長輸管道工程關鍵工序質量影響因素及控制措施

陳均濤

中國石油長慶油田分公司 技術監測中心 （陜西 西安 710021）

長輸管道工程關鍵工序質量影響因素及控制措施

陳均濤

中國石油長慶油田分公司 技術監測中心 （陜西 西安 710021）

主要以長輸管道建設工程施工焊接、防腐補口補傷、下溝回填等關鍵工序易出現的質量問題為研究對象，解剖分析影響長輸管道建設工程關鍵工序質量的相關因素，并提出預防和控制措施。為長輸管道建設工程質量管理工作積累了經驗，為提高長輸管道建設工程整體質量水平奠定了堅實的基礎。

長輸管道工程 關鍵工序 質量控制

長輸管道作為鐵路、公路、海運、航空和管道五大運輸行業之一，除特殊地形設置跨越架空敷設外，一般均敷設于地下。隨著西氣東輸復線工程和能源管輸骨架系統工程的相繼建設，國內長距離輸氣、輸油管道建設數量逐年增加，焊接施工手段和焊接技術水平發展提高較快，管道施工質量也有了大幅度的提升。

隨著國內煉鋼技術的發展，X70、X80高強鋼級先后研制成功，解決了長輸管道制管用材問題。長輸管道現場通常采用的是STT或手工電弧焊打底焊，半自動熱焊、填充、蓋面焊焊接工藝；平坦地段還采用全自動打底焊、熱焊、填充及蓋面焊；局部困難地段焊縫、返修、碰（死）口連頭等均采用操作相對簡便靈活的手工電弧焊。總之，不同情況下所選用的焊接方式由施工單位根據自身設備和焊工技術水平情況自行確定。

長輸管道一般輸送石油、天然氣、煤層氣及化工原料等有毒、有害、易燃、易爆介質，具有輸送能力強，輻射范圍廣等優點。管道途經沙漠、戈壁、群山、峻嶺、溝壑、河流、水網等地段，途徑地區地質情況復雜多變，氣候、環境四季分明，發達地區人口密集度和風情文化差異性大。不但工期要求緊，投產任務急，而且質量控制難度大，尤其是管道施工中易出現的質量問題，給管道質量和安全運行帶來了潛在危害。因此，抓好長輸管道建設工程關鍵工序質量是管道建設工程安全運行的基本保障。

1 長輸管道焊接質量的影響因素及控制措施

1.1 焊接質量的影響因素及控制措施

1.1.1 施工流動性

影響因素：長輸管道的焊接作業處在流動狀態，施工作業面隨著施工進度而不斷遷移，人員、設備及保障設施也隨之移動，相對熟悉的作業點時刻都在發生著變化與更新。與工廠化、預制化生產比較，不僅增加了施工管理、質量管理、安全管理等方面的難度，也給焊接質量帶來影響。

控制措施：加強對施工機組的管理，開展全員質量意識教育，實行監理跟班檢查監督，保證質量控制體系正常運行，克服遷移變動帶來的影響，實現焊接質量處于受控狀態。

1.1.2 地形差異

影響因素：長輸管道工程走向，施工遇到的地形地貌不以施工單位的意志而定。一條長輸管道的鋪設，會遇到多種地形地貌，不僅地質條件復雜，而且地形差異性大。如西氣東輸管道、西部原油成品油管道、蘭鄭長成品油管道等工程，自西向東途經戈壁、沙漠、山區、溝壑、丘陵、水域等地段。山區地段施工難度相對較大，在地形險峻、坡度陡立的地形段，沒有施工作業面，設備無法靠近停放，只有在陡立的山坡上尋求開辟比較狹小的作業場地，采用邊焊接邊移動管道的方法完成焊接、檢測等工作。這種艱難的施工條件會對管道焊接質量造成必然的影響。

控制措施：采取雙聯焊或三聯焊焊接，對組對、焊接質量進行嚴格控制，防止強力組對或組對間隙、錯邊量超標。按照設計要求和規范規定進行無損檢測，確保焊接一次合格率達到95%以上。對山區、石方、水地等特殊地段管道的焊接，制定專項施工方案，按照專項施工方案和技術規程的要求，對焊接質量嚴格進行控制。

1.1.3 環境差別

影響因素：野外施工會遇到春、夏、秋、冬不同的季節及降溫、刮風、下雨、下雪等變化的氣候環境。在水網濕地地段，焊件表面易結露受潮或被泥水浸濕等。除現場雙聯管集中焊接外，其余焊接均在現場，外圍多變的氣候環境都會對焊接質量產生較大的影響。

控制措施：按照規范要求，正確控制焊件溫度和焊接環境溫度。當環境溫度不能保證焊接質量時，應根據規范要求采取防護措施。如：加裝防風棚、防雨防雪棚、保暖棚，加熱保暖，封堵管口等；在雨、雪、刮風或空氣濕度大于90%的天氣，保護措施達不到標準規定的焊接條件時，停止焊接作業；在泥水或濕地地段，用鋪設防潮帶將焊縫與濕地隔離，加熱清除管端污染物。

1.1.4 人口密集區

影響因素：在我國東部經濟發達、人口密集地區，由于受地理位置、社會環境、外界因素的影響，焊接作業不能連續進行，管道焊接留頭多，后續連頭數量增加，施工困難加大，焊接質量較難保證。

控制措施：優化施工方案，協調企地關系，構建和諧施工環境，保證焊接作業的連續性，減少管道施工留頭個數，提高焊接一次合格率。

1.1.5 對口器撤離

影響因素：對口器是長輸管道組對常采用的方法和手段。對口器分內對口器和外對口器2種。無論使用哪種對口器，如果對口器裝配不當或撤離時間過早，都會造成錯邊量超標，根焊（固定焊）長度達不到要求。

控制措施：根焊施焊前，應分別對對口器的裝配質量、坡口清理、管道臨時支撐或固定設施、預熱、焊條烘烤等工作逐項檢查確認；對組對操作人員嚴格要求，增強責任心和責任感，防止組對錯邊量超標；正確選擇對口器撤離時間。內對口器撤離時，根焊（固定焊）長度要達到焊縫全長的100%，外對口器撤離時，根焊（固定焊）長度要達到焊縫全長的50%及以上。

1.1.6 焊位多樣化

影響因素：管道焊接現場多為水平固定或傾斜固定對接焊,其主要包括平焊、立焊、仰焊、橫焊等焊接位置。焊工操作水平、技術能力、焊接方法、焊接部位等都將影響管道的焊接質量。

控制措施：加強焊工技能培訓，提高焊工焊接操作水平，對不同的焊接部位，由持相應操作證件的焊工施焊，禁止無證上崗焊接。

1.1.7 預熱與層溫

影響因素：焊件溫度、層間溫度達不到規定值；焊材沒有烘烤；焊接流水作業時，每道焊接時間間隔過長，層間溫度不滿足焊接要求；預熱程序不按規定進行，溫度達不到要求。

控制措施：按規范要求，對焊件、焊條進行預熱、烘烤處理；縮短工序及層間焊接停留時間，采取保溫措施。

1.1.8 材料與焊規

影響因素：焊件、焊材質量；焊接工藝評定報告；不按工藝規程調節焊接參數；工藝規程執行率較低；不嚴格執行返修工藝規程，憑經驗進行返修作業。

控制措施：嚴格執行材料及工藝規程報驗制度，保證管道及組成件、焊接材料、焊接工藝規程符合要求；嚴格執行焊接工藝規程和返修工藝規程，正確選擇焊接和返修參數；抽查工藝規程的執行情況，提高工藝規程的執行率。

1.2 焊縫缺陷的影響因素及控制措施

1.2.1 未熔合

影響因素：焊接電弧吹偏；坡口鈍邊過厚，角度太小，組對間隙不足；焊接電流過小，電壓偏低，焊接速度過快；焊接操作不當，焊接角度不正確。

控制措施：正確選用和加工坡口尺寸，保證對口間隙；合理選擇焊接電流及焊接速度；增強焊工責任心，認真操作，適當保持焊條角度，防止偏斜。

1.2.2 裂紋

影響因素：焊縫中存在低熔點物質FeS；焊件及焊條內含硫、磷等雜質；焊條不烘烤；對口器撤離過早，根焊裂紋；外界應力及環境影響。

控制措施：減少硫、磷等有害元素含量；使用低氫型堿性焊接時，嚴格烘干，在100～150℃存放，隨用隨取；嚴格清理焊接區域污物，去除焊絲表面碳氫化合物和水分，減少氫的來源；避免在雨、雪天氣的露天場所、低溫環境下焊接；采取預熱和后熱，控制層間溫度，保證層間溫度不小于預熱溫度；選用合理的焊接規范，避免焊接接頭中出現硬淬組織；提高對口質量，避免強行組對，減少預應力；選擇焊接順序，減少焊縫變形和焊接應力；改善散熱條件，使低熔點物質上浮于焊縫表面；及時做消氫處理。

1.2.3 氣孔

影響因素：焊接區保護受到破壞；焊絲和母材表面有油污、鐵銹、水份；焊接材料受潮，烘烤不充分；焊接電流過大或過小，焊接速度過快；使用低氫焊條時，電源極性不正確，電弧過長，電壓偏高；引弧方法或接頭不良；焊件潮濕，梅雨或空氣濕度大。

控制措施：提高操作技能，防止氣體（焊劑）給送中斷；焊前仔細清理母材和焊絲表面油污、鐵銹等，預熱除去水分；對焊材進行烘烤，低氫焊條存放于保溫筒中；采取合適的焊接電流和焊接速度，適當擺動；使用低氫焊條焊接時應仔細校對電源極性，短弧操作；在空氣濕度大于90%或雨、雪天氣，采取有效措施；選擇性能穩定的焊機；在自動焊或半自動焊時，在下一道焊焊接前，應用砂輪打磨清除已形成焊道表面的密集氣孔。

1.2.4 夾渣

影響因素：多次焊接時，每次焊道間的熔渣未清理干凈，焊接電流過小，焊接速度過快；焊接坡口角度過小，焊縫成形不良；焊條角度和運條方法不當；焊條質量差；焊后殘留在焊縫中的熔渣，在焊縫形成過程中未能及時浮出。

控制措施：多層焊時，注意將前道焊縫的熔渣清理干凈后，再焊接下一道(層)焊縫；選用合適的焊接電流和焊接速度；適當加大焊接坡口角度；嚴格控制焊條角度和焊絲位置，改善焊道成形；選用質量優良的焊條；正確掌握運條手法，焊條擺動的方式要利于熔渣上浮。

1.2.5 咬邊

影響因素：焊接工藝參數選擇不正確，操作手法不正確；蓋面焊接操作不當，或焊接電流不穩定；焊縫與母材交接處形成母材缺口或未填滿。

控制措施：正確選擇焊接電流和焊接速度；正確掌握運條手法和運條角度；采取短弧焊接；加強自檢工作，增強焊接技能培訓。

1.2.6 未焊透

影響因素：焊接時，焊接接頭根部未完全熔透；組對間隙過小、坡口角度過小、鈍邊過大，以及焊接電流過小，電弧電壓太低，焊接速度快；焊縫間隙過大,焊縫內道上部易產生焊瘤,內道下部易產生內凹。

控制措施：正確選用和加工坡口尺寸，保證規定的焊接間隙，正確選用焊接電流、電壓和焊接速度，仔細清理層間或母材邊緣的氧化物和熔渣。控制錯邊量，選擇合適的焊材規格等。

2 管道補口補傷質量的影響因素及控制措施

2.1 補口帶炭化

影響因素：火焰在局部烘烤的停留時間過長；火焰距帶距離過近。

控制措施：改變火焰移動速度，控制火焰在局部烘烤的停留時間；合理調整火焰距帶距離。

2.2 補口帶皺折

影響因素：烘烤溫度不勻，用輥子推壓時受力不均勻，帶下存在未熔膠塊。

控制措施：調整火焰大小，均勻移動火焰速度，防止火焰停留時間和出現漏烤；輥壓時用力均勻。

2.3 補口帶空鼓

影響因素：補口帶內部空氣未完全排出或烘烤溫度過低；帶內積存氣泡或帶膠未融化。

控制措施：操作時火焰應從中間向兩邊移動，火焰烘烤時擺動均勻，用輥子趕盡帶內氣體。

2.4 補口帶開膠

影響因素：補口帶徑向局部溢膠寬度不勻或未溢膠、開膠，主要是烘烤溫度和停留時間不符合規定，未采取防風、防雨、防塵措施。

控制措施：控制對補口帶的烘烤時間，掌握正確的烘烤方法和移動速度，采取防風、防雨、防塵措施。

2.5 補口帶粘接

影響因素：補口帶粘接力局部達不到規定；局部粘接力小：焊口污物或泥水清理不干凈，除銹不徹底；管口預熱不勻，補口帶烘烤溫度達不到規定，熱熔膠熔融不均；整體粘接力小：焊口污物或泥水清理不干凈，管口金屬預熱不勻，操作不當或補口帶質量差，底漆固化快,未按補口帶生產廠使用說明書施工。

控制措施：清理管口表面污物或泥水；對管口金屬采用噴砂除銹，清潔表面砂粒浮塵，均勻預熱管口，使補口帶熱熔膠全部熔融；嚴格操作程序，使用合格的補口帶。

2.6 補口帶搭接

影響因素：補口帶中心線與焊縫不重合，安放位置偏向一側；作業人員責任心不強，烘烤溫度不勻，收縮率不一致等因素造成。

控制措施：增強作業人員責任心，將補口帶中心線與焊縫重合安放，或用劃線法控制補口帶安放偏移量，從中心線向兩側均勻烘烤。

2.7 防腐層補傷

影響因素：補傷操作人員不清楚補傷標準的相關要求，只知道用補傷棒修補；責任心不強；補傷后不進行電火花檢漏測試，憑感覺判斷補口質量。

控制措施：加強標準規范學習，增強操作者責任心，嚴格執行標準規范及補傷工藝規定，按其損傷程度，選用熱熔補傷棒、補傷片或補口帶的補傷工藝修補，用火花檢漏儀檢測合格。

3 管道下溝回填質量的影響因素及控制措施

3.1 管道下溝

影響因素：挖溝機、吊管機、溝內堅硬異物等威脅管道防腐層，管溝溝底不平，平直段不順直；無截留、防沖刷設施；水位高地段存在漂管。

控制措施：管道下溝回填時，首先對管道防腐層進行目測和電火花檢漏；其次在管道吊裝時注意吊機位置和吊機數量；最后清理溝內堅硬異物。管溝溝底處理平整，采用灰土消除濕陷性黃土段；高水位地段，降低溝內積水，防止管道飄移；管道下溝時采用多臺吊裝設備起吊，使管道受力均勻，避免機械設備損傷管道防腐層。

3.2 管道回填

影響因素：石方段管溝，管道周圍未采取細土或細砂保護，回填石塊或細土內含粒徑超標的石塊和含易腐蝕的雜質；管道下方回填土不密實，或管道懸空；特殊地段未設置截流和防沖刷設施。

控制措施：在石方段管道周圍敷設200～300mm厚細土或細砂保護層。管道回填時，按照設計要求做好截流墻、防沖刷、護岸（坡）、截（排）水溝及陡坎恢復。

4 結束語

長輸管道建設工程關鍵工序質量控制涉及施工過程的多道工序，而焊接質量、防腐補傷質量及下溝回填質量是管道建設工程質量控制的關鍵工序，是長輸管道工程安全運行的基礎。通過對長輸管道工程關鍵工序易出現的質量問題分析研究,找出了出現質量問題的原因和影響因素，做到有的放矢，采取有效的預防和控制措施，把問題消滅在萌芽狀態，為以后的長輸管道關鍵工序質量控制積累經驗，提升施工單位的質量管理水平，延長長輸管道埋地使用年限,緩解維護更換壓力,增強長輸管道的安全系數。

[1]SY/T 4103-2006鋼制管道焊接及驗收[S].

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[3]田金柱.壓力管道施工焊接質量控制[J].管道技術與設備,2008(3).

Quality problems appearing easily at the critical procedures of long-distance pipeline construction project like the construction welding,the repaired mouth and repaired wound for anti-corrosion,and the trench backfill,are regarded as the object of research.And then relevant factors influencing the key procedure quality of long-distance pipeline construction project are analyzed, followed by some suggestions of prevent and controlling measures.This study accumulates experiences for the quality management of long-distance pipeline construction project,and lays the solid foundation for improving the whole level of that project.

long-distance pipeline project;critical/key procedure;quality control

陳均濤（1959-），男，工程師，主要從事工程質量監督工作。

2012-03-18▎