長輸管道水田、林區沼澤地焊接質量控制

摘要：隨著我國長輸管道建設進入高峰施工期，長輸管道沿途穿越戈壁、沙漠、沼澤、高山、沖溝、峽谷、河流等多種復雜地形，其中管道焊接質量在水田和沼澤地進行也成為施工過程中的關鍵控制難點之一。近兩年我單位承建的漠大線、大錦線兩條俄油引進管道工程先后穿越林區沼澤、水田水系發達地帶，采用焊條電弧焊打底，自保護藥芯焊絲半自動焊填充、蓋面焊接工藝，很容易出現焊接質量問題。如何解決這些問題，是保證管道建設順利進行和管道施工質量的關鍵。我們結合這兩條原油管線的施工，對管道半自動焊在水田和林區沼澤地焊接施工的一些質量問題進行一定程度的分析與研究。

關鍵詞：管道 水田 沼澤 自保護藥芯焊絲 半自動焊 質量控制

1 水田、林間沼澤地焊接出現的質量問題

1.1 焊接工藝要求 Φ813管道環形焊口采用手工焊打底，自保護藥芯焊絲半自動焊填充、蓋面焊接的焊接方式。打底采用纖維素下向焊條AWS E6010 Φ4.0，填充蓋面采用直徑為Φ2.0自保護藥芯焊絲。

1.1.1 焊接接頭形式。工程采用對接接頭，V型坡口，如圖1所示。坡口角度60°±5°，鈍邊1.6±0.8mm，組對間隙2.0-3.5mm，錯邊量≤1.6mm。焊接層數見表1。

1.1.2 焊接規范

1.2 焊縫質量存在的問題 焊接設備性能及焊工的操作技能水平直接影響焊接質量，另外，焊接質量也與諸多外部因素存在關聯。我單位施工的這兩條原油管道，設計要求100%射線探傷Ⅱ級合格，我單位對60道不合格的焊口主要缺陷做了統計，如表3所示。

1.3 原因分析 除了受到焊接設備和焊工操作的影響，造成缺陷的因素主要是外部因素。在對發生缺陷部位進行分析以后，發現除12個點頻頻出現氣孔外，其它部位也存在這種問題，在焊縫的5個點的部位常出現未熔合、裂紋、內凹等缺陷，其中，在1點的部位也存在內凹現象。經過大量的實踐分析得知，焊縫之所以存在上述缺陷，以及這些缺陷分布部位會發生變動，主要由以下因素引起的：

1.3.1 水田、林區沼澤地空氣濕度相對較大且陰雨天氣較多。①平地段焊接時氣孔往往出現在12點位置，這是由于起弧、接頭時，焊條端頭藥皮熔化不好、保護差，易產生氣孔，當環境中空氣濕度相對較大時，金屬熔池中的氣體含量較高，影響到焊接熔池的除氣過程，焊縫中就容易產生氣孔，氣孔分布變得沒有規律。②林區沼澤地往往多陣雨、小雨，若在雨天雨水落到熔池中，焊縫金屬會加速冷卻，這樣氣體殘留在縫內為及時排出而形成結晶，導致氣孔的產生。③在水田、林區沼澤地焊接時，管子中往往容易進入水、泥等含水量大的物質，如果清管不及時造成泥水順管內流淌，加速6點位置金屬的冷卻，容易造成裂紋和氣孔。

1.3.2 焊接過程中由于管堆或地基下沉的原因使管道發生移動。①對口時，若因管道移動增大了局部對口間隙，根焊時則常出現內凹現象；若因管道移動而縮小了局部對口的間隙，則焊接時容易出現未焊透或未熔合的情況。②在水田、林區沼澤地組焊時管堆的泥土松動造成管子下滑，從而造成對口錯邊量增大，焊接時一側焊不到位容易形成單邊未熔合。③焊工在根焊未完成時，如果管道發生移動，容易造成根焊焊縫局部斷裂形成裂紋。

1.3.3 其它。①在水田、林區沼澤地施工時環境惡劣，焊工時常要忍受蚊蟲叮咬并且趟在泥濘的地里手工焊打底，如果吃苦耐勞、敬業精神不夠，是很難保證仰焊位置的焊接質量的。②用半自動焊進行填充、蓋面焊時，在泥水較多的環境中焊工不愿意認真觀察仰焊位置熔池的變化，出現問題時不能得到及時的調整焊接參數及自身焊接手法，也是影響焊接質量的重要原因之一。③自保護藥芯焊絲不需要烘干，但在水田、林區沼澤地施工拆裝后焊絲外表容易銹蝕，藥芯容易受潮，如果拆裝后不盡快用完焊接時很容易產生氣孔。

2 預防措施及效果

針對上述焊接缺陷產生原因的分析，我們從工程施工過程中總結了經驗，制定了相應的預防措施：

2.1 減少施工環境對焊接質量的影響 ①作業帶兩側開挖明溝進行排水，將作業帶上設備行走通道內的腐殖土和淤泥清除干凈，通過鋪上一層樹干或管排增加承載能力，確保施工機具正常行走，正常組焊。②設置便捷、實用的防風擋雨棚，保證焊接作業順利進行。③我們在施工過程中要求所有焊口焊接前都采用環形火焰加熱器進行預熱，每層焊道都要進行預熱后才可以進行焊接。當出現返修口時，為了有效地釋放磨口時出現的內應力，也要求每層焊道都要進行預熱后才可以進行焊接。④管口組對前認真執行《工序交接制度》，清管完畢進行自檢、互檢，合格后進行組對，保證管道內的水、泥等雜物清除干凈，尤其是對管口附近的水或水漬要用火焰烤干，保證管口干燥和管內清潔。

2.2 焊接過程中避免管道發生偏移 ①布管和組對作業時必須保證管材穩固放置。管墩底充墊物必須堅實牢固，不準用稀松的泥土充墊。②管道在組對時吊具應選擇摩擦力大的尼龍帶或其他軟吊帶，吊點應放在管道重心點上。在起吊前應將吊點擦試干凈，避免因為濕滑發生管道脫落、滑動的現象發生。

2.3 適當調整焊接工藝參數及手法，加強焊工質量意識教育 ①手工焊打底時從12點位置開始引弧，運條時將焊條藥皮放在間隙兩側坡口上壓住直拉向下，若遇到管口錯邊處時，電弧稍偏向管壁高的一側，電壓控制在25V-30V，焊接電流控制在焊接工藝范圍內。收弧時要迅速拉斷電弧。焊后及時用角向磨光機從焊道一側向另一側以圓弧形式清理焊道，直到露出金屬光澤。避免氣孔、夾渣等缺陷出現。②半自動填充焊時，焊接電流、電弧電壓及送絲速度間的匹配非常重要，直接影響到焊接電弧穩定性、焊縫金屬的成型。在焊接過程中，焊絲決不可脫離熔池先運行，必須帶動熔池一起行走，讓熔池在坡口兩側熔合良好后再穩步前行，否則會出現跳絲、焊縫金屬熔合不到位等現象。③半自動蓋面接頭收尾時，要加快焊接速度，降低熔池溫度，給足鐵液，必要時也可熄弧收尾，但頻率要快，壓上前面留下的接頭。能有效防止弧坑、焊縫余高過高等缺陷出現。④要強化對機組人員質量意識的培訓，培養其吃苦耐勞、不怕艱難的敬業精神，提高其操作技能，必要時給予一定的經濟補助，從而改善焊接質量，爭取大部分產品一次合格。

根據上述分析我們可以看出，施工環境發生變動是造成質量問題的一個主要因素，所以應該創造小的施工環境，盡量將大環境對焊接質量的不利影響降至最低，同時改進焊工操作方法，合理調整工藝參數，往往能大大提高焊接質量。

遼河一建成功地在漠大線林區沼澤地、大錦線水田地應用半自動焊工藝，焊接一次合格率均達到了98%以上，以較高的施工速度和施工質量取得了良好的經濟效益和社會效益。實踐證明，只要科學組織施工，質量過程控制到位，措施得力，自保護藥芯焊絲半自動焊工藝在大興安嶺林區沼澤地和水田地段施工可以發揮出良好的效果。

3 建議

①由于林區沼澤地和水田地環境惡劣，如果施工單位能改善工人勞動條件，管道施工建設將會以高質、高效完成。②在沼澤、水田建設管道施工難度大，費用高，盡可能優化線路走向繞開沼澤地施工。

參考文獻：

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