漠大線冬季施工焊接工藝技術研究

摘要：中俄原油管道漠大線第8標段線路位于大興安嶺地區加格達奇境內，線路全長68.2Km，加格達奇區冬季占全年時間一半，時間漫長高寒，冬季最底氣溫達到－45.4℃。占線路1/3工作量的多年凍土地段和沼澤地段必須在寒季施工，在環境條件極其嚴酷的情況下，圓滿地完成了施工任務。漠大線遼河一建戰風雪、斗嚴寒，對漠大線冬季施工焊接工藝技術研究，對今后管道在低溫焊接施工有一定指導意義。

關鍵詞：漠大線 冬季施工 低溫焊接

目前我國正處在長輸管道建設的高峰時期，對于施工單位來說，為了搶工期，搶進度，冬季施工已成為管道施工必然的選擇，油氣管道工程建設項目都是相繼開工的。然而低溫環境下我們如何來保證施工質量？如何采取必要的措施來保證焊縫金屬的性能？

我國冬季，特別是北方，環境溫度經常在0℃以下，而對于管道焊接施工，當環境溫度在－5℃～5℃時，焊后要對焊縫進行保溫覆蓋，使得焊縫質量得到了保證。然而當環境溫度低于－5℃時，采用何種可行的焊接措施和施工技術，漠大線總結國內外的施工經驗，通過改變焊接局部環境、采取緩冷措施，順利保障管道的現場安裝施工正常進行，很好地解決了這一問題。

1 漠大線冬季焊接施工特點

漠大線冬季施工的特點：漠大線穿越過的地區冬季氣溫非常的低，而且風雪天氣比較多見，這種氣候條件非常不適合進行管道施工，尤其是焊接施工。在這種低溫的環境下進行焊接施工，對施工質量是一個不小的考驗，對于L450的高強度鋼結構進行焊接施工必須要做好必要的措施，才能夠保證焊接的質量過關。冷裂紋是冬季焊接施工遇到的難題之一，所以必須要重視這一點。另外天氣寒冷的環境下進行施工，對施工機械的冷啟動和施工人員的安全防護都是一種考驗，也是在施工中需要克服的重點和難點。所以在這段線路的施工中，為了保證冬季施工的質量，采取了很多相應的措施。

2 漠大線冬季焊接施工工藝及主要技術措施

2.1 冬季焊接施工工藝。遼河一建漠大線主線路焊接工藝采用手工焊（SMAW）打底+半自動填充、蓋面（FCAW）一種焊接方式，《中俄原油管道漠河-大慶段工程線路部分施工技術要求》對冬季焊接技術的要求有：①冬季焊接時，預熱溫度應提高20～30℃，預熱溫度100℃左右，但不應大于170℃。②由于增加預熱寬度比增加預熱溫度更能保證根部焊接質量，冬季焊接的預熱寬度為坡口兩側各75～100mm的范圍。③焊道的起弧或收弧處相互錯開30mm以上。焊接起弧在坡口內進行，焊接前每個引弧點和接頭必須修磨。在前一焊層全部完成后，開始下一焊層的焊接。④根焊完成后用點溫儀對焊道層間溫度進行測量，為保證層間溫度，焊接過層中應繼續對管道進行加熱。當測量溫度達到80℃以上，方可進行填充焊接、蓋面焊接施工。

⑤各焊道應連續焊接，并使焊道層間溫度達到規定的要求。焊口完成后，必須將接頭表面的飛濺物、熔渣等清除干凈。填充、蓋面焊焊絲每次引弧前，將端部去除約10mm。引弧時焊絲伸長量為19mm～25mm。

2.2 冬季焊接施工主要技術措施。漠大線施工具有其環境的特殊性，因此，必須采取特殊的施工措施。為了保證線路的焊接質量，除了按照正常氣溫下進行的焊接工藝外，還制定了相應的低溫施工措施，這些措施的應用可以保證冬季焊接工作的正常進行，例如機械的提前預熱，焊接保溫棚等等。各個施工部門在施工的過程中必須嚴格的按照冬季施工的規章制度進行操作。

2.2.1 管口清理與打磨。冬季施工管口組對前必須對管內的所有積雪或冰霜進行清理。對管口進行除銹前，應對管端 300-500mm 內管道進行加熱，然后采用鋼絲刷或電動鋼絲刷打磨，直至露出金屬本色。管端螺旋焊縫或直縫余高打磨端部150mm范圍內焊縫余高打磨掉，并平緩過渡。

2.2.2 焊前預熱要求

首先對管端預熱，預熱寬度為坡口兩側各75～100mm的范圍，去除管內清理后殘留的冰雪，使內壁上的水汽完全蒸發。當環境溫度低于－5℃時，采用中頻加熱器(見圖1)或電加熱帶(見圖2)進行焊口預熱和保溫。

當用手工電弧進行根焊時，要求每完成管子周長的1／4時，應對未焊部位溫度是否符合預熱溫度要求進行檢測。使用紅外線測溫儀對距管口50mm處進行測量。若在開始根焊前預熱溫度下降，相對于最低預熱溫度下降不到20℃，準許使用烤把加熱至需要的溫度。若溫度低于上述規定溫度且下降較多，應使用中頻感應加熱器、電加熱帶或外環形火焰加熱器再次預熱焊口。

2.2.3 層間溫度控制。環境溫度低于－5℃時，焊縫層間溫度應在60℃以上。使用紅外線測溫儀對鋼管的外表面進行層間溫度測量。為保證必需的層間溫度，在低溫環境下焊接過程中宜采用加熱裝置進行伴隨加熱。

2.2.4 焊口保溫。在進行流水作業的施工方式的時候，完成焊接工序之后或者焊口焊接操作完成后應該迅速對焊口進行保溫措施，具體的方法是使用高溫保溫被對焊口進行覆蓋保溫，這樣可以防止焊接口的散熱太快，留下質量隱患，如圖3所示。再進行保溫被的包裹操作的時候，要保證保溫被提前做好了烘干處理，嚴格嚴查保溫被，防止上面有水或者積雪，避免冰冷的保溫被直接在施工中使用，這樣會導致達不到保溫的效果。在進行下一階段的焊接的時候，應該有專門的管理人員對保溫被進行收集，并做好烘干處理，要時刻保證保溫被的表面平整，厚度均勻，保持保溫被的保溫效果。施工現場各個部門應該按照工程的需求，提前準備好足夠的保溫被，被派專員對保溫被進行管理，對不合格的保溫被要及時的更換，切記不能將不合格的保溫被應用在施工現場。

2.2.5 未完成焊口要求。為保證低溫條件下焊接質量，每道焊口宜連續焊接完成。在工休時至少完成三層焊道并不低于壁厚的50%，且采取保溫緩冷措施，避免出現應力而對焊縫金屬造成不良影響。重新焊接時必須首先將焊道兩側各300-500mm范圍內加熱至50℃以上，去除管內水汽，再用加熱帶加熱至焊接溫度，方可焊接。

2.2.6 焊接防風保溫棚。在進行管理的冬季施工的時候，防風保溫棚是必須設置的，防風保溫棚的設置不但要求合理美觀，更重要的是要保證堅固耐用。防風保溫棚應該具體很好的密封性和保溫的效果，如圖4所示。在管道施工的過程中，通過加熱措施，能夠保證防風保溫棚里能夠達到焊接施工的要求的環境，在滿足焊接環境的同時也要求具有保溫緩冷的作用。

2.2.7 冬季管道焊接中的其他事項。當環境溫度低于－10℃時，為防止焊工凍傷，營造舒適的作業環境，應采取一定措施提高防風保溫棚內溫度，如加強焊工的個人勞保、配備取暖設施、增加保溫夾層厚度等。此外應在每天收工前，由專人負責對管口進行封堵，防止有動物或人員進入，并且有利于保溫和保持管內清潔。冬季焊接應盡量使用冷彎彎管，減少彈性敷設，避免焊口承受的應力過大。

3 結論

漠大線冬季施工的圓滿完工，證明了L450鋼所采取的冬季焊接施工工藝技術措施切實可行。為接下來的國內管道冬季焊接施工奠定了堅實的基礎，為管道施工積累了寶貴的冬季施工經驗。

參考文獻：

[1]張美軍等著《工程項目建設技術與創新》石油工業出版社2002

年1月.