輪南支干線X70鋼焊接質量控制

陳虎 白建寧 陳康 朱炳玲 倪勇

輪南支干線X70鋼焊接質量控制

陳虎 白建寧 陳康 朱炳玲 倪勇

【摘要】根據西氣東輸二線輪南-吐魯番支干線工程（簡稱輪南支干線）的焊接特點，從施焊環境、管口預熱、噴砂除銹及焊接過程方面的質量控制措施進行闡述，嚴把焊材質量關，做好焊機的選型工作，從而確保了工程焊接質量。

1. 工程概況

輪南支干線工程線路管道統一采用API 5L X70等級的鋼管，規格為φ1 016mm×14.6(17.5、21)mm，線路設計壓力10MPa，材質為X70，按不同的地區類別分別采用螺旋埋弧焊鋼管和直縫焊鋼管。管線全長518.76km，天然氣輸量為120億m3/a。該項目于2011年4月12日開工，同年12 月31日達到投產條件。

2. 焊接特點

該工程焊接具有以下特點：

第一，工程的X70鋼管強度等級高、管徑大、管壁厚，與熱軋正火鋼類似，其淬硬性不高，焊接性較好。

第二，焊接工作量大，各類焊口共計44 275道。

第三，焊接質量要求高。X70打底焊接易產生CO2氣孔和未熔合，以及未熔合返修導致的微裂紋。為此需實施以下焊接質量管理措施：組焊前管道預熱必須是全焊道預熱；合理控制焊接熱輸入，調整焊接配氣參數，重點是降低焊接電流（150A以下）等；同時嚴格控制熱焊與打底焊時間間隔（5～10min），有效減少氣孔及未熔合出現的頻次，提高焊接合格率。

第四，現場環境惡劣。工程地處沙漠戈壁地帶，風沙大、烈日高溫天氣多，特別是白楊河、孔雀河等大型穿越焊接難度大。

3. 焊接質量控制過程

管道施工過程的質量控制：

（1）施焊環境措施 施工區域為全國自然災害比較嚴重的區域，在各種自然災害中，氣象災害約占90%，其中尤以干旱、大規模降雪、降溫、沙塵暴災害為主，因此施工中需要采取防風和防低溫措施。采取加防風棚的方式，并確保防風棚內的環境符合規定要求，在雨量較大時停止施工。

（2）管口預熱 預熱設備采用電加熱器，以保證管口加熱均勻。加熱寬度為坡口兩側各50mm，溫度測量采用測溫筆或點式溫度計，并在距管口25mm處均勻測量，層間溫度控制在100～150℃之間。預熱在管口組對完畢，檢查合格后進行，預熱完成后立即進行根焊道焊接。

（3）噴砂除銹 ①鋼管表面預處理采用石英砂除銹，其除銹等級質量達到GB/T8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》中規定的Sa2.5級。②現場防腐和補口所用的噴砂除銹設備確保運轉良好、使用安全，并適用于野外作業。在雨天、起霧天氣要采取遮蔽防護措施進行防腐、補口、補傷作業。③噴砂除銹時，采用2～4mm粒徑的石英砂，控制噴砂機工作壓力在0.4～0.6MPa，并使噴槍與管道軸線基本垂直，勻速沿管道軸線往復移動。④噴砂時，采取適當措施防止磨料進入鋼管以及其他輔助設備內部。噴砂除銹后的焊口如圖1所示。

（4）焊接過程的質量控制主要包括以下幾點：第一，項目開工前進行了技術質量交底、方案的編制和執行監督工作。施工中嚴格執行各類標準，通過下發各種施工記錄表，加強了過程質量控制，達到提高工程組對、焊

接、防腐質量的目的。

第二，工程施工中，組織了三個施工部，17個溝上大流水16機組組焊。每個機組4個焊工打底，采用兩人對稱手工根焊、12人對稱半自動填充、蓋面的16 人16機組合形式，實施機械化大流水施工作業。工藝上，在施工的準備階段，按照業主提供的焊接工藝，進行了模擬施工現場的針對性試焊，采用伯樂纖維素型焊條E6010下向焊、藥芯焊絲E71T8—Ni1J半自動下向焊（填充、蓋面）的焊接工藝，該新工藝開始在全線推廣使用。

在人員培訓上，所有焊工上線前集中進行了為期一個月的強化培訓、擇優上崗，進場后還先后參加了監理和業主組織的“上崗考試”和“百口考核”，上線焊工均一次考核通過。X70鋼焊接工藝培訓如圖2所示。本工程執行焊接參數如表1、表2所示。

第三，X70返修必須在監理、EPC代表及專職質檢員見證下進行，返修后雙次（24h、6d）雙百（UT/RT）檢測。針對裂紋、未熔合、夾渣、氣孔、根部未焊透、燒穿、內凹及咬邊等焊接缺陷制定專門的工藝預防措施，并由專業的焊接工程師進行現場指導。

第四，落實質量管理制度，加強質量檢查工作。項目設置了三級質量管理機構，并設立專職質量工程師，各作業隊設立專職質檢員，各施工機組設立專職或兼職質檢員，制定了施工現場記錄表格及工序交接表格，積極開展“三工序”、“三檢制”，加大對“三工序”、“三檢制”執行情況的監督檢查，同時認真接受現場監理的監督檢查，重點抓好組焊、防腐補口、下溝回填等關鍵工序的檢查和驗收工作。

圖1　噴砂除銹后的焊口

圖2　X70鋼焊接工藝培訓

4. 焊接設備

本工程要求焊機具有防風沙、防雨、防潮、防煙霧的能力，應能在沙漠、戈壁、高海拔地區及高鹽霧地區長期正常運行。既要適應在冬季嚴寒的環境（-20～-30℃）中施工，又要在夏季沙漠（戈壁灘）的酷熱環境（地表溫度高達50～70℃）中施工。為此，本工程焊接設備選用熊谷多功能焊機，該焊機的價格便宜、體積小、售后服務好，特別是具有高效節能的優點。

5. 結語

輪南支干線廣泛地應用X70鋼焊接技術，焊接一次合格率達到97.6%。隨著管道建設高峰期的到來，為獲得施工的高效率和高質量，進一步推廣X70鋼焊接技術，是當前管道焊接技術發展的趨勢。

表1

表2

20150123

作者簡介：陳虎等，四川石油天然氣建設工程有限責任公司。