合層的厚度一般為2～3mm，特別是對于管道直徑DN500以下的管道，操作人員進行管道內部進行焊接比較困難，難以按照上述的要求進行管道支管焊接，因此在管道工程中必須考慮：

（1）從管道外部進行焊接；

（2）保證復合層的焊接質量；

（3）焊接過程中便于質量檢驗。

在滿足上述的條件后，應選擇合理的支管或主管連接方法，便于施工人員現場的操作，并保證工程質量，在分析了管道工程的特點后，采用的管道焊接結構如圖2、3所示。

3 施工程序

3.1 管道對接連接

4 施工控制要點

4.1 管道對接焊縫

復合鋼管連接一般采取對接連接，包括管子、管件等對接。在施工條件允許的情況下，應優先選擇圖3的結構以保證焊口的焊接質量。

復合管在現場加工坡口時，應將復層與基層適當剝開，并對復層和基層結合處進行封焊處理，并檢查其質量。

管道采用圖3所示結構時，一般在預制階段，焊工可以到管道內部進行復層焊接，應優先選用先焊接外部基層，然后使用砂輪機清根后焊工到管內部焊接過渡層和復層，保證焊接質量。

對于固定焊口或不能進入管道內部的焊口焊接時，應選擇圖2的焊接結構，對于基層必須采用過渡層焊材進行焊接。

4.2 支管焊接

設計選型要盡量選擇成型的管件連接管道的支管，盡量減少現場開孔連接方式，當不可避免時，在焊接結構的選擇上，必須保證內部復層焊接連續性，保證管道內部復合層的防腐蝕能力。

（1）主管開孔和坡口加工：在復合管主管上開孔要盡量采用鉆床鉆孔方式，但是當支管管徑較大（≥100mm）時，一般可采用氧氣乙炔火焰切割，然后使用棒式砂輪機打磨除去氧化層，并將基層碳鋼打磨剝離出復合層，經檢驗合格后對坡口端進行堆焊處理，保證復合層與基層的連接強度和復合層的連續性。堆焊層應焊接兩遍，首先使用過渡層焊材，然后使用復層焊材，并保證堆焊層延伸到管道的外表面，如圖4、圖5所示。當采用圖6的結構時，可以不進行坡口端的堆焊處理。

坡口端堆焊過渡層應選用309型或309Mo型不銹鋼焊條焊接，以保證復層能夠有效延伸到主管的外表面，以保證復合層與支管完全連接，也是這類管道施工中加強控制的關鍵工序。

（2）支管坡口加工：支管按照放樣圖加工，復合管可采用氧氣乙炔火焰切割后將氧化層打磨清除，并對復層與基層連接處進行封焊處理；而不銹鋼支管可以采用等離子切割后將氧化層打磨處理，加工成規定的焊口坡口。

復層與基層結合處的封焊應采用309型或309Mo型不銹鋼焊條焊接，以避免在坡口加工時減弱了基層與復合層的連接強度，保證施工質量的有效手段。

（3）組對：將主管和支管組對，檢查其組對質量，可使用U型板組對卡具點焊到支管和主管上，臨時固定組對口。組對間隙為2～3mm。組對前必須檢查復合管的坡口端的堆焊質量，確保其有效延伸到管外表面。

（4）焊接：復合層的焊接應采用內部充氬氣保護的氬弧焊完成，以保證復合層的焊接質量。

（5）過渡層焊接：在復層焊接后，采用E309焊條焊接過渡層，焊接工藝采取小電流工藝，避免過渡層焊接燒穿復層，減少焊接過程摻混，以保證復層的金屬Ni、Cr含量。

（6）焊接基層：過渡層焊接后，焊接基層，第一遍基層焊接，采用小電流，避免焊條燒穿過渡層，確保過渡層的質量。基層的焊接應采用過渡層焊材。

（7）對于圖6的焊接結構，應先焊接外層的焊縫，采用過渡層焊材焊接，然后焊工進入管道內部對支管內部進行封焊。封焊焊道必須著色檢驗，以確保內部的封焊焊道焊接質量。

5 質量控制要點

（1）管道材料控制和焊接材料控制是重點，必須嚴格按照規范要求進行材料的檢驗和復驗，對焊接材料按照規范的要求進行管理；

（2）對參與施工的人員進行技術交底，讓參與人員掌握施工要求和質量標準；

（3）對焊工進行培訓，特別是對焊工進行復合管復合層重要性的培訓，讓操作者引起重視；

（4）對施工中的坡口加工工序、開孔后的坡口加工與堆焊、組對質量、焊接檢驗等，每到焊口、每個工序均要由質檢人員停點檢查、確認合格后方可進行下道工序，用工序質量保證焊接質量。

6 結束語

不銹鋼復合管雖然在石化裝置中選用的較少，但是這些管道一般均使用在輸送腐蝕性介質管道上，一旦出現施工質量問題，特別是復合層焊接質量問題，如在施工階段沒有控制好，后續的試壓等檢驗手段也無法檢驗發現，當裝置引入了工藝物料，沒有復合層的管道將迅速腐蝕穿透，往往會引起裝置的不正常停車，給工廠運行帶來隱患，因此此類管道必須嚴格進行施工質量控制，確保達到設計要求的施工質量，以保證裝置的長滿優運行。

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