淺談輸水工程施工過程中大口徑鋼管的焊接質量控制

【摘 要】本文結合實際工程，分析了輸水工程中鋼管焊接質量控制的一系列操作措施，從焊接前焊接材料質量控制、焊接工藝評定及焊工資格能力核查，焊接過程焊接工藝控制、管道焊縫主要的質量缺陷及其產生的原因，焊接完成后焊縫質量的檢驗檢測控制措施等方面闡述了在輸水工程中鋼管的焊接質量控制。

【關鍵詞】鋼管；焊接；輸水工程；質量控制

1 工程概況

廣州某引水工程使用引水管材主要有PCCP和鋼管，其中鋼管段單管長度累計超過73公里，引水管主線及支線鋼管分別有DN4800、DN3600、DN3200、DN2800、DN2600、DN2400、DN2200、DN2000等多種口徑，鋼管管材板厚分別有40mm、32mm、26mm、24mm、20mm、16mm等多種規格，鋼管主要用于城區繁華區域、交通繁忙路段、地質基礎復雜地段、穿越鐵路、河道、高速路等地形及施工環境受限地段，鋼管的安裝形式有明挖埋管、頂管、盾構、沉管等多種方式，鋼管采用焊接方式連接。

2 焊接前的質量控制措施

落實事前控制。第一，把好管材進場檢查驗收關；第二，制定合理的焊接工藝；第三嚴格審查焊工的資格能力。

2.1 管材進場的檢查驗收及儲放

管材直接決定了管道焊接質量，因本工程使用的鋼管主要是大口徑鋼管，鋼管容易發生外徑、不圓度等變形，為降低管材在運輸、保管等環節碰撞擠壓變形的影響，以保證管道圓度等偏差滿足焊接過程中管道對接精度要求，本工程的所有大口徑鋼管均根據管材的口徑及管材壁厚設置“米”字支撐及“+”型支撐。

在上述加固保護措施的基礎上，做好管材進場檢驗是管道焊接質量控制的首要環節。施工單位、監理單位嚴格把握管材進場的源頭關，對進場鋼管按照設計和技術規范進行驗收，是保證鋼管安裝焊接質量的關鍵。

鋼管到貨后，施工單位及監理單位必須對根據不同管徑不同壁厚的各種規格鋼管的允許偏差進行檢查，包括鋼管管身、管端外徑、壁厚、彎曲度、不圓度、管端機械坡口坡角、鈍邊、切斜，同時注意檢查管件焊縫外觀，包括焊縫余高和咬邊的深度，是否有裂縫、夾渣、氣孔、縮孔等缺陷。

在上述尺寸偏差及外觀檢查的同時還需要著重檢查影響焊接質量的隨管的產品合格證書，包括：

2.1.1 鋼材、焊接材料、連接件和涂裝材料的質量證明書，使用說明書或實驗報告；

2.1.2 焊接程序和工藝報告；

2.1.3 焊縫質量檢驗結果，重點檢查焊縫無損檢測是否按設計圖紙技術標準及相關規范要求執行

2.1.4 缺陷修整和焊縫缺陷處理記錄

2.1.5 鋼管管節和附件的尺寸偏差檢查記錄

2.1.6 內外防腐涂裝質量檢驗報告

2.1.7 管道公差檢測結果

2.1.8 管道安裝前注意事項

管材檢查驗收合格交接完成后，應選擇合適地點放置，提供防護，避免損壞。

2.2 焊接工藝

本工程使用的鋼管主要是大口徑鋼管，且部分鋼管安裝位置特殊，如盾構段的DN4800鋼管，沉管段的DN3680×40mm厚壁鋼管，頂管段的DN3600、DN3200、DN2400鋼管等，無論是鋼管規格型號、安裝條件還是運行環境都有特定的要求，故在鋼管安裝前，施工單位必須熟悉施工圖紙及技術要求，根據鋼管材質、結構的特點及質量要求擬定焊接工藝指導書，經過焊接工藝評定合格后，編制對焊接施工提供指導的焊接工藝規程，作為焊工實際焊接作業的指導和依據，在上述系列環節監理單位必須從嚴進行監督審查。

2.3 焊工的資格能力

從事本工程輸水管焊接的焊工應按DL/T679、SL35或《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規則》考試合格并具有相應主管部門簽發的焊工合格證。

焊工焊接的鋼材種類、焊接方法和焊接位置等，均應與焊工本人考試所取得的合格項目相符。

焊工合格證的審驗必須在有效期內。

焊工上崗前需進行實際焊接操作考核，考核通過后才能進入崗位施工。

3 施工過程的質量控制

3.1 鋼管焊接前的吊裝

為避免鋼管及管件在搬運吊裝過程中碰撞變形超出允許偏差范圍，鋼管及管件的吊裝要按管材供應廠家的吊裝說明進行吊裝，管道吊裝要確保管子變形力最小，吊裝鋼管及管件期間不能使管子摔落，互相撞擊、自由滾動或沿地面拖拉。

3.2 焊工操作

焊工必須熟悉本工程焊接工藝和施工圖，并嚴格按照工藝規定的要求施焊，不得疲勞作業，不允許單獨作業，至少需要兩人或以上互相監督、互相照應。施焊前，應將坡口及其兩側10mm～20mm范圍內的鐵銹、熔渣、油垢、水跡清除干凈。并應檢查裝配尺寸、坡口尺寸和定位焊縫質量，定位焊縫上的裂紋、氣孔、夾渣等缺陷均應清除。焊接過程中不得隨意引弧或電弧擦傷，收弧時要填滿弧坑，繞角焊時填滿包角。

3.3 焊接設備

管道焊接所需的手弧焊機、焊條烘干設備裝置應齊全、完好，性能穩定可靠。接設備的電壓表、電流表是施焊計量儀表，直接影響焊接操作。焊接設 備必須由專管人員加強管理，定期保養及檢驗，并做好相關記錄。焊接設備必須經過調試校準，焊工焊接前自行檢查焊接設備及儀表的運行情況，確認無誤后方可進行作業；氣體保護焊氣瓶流量表必須完好并能夠通電加熱，氣體純度不低于標準要求；焊接前先確認焊絲、焊條、焊劑是否正確，不得混用、亂用，焊材的儲存必須在干燥、通風良好的地方，由專人保管，焊條烘烤時，嚴禁高溫急烘，防止藥皮脫落，焊條使用時，焊條筒必須插電保溫，焊接環境濕度不宜高于85％，在焊接時需有可靠的防護屏障和保溫措施，防止焊接操作區滲水、滴水等影響焊接質量，當焊件表面有潮濕時，應采取加熱除濕措施。

4 焊接完成后焊縫質量檢測

因本工程輸水管線長，在施工過程中會因應沿線施工現場條件及施工計劃安排進行分段施工，對于工程主要的開槽埋裝管道施工形式，鋼管安裝施工的主要流程如下：

溝槽開挖——地基處理——鋼管焊裝——焊縫檢測——鋼管防腐——溝槽回填

按上述流程，焊縫檢測是鋼管焊裝完成后的鋼管防腐覆土前的重要環節，是把控管道焊裝質量的關鍵，焊接質量好壞將直接影響到整個工程輸水管線日后運行的安全與穩定。考慮到工程參建各方所處利益立場不同，若此環節的檢測純粹靠施工方自覺地進行焊接施工的自控自檢難以達到理想的質量控制效果，必須建立有效的監控機制促使施工單位將一系列質量控制措施落到實處。鑒于此，在監理單位的旁站、巡視和平行檢驗等形式監督的基礎上，業主方委托了專業的焊縫無損檢測單位對鋼管焊縫質量進行抽檢，以全面掌握全線焊接施工的質量水平，及時了解工程全線最新的焊接施工質量發展趨勢，發現異常及時進行處理，從全局控制焊接施工質量。

運用于本工程鋼管焊縫質量無損檢測的方式以射線透照檢測為主，在某些特殊位置部位采用超聲（UT）檢測為輔的手段。

4.1 射線透照檢測

在確定上述焊接質量抽檢監控措施后，針對工程開工階段必然會有一個現場焊工對環境的熟悉，對焊接工藝的熟習及焊接工藝的完善過程，故在工程沿線各鋼管焊裝施工點開工階段，安排了焊縫檢測單位對焊接質量進行射線透照檢測。射線透照檢測主要是采用γ射線或χ射線對焊縫進行透照，通過底片上的影像所反應的缺陷性質、尺寸、數量和密集程度，判定焊縫的質量等級。焊縫質量以達到GB3323-2005《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》中Ⅲ級為合格。

在無損檢測前，先對焊縫質量進行外觀判斷，若焊縫出現咬邊、余高不足外觀缺陷，直接判定不合格要求返工。在射線檢測的過程中，重點抽檢丁字縫和底部位置必檢等焊接薄弱點位，經統計分析抽檢結果，焊縫質量主要缺陷集中在條形缺陷及圓形缺陷上，未出現裂紋等重要缺陷，但偶爾會出現未熔合、未焊透等缺陷。

因本工程出現的焊接質量缺陷主要為圓形及條形缺陷，著重分析其出現的原因。圓形及條形缺陷包括氣孔、夾渣和夾鎢，氣孔。結合本工程施工現場實際條件，焊接過程各環節的操作，分析得引起上述缺陷的原因主要有以下幾點：①焊接的基本金屬或填充金屬的表面有銹、油污、油漆或有機物質存在；②焊條或焊劑沒有充分烘干或焊條成份不當，焊條藥皮變質；③焊接電弧拉得過長或焊接速度太快；④焊接時周圍環境的空氣濕度太大；⑤多層焊接時清渣不徹底。

針對上述分析結果，業主方會同施工單位及監理單位采取了相應的措施積極應對，在施工單位方面，加大對焊工的檢查教育力度，增強焊工的責任心，要求焊工對焊接工藝各環節的操作認真嚴格執行到位，特別重視做好以下環節工作：①焊接前對焊件坡口周圍的油污和有機物質清理干凈，多層焊時特別注意焊渣的徹底清理；②焊條必須按照要求進行烘干，并存放于保溫合盒隨取隨用；③不使用藥皮已變質的焊條；④盡量采用短弧焊接；⑤減慢焊接的速度；⑥焊接場所設置防雨防風設施。

在監理單位方面，則在現場巡檢過程中加強對焊工操作及設備運行參數的檢查，對未合格批次的焊縫，施工單位在監理單位的監督下進行全面復檢返修，確認合格后再報業主再次進行抽檢。

在業主方，在安排抽檢的過程中，業主方將視情況對不合格批次的焊縫加大抽檢力度，提高該批復檢焊縫的抽檢比例，抽檢全部合格后才進入下一工序。對個別出現的二次抽檢仍檢出不合格狀況，責令施工單位監理單位全面對焊接工藝、焊接施工環境、焊接設備、焊工操作等各方面因素進行全面檢查，查找原因，在查清原因徹底解決問題并全部修復缺陷前，不得進行下一工序施工。

業主方委托第三方采用抽檢手段監控焊接質量異常情況，快速反應處理的模式有效地保證了施工過程的焊接質量。如在工程施工過程中，某個標段某鋼管焊裝施工點剛開工，無損檢測單位發現焊縫的首次抽檢合格率對比其該標段其它施工點的合格水平有較大幅度下降，經返修復檢后仍出現不合格狀況，鑒于此，業主及時將此異常情況通報施工單位監理單位。施工單位、監理單位技術負責人及質量控制負責人召開緊急現場會議，分析原因，經排查焊工操作、焊接設備、焊接施工環境一系列影響因素后，分析得由于施工單位新進一批焊工充實施工隊伍，新焊工資質合格能力符合要求，但因為施工單位出于計劃工期考慮，該批焊工未完全熟悉本工程鋼管焊裝施工要求，未熟習焊接工藝即進入施工崗位進行操作，同時受當時外界陰雨天氣印象，為趕進度，防雨防風措施未落實到位，焊接操作未能完全按焊接工藝規程執行，由此引致焊縫出現大量圓形缺陷及條形缺陷。查出問題所在后，施工單位立刻將該批焊工從焊接施工現場撤換下來。上述整改措施完成后，該焊接施工點的焊縫合格率大幅躍升后保持在一穩定水平，表明相關處置措施得力有效。

4.2 超聲波（UT）檢測

在工程施工中，除了通常采用射線透照檢測這一常規方法外，在工程某些特殊地段因條件限制不能采用射線透照檢測這一方法進行檢測時，則輔以超聲檢測這一手段對焊接質量進行控制，例如本工程中的DN4800盾構標，在盾構內襯鋼管灌漿孔焊縫的檢測操作中，因鋼管安裝緊貼盾構內襯，無法在進行射線透照檢測的貼片操作，故在此位置采用超聲波（UT）檢驗的方式檢查焊縫焊接質量。

4.3 壓力試驗

在本工程各施工點鋼管安裝完成并在外觀、無損檢測合格后，各施工點的管段均委托了專業資質的檢測機構進行輸水管道水壓試驗。水壓試驗按GB50268-2008《給水排水管道工程施工及驗收規范》第九章管道功能性試驗規定執行，試驗分為預試驗和主試驗階段，選用允許壓力降值作為試驗合格的最終判定依據。

5 結束語

本工程輸水管鋼管焊接質量控制是管道安裝質量保證體系的重要環節。因此，安裝施工過程中，項目業主、監理和施工人員都嚴格執行設計要求、國家標準和行業標準規范，未敢有絲毫的松懈，在安裝過程中嚴格執行焊接前、焊接中、焊接后各環節的質量控制，各項檢驗指標符合規程要求，水壓試驗一次成功，工程按期順利完工。輸水管線經過運行檢驗，證明鋼管道安裝工程質量可靠，安裝過程質量控制措施具有一定指導意義，可以為類似工程提供參考。

參考文獻

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部．GB"50268-2008"給水排水管道工程施工及驗收規范．北京：中國建筑工業出版社，2009