淺析滑套焊接工藝在長輸管線施工中的應(yīng)用

劉曉慶

摘要：沙特SWCC項(xiàng)目24寸水泥砂漿內(nèi)襯管線焊接采用滑套焊接工藝，使水泥砂漿內(nèi)襯管線省去了現(xiàn)場焊接后內(nèi)防補(bǔ)口的工序，同時也大大的減少了連頭的工作量。滑套焊接采用的藥芯半自動下向焊技術(shù)具有操作簡單、易于操作控制、焊縫成型美觀、焊接速度快等特點(diǎn)，在沙特本地數(shù)千公里小口徑水泥砂漿內(nèi)襯長輸管線焊接中得到廣泛的應(yīng)用。本文介紹了滑套套管的校正、滑套套管與鋼管的對口、焊接過程中參數(shù)的控制及焊接中的操作要點(diǎn)，同時對滑套焊接過程中的質(zhì)量控制做了簡要概述。

關(guān)鍵詞：小口徑長輸管線；滑套焊接；下向焊工藝；水泥砂漿內(nèi)襯

1.工程概況

沙特SWCC延布-麥地那輸水管線三期工程（SWCC YANBU-MADINA WTS PHASE 3）EPCC項(xiàng)目業(yè)主為沙特國家海水淡化公司（簡稱“SWCC”），是世界上最大的海水淡化公司。項(xiàng)目監(jiān)理方為德國ILF公司。該項(xiàng)目為國際EPC設(shè)計、采辦和施工總包，地點(diǎn)位于沙特西海岸，延布（YANBU）至麥地那（MADINA）管線工程包括604公里從76寸到24寸不等口徑管線；輸送介質(zhì)為淡化海水。其中24寸管線183.1公里，Φ610mm×6.35mm，材質(zhì)等級B/X42/X46/X52/X56/X60，設(shè)計單根管長18m，管線采用3PE外防腐水泥砂漿內(nèi)襯。

在長輸管線的施工中，對接焊是應(yīng)用較為普遍的施工方法。然而對于帶有水泥砂漿內(nèi)襯的管線而言，對接焊坡口周圍各15cm首先需要清除水泥砂漿內(nèi)襯，提供焊接操作空間，現(xiàn)場焊接完成后，還需要對管線內(nèi)部焊口兩邊各15cm進(jìn)行水泥內(nèi)防，正常施工過程中人工需要進(jìn)入管內(nèi)進(jìn)行內(nèi)防作業(yè)，每隔一段距離就需要留一處斷頭，這就給以后碰死口帶來了很大的工作量；但是對于管徑較小的水管線，人是無法鉆入管內(nèi)對焊口進(jìn)行水泥砂漿內(nèi)防作業(yè)。因此，針對帶水泥內(nèi)襯的小管徑輸水管線，沙特SWCC項(xiàng)目引入了滑套焊接工藝方法。這一工藝使滑套套管與鋼管之間搭接形成的角焊縫取代了對接焊縫，從而解決了小管徑對接焊焊口區(qū)域人工無法進(jìn)入管內(nèi)內(nèi)防的難題，同時也避免了連頭過多帶來的額外工作量。滑焊接技術(shù)較容易掌握，但前期的準(zhǔn)備工作相對較為復(fù)雜。

2.滑套工藝介紹

滑套焊接是指將管子一端插入到滑套套管長度一半后進(jìn)行預(yù)制焊接，待管子內(nèi)防結(jié)束后拉運(yùn)至現(xiàn)場，將未焊接套管的一端插入已焊接套管的一端完成套管另一端的焊接，從而實(shí)現(xiàn)管線密封的一種焊接工藝。滑套焊接工藝流需要經(jīng)過以下幾個步驟：

滑套套管預(yù)制 滑套預(yù)制焊接 預(yù)制焊口的磁粉探傷 預(yù)制滑套管水泥砂漿內(nèi)防 現(xiàn)場填充環(huán)氧化合物 現(xiàn)場滑套焊接 磁粉探傷 現(xiàn)場滑套外補(bǔ)口。

3 焊前準(zhǔn)備

3.1滑套套管切割

SWCC項(xiàng)目所使用的滑套套管切割機(jī)器是長輸管線施工中經(jīng)常用到的磁力管道切割機(jī)，進(jìn)行氧-乙炔火焰環(huán)形切割。

開始切割前，先將割嘴對準(zhǔn)割口，對套管進(jìn)行局部預(yù)熱，預(yù)熱結(jié)束后在開始切割。切割過程中氧乙炔壓力既不能太大也不能太小，壓力過大會使割口邊緣融化，融化的金屬迅速冷凝形成金屬顆粒吸附在割口周圍，且套管內(nèi)部粘附的熔渣過多，影響切割質(zhì)量；壓力過小則會造成切割速度變慢，甚至無法割透，使割口周圍鋼管內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此在切割過程中一定要控制好切割氣體壓力及切割機(jī)行走速度。

3.2滑套套管校正

SWCC項(xiàng)目使用的滑套鋼管為直縫鋼管，滑套套管切割完成后，套管受到沿焊縫垂直方向的拉應(yīng)力會使滑套套管發(fā)生不同程度的變形，這會影響到日后的焊接組對。為了保證滑套套管與鋼管對口后合適的坡口間隙，在滑套切割完畢后，還需要用機(jī)械千斤頂對滑套套管進(jìn)行校圓處理。為了防止滑套套管在單點(diǎn)受力產(chǎn)生塑性變形，因此需在滑套周圍均勻固定幾個承壓點(diǎn)。在千斤頂校圓處理結(jié)束后，還要對滑套套管割口及其周圍用砂輪機(jī)打磨光滑，露出金屬光澤，保證以后的焊接質(zhì)量。

4焊接

4.1焊材及設(shè)備

滑套焊接所使用的焊機(jī)為Big Blue 700X米勒雙把焊機(jī)，所選擇的焊接工藝開關(guān)為藥芯半自動工藝，配備的送絲機(jī)為米勒半自動送絲機(jī)suitcase X-treme 12vs，焊絲為藥芯焊絲E71T8-Ni1j。

4.2焊接工藝參數(shù)

滑套套管與鋼管的角焊縫焊腳尺寸要求不低于滑套套管厚度加對口間隙之和。鋼管壁厚為6.35 mm，滑套壁厚有10.4 mm和11.8 mm兩種規(guī)格；由于焊腳較寬，坡口較大，如果采用單道焊，熔敷金屬易下淌，故選用多層多道焊。具體焊接參數(shù)見表1。

4.3焊接組對

滑套與管子組對之前，需要對管材與滑套坡口周圍進(jìn)行清理，去除防腐漆、銹跡及水分，直至發(fā)出金屬光澤。在組隊過程中，分別在滑套與管材的間隙中插入2.5 mm厚的對口鐵片，保證均勻插在頂部、底部、腰部、上腰部和下腰部，然后用自制的對口器調(diào)整對口間隙。間隙調(diào)整完畢后，由焊工在坡口的3、6、9、12點(diǎn)鐘方向進(jìn)行多點(diǎn)均勻點(diǎn)固焊，長度20 mm；如果需要，可以多加幾個點(diǎn)固焊點(diǎn)以保證組隊焊口間隙的穩(wěn)定性。在滑套與管材組對過程中，對口管工需要確保組隊坡口間隙勻稱，這回有利于在焊接過程中，焊接行進(jìn)速度控制在一個穩(wěn)定的值。不會因?yàn)殚g隙過大產(chǎn)生未熔或因間隙過小產(chǎn)生未焊透，焊工操作起來比較容易，從而能更好地控制焊接質(zhì)量。

4.4坡口及層間清理

在焊接前需要對角焊縫周圍及距離角焊縫坡口50 mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理，使焊縫周圍沒有水分、油污、銹跡，確保焊接質(zhì)量。每完成一遍焊接，都對焊縫進(jìn)行清理，確保不會產(chǎn)生夾渣等缺陷。焊接完成后，要對焊縫表面的飛濺，焊渣進(jìn)行清理，使焊縫成型美觀。

5 焊接操作要點(diǎn)

5.1 焊接過程中對于焊接參數(shù)以及焊接手法有重要的要求，每一層以及不同的管道位置其參數(shù)及手法均不一樣，焊接參數(shù)的大小及手法的好壞直接影響到焊縫的質(zhì)量和外觀。一般角焊縫在焊接過程中，焊絲與坡口之間的角度呈80-90度為宜。

5.2滑套套管的焊接分兩個半圓周完成，由于起弧處熔池溫度較低，易產(chǎn)生氣孔、側(cè)壁未熔等缺陷，故每一遍焊道，焊工應(yīng)盡量在坡口頂端前10-20 mm處起弧，完成一遍焊接后，起弧處應(yīng)打磨掉。

5.3收弧處熔敷金屬過少，焊縫較薄強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生裂紋，同時由于收弧較快，焊渣不能及時熔出熔池，易產(chǎn)生夾渣等缺陷，故焊工應(yīng)焊過底部超過坡口底端10-20 mm處收弧，同時在收弧處應(yīng)該劃圈回焊。保證收弧弧坑填滿或略高于焊道。

6結(jié) 語

在沙特SWCC項(xiàng)目長輸管道小口徑管線施工中，采用滑套焊接具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）滑套焊接工藝成功解決了小管徑水泥砂漿內(nèi)防管的施工問題，同時也減少連頭的工作量，使現(xiàn)場施工變得簡單易行；

2）滑套焊接的焊縫是套管與鋼管之間的角焊縫，不需要制備坡口，而且角焊縫施焊相對比較簡單；

3）滑套焊接工藝采用的下向焊工藝，其具有操作簡單，易于控制；焊縫成型美觀；焊接速度快、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)；

4）滑套焊接所采用的藥芯焊絲自保護(hù)半自動焊抗風(fēng)效果好，受外部環(huán)境影響較小，適合于野外作業(yè)；

5）滑套焊接工藝采用的多層多道焊，其焊接電流大且焊槍擺動幅度小，熔池溫度較高，這能夠保證熔渣能夠充分析出熔池，保證了焊接質(zhì)量。

總之，沙特SWCC項(xiàng)目部有效地解決了小口徑長輸管線焊接人工無法進(jìn)入管內(nèi)進(jìn)行內(nèi)防腐難題，確保了工程順利進(jìn)行，為今后小口徑水泥砂漿內(nèi)襯長輸管線施工積累了很好的工程經(jīng)驗(yàn)。