窄間距壓力管道氬電聯焊焊接探討分析

摘 要：通過對三點定位預制焊接工藝和“開天窗”焊接工藝對焊接質量的分析比較，結合工程中使用氬電聯焊在油品管道中的應用經驗，對三點定位氬電聯焊在窄間距壓力管道焊接過程中的應用進行探討分析。

關鍵詞：三點定位焊；壓力管道；氬電聯焊；焊接質量

本文通過對三點定位預制和“開天窗”方法從焊接操作、技術安全性、經濟性及施工效率四個方面進行比較分析，結合盤錦港榮興港區罐區一期工程為新建項目及管道預制安裝的施工經驗，對窄間距管道采取三點式定位焊進行論證，并總結了相應的范圍與施工技巧。

1 窄間距壓力管道氬電聯焊存在的問題

采用手工氬弧焊打底、手工電弧焊填充、蓋面焊接工藝，簡稱氬電聯焊。工藝有以下特點：

①焊接質量好，射線探傷合格率高

氬電聯焊工藝的探傷合格率明顯高于手工電弧焊工藝，能使焊縫根部得到良好的熔合，且焊口內表面光滑、整齊，成型好，不易出現手工電弧焊打底焊接時可能出現的焊瘤、未焊透等缺陷。當進行射線探傷時，Ⅰ級、Ⅱ級片所占的比例顯著增加，選用氬電聯焊工藝更能滿足管道焊接的要求。

②效率高、速度快

通過對比，同一焊工采用氬電聯焊工藝和手工電弧焊工藝焊接同樣的焊口，氬電聯焊工藝的焊接效率是手工電弧焊的3.5倍。

2 焊接方式的選擇

即三點定位預制與“開天窗”方法的比較分析。首先通過兩者施工過程對比分析，得出存在的差異主要表現在以下四個方面。

2.1 可操作性分析

管道改造及維修工程施工現場，經常遇到各種位置的管道焊接（包括切割），其中部分焊縫處于不理想的位置，又因設備、廠房、地表條件等的限制，再加上管道縱橫交錯，使這些焊縫的背面無法正常施焊，或者正常施焊代價昂貴，這時候一般采取“開天窗”的方法進行施工。由于施工熱輸入的要求，所開天窗尺寸過大，但是要將焊槍及焊絲同時送入管道內部并進行施焊，所開窗口長度將不得小于20cm，“開天窗”后再進行開破口，打磨除銹，再焊接，用時幾乎相當于同種規格管道的兩倍余，將不利于節約時間，但是便于工人的焊接操作。

而采用三點定位焊，從管道下進行仰焊從施工技術難度上增加不少，直接給施工本身增加了更大的難度，但是有符合仰焊項目的合格焊工，只是焊接環境相對較差。

2.2 技術安全性分析

“開天窗”后，雖然能夠清楚一部分由于切割時產生的焊渣，但是在焊接過程中不會很完美的把管道復原，首先從時間上會給管道安裝增加過多的時間，再者須要破壞母材，將管道重新割開，再焊接，增大了焊接的熱輸入，并且不同程度的破壞了母材。焊接時產生的熱輸入會在焊縫冷卻時產生較大的焊接應力，即使無損檢測合格，焊接質量也存在安全隱患。

三點定位預制法，保證了最窄間距處的焊接質量，更適用于整個施工現場窄間距壓力管道的焊接，而“開天窗”方法更側重于管道維修、管道改造。

2.3 施工效率分析

經過對比，“開天窗”不如三點定位焊工期短。從天窗口焊接焊槍擺動幅度不如在管道外側，更不便于焊絲的填充，從實際操作來看三點定位焊，要比“開天窗”節約40%的焊接時間。

2.4 綜合考慮：經過以上因素綜合考慮，本工程采取三點定位預制焊接的方式，焊接的質量將能有效的控制。

3 三點定位焊氬電聯焊焊接工藝的確定與應用

3.1 焊接方法選擇及檢測

綜合現場實際情況，采取三點定位氬電聯焊的焊接方法。

3.2 坡口的加工及組對

①根據規范及圖紙要求，此規格管道宜采用V型坡口。組對間隙為2～4mm，鈍邊≤2mm，坡口角度α為60°±2.5°。

②坡口選用坡口機加工方法。為了不影響焊縫組對尺寸及焊接質量，鋼管采取現場組對完成即進行三點定位，減少了不必要的二次組對及二次吊裝。

③氬電聯焊由于采取氬弧焊打底，先對根部打底后進行5倍放大鏡外觀檢查，合格后再進行手工電弧焊填充加封蓋。焊接過程嚴格按照焊接工藝指導書施焊，焊接性能完全滿足管道的安裝質量。

4 對結果進行分析討論

本文結合現場實際施工情況對窄間距氬電聯焊壓力管道焊接進行了分析討論：

①本工程地處渤海海邊，海洋性氣候，多降水相對濕度較大，風力強，溫差大，對焊接影響大。

②L245鋼是流體卷制管，屬于低合金鋼，采取三點定位焊接比“開天窗”更能減少合金元素的損失。

5 焊接質量保證措施

5.1 焊接環境

焊接環境出現下列任一情況時，必須采取有效防護措施，否則禁止施焊。

①風速：氬弧焊時大于2m/s，焊條電弧焊時大于8m/s；

②焊接電弧1m范圍內，相對濕度大于90%；

③L245鋼焊接時溫度低于-10℃。

5.2 材料管理

①要嚴格按照相應規范對所有進場母材進行復檢報驗，確保母材為合格產品且符合工程施工要求；

②對所有進場焊材都須進行檢驗，禁止不合格品的產品入場。進場焊材必須具有產品質保書；

③對入場焊材進行標準化分類管理，建立焊材庫；由焊材保管員對焊材進行管理，質檢員不定期檢查，并做好焊材烘干、發放和回收記錄留檔備查。

5.3 焊接工藝管理及焊接人員管理

①根據圖紙及設計要求，按照NB/T47014-2011《承壓設備用焊接工藝評定》完成符合現場要求的焊接工藝評定；

②根據焊接工藝評定報告，編制焊接作業指導書，并發放到現場焊接人員，要求其嚴格執行焊接作業，保證焊接質量；

③施焊前對入場焊工及裝配工進行焊接技術交底及安全技術交底，明確現場焊接中的控制要點及難點。

5.4 L245鋼管后熱處理

焊接后熱處理：由于施工現場地處東北渤海附近，晝夜溫差較大，須要在焊后采取緩冷處理。

采用三點固定式打底焊接，由于窄間距管道在焊接時，等到吊裝就位，裝配完畢，再把剩余填充及封蓋處理完成，流水作業，加快了整體焊接速度。

6 分析與結論

①通過對三點定位預制焊接工藝和“開天窗”焊接工藝對焊接質量的分析比較，可以看出三點定位預制焊接工藝更具優越性。

②結合項目實際情況，按照NB/T47014-2011《承壓設備用焊接工藝評定》對L245鋼制定合格的焊接工藝評定及焊接工藝卡，保證焊接質量。

③通過現場的嚴格管理及過程控制，最終中建安裝工程有限公司按時完成了3.5km的窄間距管道焊接安裝，一次抽檢合格率達到了99%，一次返修合格率達到100%，達到了工程的合格標準，方式行之有效。這樣的施工工藝也為公司日后類似管道安裝工程提供了有力的施工經驗與施工技術力量。

參考文獻：

[1]國家能源局.NB/T 47014-2011.《承壓設備焊接工藝評定》[Z]. 2011.10.

[2]國家能源局.NB/T 47015-2011.《壓力容器焊接規程》[Z]. 2011.10.

[3]國家質量技術監督檢驗檢驗總局.TSG D0001-2009《壓力管道安全技術監察規程——工業管道》[Z].2009.5.

[4]國家住房和城鄉建設部.GB 50235-2010 《工業金屬管道工程施工規范》[Z].2011.6.

作者簡介：

李新茂：男，1986年4月，山西孝義人，漢，助理工程師，研究方向，質量管理、機電安裝工程。