淺談制氧工程壓力管道焊接管控要點(diǎn)

趙朝霞 李 玲

（中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司設(shè)備安裝分公司，中國(guó) 上海 201999）

從所周知，制氧工程是利用各類塔器及其附屬設(shè)施，根據(jù)氧、氮、氬的不同沸點(diǎn)原理，對(duì)空氣經(jīng)過(guò)加壓、降溫、深冷、精餾后分離獲得氧、氮、氬等各種產(chǎn)品的工藝過(guò)程。在制氧工程中，塔器及與其相連的管道均屬于國(guó)家《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》（國(guó)務(wù)院令第373號(hào)）規(guī)定的特種設(shè)備，即壓力容器和壓力管道。在制造、安裝（改造、維修）和使用過(guò)程中，風(fēng)險(xiǎn)很大、可能危及到生命安全，管控難度大而復(fù)雜。每一座制氧站工程所包含的塔器等工藝設(shè)備大同小異，但與之相連的壓力管道則不同。壓力管道均具有工程數(shù)量大，管徑規(guī)格多，位置交錯(cuò)復(fù)雜，質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，增大了施工管控難度。

制氧工程壓力管道屬于承壓設(shè)備，是一個(gè)流體介質(zhì)通路，用來(lái)輸送高（低）溫、高壓、液態(tài)的氧、氮、氬等，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。它是由許多焊縫把壓力管道元件連成一體的獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)。在保證管材質(zhì)量的前提下，確保系統(tǒng)中每個(gè)焊縫的焊接質(zhì)量至關(guān)重要，管道焊接質(zhì)量是壓力管道安全運(yùn)行的必要條件。下面我從焊接角度談一談制氧工程壓力管道焊接的管控要點(diǎn)。

1 壓力管道中焊接應(yīng)用

制氧工程壓力管道現(xiàn)場(chǎng)安裝內(nèi)容包括：施工告知、元件材料檢驗(yàn)、加工制作、焊接和焊后熱處理、組對(duì)安裝、管道檢驗(yàn)、系統(tǒng)試壓和吹掃等。壓力管道施工中，材質(zhì)特殊，管徑多雜，工序復(fù)雜，位置高低錯(cuò)落，分布密度大，質(zhì)量要求高，施工管控難度大，因此該壓力管道施工是制氧工程安裝中的管控重點(diǎn)。為保證制氧工程的質(zhì)量和安全，管道焊縫質(zhì)量是首先必須確保的條件之一。通常情況下，壓力管道施工時(shí)焊接工藝存在于加工制作、組對(duì)和安裝工序中。壓力管道焊接前，必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求和管道材質(zhì)確定焊接方法、焊縫坡口及選用焊接設(shè)備、焊條、焊劑、焊接人員等。

一般來(lái)說(shuō)，制氧工程的管道材質(zhì)有碳鋼、不銹鋼、鋁鎂合金等。對(duì)于管道焊接來(lái)說(shuō)，最易焊接和確保焊接質(zhì)量的是碳鋼管材管道。各種管材的熔點(diǎn)、強(qiáng)度、塑性、膨脹系數(shù)等不同，其焊接特性不同，選擇施焊時(shí)的焊接方法、焊縫坡口及其焊接設(shè)備等都有所區(qū)別。比如，鋁鎂合金管材焊接時(shí)，由于熔點(diǎn)較低焊縫易產(chǎn)生氧化物夾渣、未熔合、氣孔等缺陷，高溫下易塌陷，操作不易掌握，溫度難控制，所以其焊接方法、焊縫坡口及其焊接設(shè)備、焊接人員等就有別與碳鋼管材管道，難度更大、要求更高，坡口形式選擇V型、U型和X型，焊接方法選擇對(duì)稱焊、單面焊雙面成型等。同時(shí)，準(zhǔn)備相應(yīng)措施科學(xué)合理控制焊接風(fēng)速、施焊環(huán)境溫度和濕度等，確保管道焊縫焊接過(guò)程中的質(zhì)量。

2 焊接特點(diǎn)

1）工藝復(fù)雜，工序多，焊縫位置不固定，施焊難度大，且影響焊接質(zhì)量的因素較多，故管控過(guò)程有一定難度。

2）焊接質(zhì)量要求高，不同級(jí)別的壓力管道相應(yīng)焊縫的質(zhì)量要求不同，對(duì)焊工的焊接技能和施焊項(xiàng)目等有嚴(yán)格要求，焊工資格要求高。

3）施焊前必須根據(jù)《焊接工藝評(píng)定報(bào)告》編制《焊接工藝規(guī)程》，指導(dǎo)焊接作業(yè)過(guò)程。

4）安全風(fēng)險(xiǎn)大，安裝過(guò)程中存在密閉空間、動(dòng)火、高空、交叉、觸電等高危險(xiǎn)作業(yè)，管控壓力大，難度大。

3 管控要點(diǎn)

3.1 人員管理

選擇優(yōu)秀的焊接管理和作業(yè)人員是確保制氧工程壓力管道焊接質(zhì)量的首選，充分發(fā)揮人的能動(dòng)性，明確保證焊接質(zhì)量的技術(shù)要求和操作要領(lǐng)，實(shí)行PDCA循環(huán)的動(dòng)態(tài)管理。

然而，在國(guó)際單位制7個(gè)基本量中，千克是目前唯一依靠實(shí)物基準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)的。實(shí)物基準(zhǔn)往往容易受到環(huán)境的影響，在長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面存在局限性。

為確保焊接質(zhì)量，必須選擇有焊接理論知識(shí)和有焊接經(jīng)驗(yàn)的人員進(jìn)行焊接管理，負(fù)責(zé)焊接工藝評(píng)定，編制焊接技術(shù)措施，指導(dǎo)焊接作業(yè)，參與焊接質(zhì)量檢查和焊接技術(shù)處理。焊接人員應(yīng)滿足《特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則》規(guī)定，掌握壓力管道焊接工藝和焊接方法等技能，并要求持證上崗。對(duì)于焊接人員須建立焊接檔案，并定期組織培訓(xùn)考核強(qiáng)化提升焊接技能。

焊接時(shí)，做好焊接人員標(biāo)識(shí)，確保與焊接質(zhì)量記錄一致。無(wú)損檢測(cè)人員須經(jīng)考核有相應(yīng)資格和權(quán)限，以確保焊縫質(zhì)量的有效性。

3.2 焊接設(shè)備

壓力管道焊接設(shè)備有交（直）流電弧焊機(jī)和氬弧焊機(jī)等，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于移動(dòng)，價(jià)格低廉，保養(yǎng)和維護(hù)方便，使用方法簡(jiǎn)單靈活，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)?？尚袝r(shí)，選擇直流弧焊機(jī)，焊接電流穩(wěn)定，焊接質(zhì)量高。

焊接設(shè)備使用前，必須預(yù)先檢查并確認(rèn)接地裝置的安全性和可靠性，調(diào)整好極性、電壓、電流等，同時(shí)防雨、防潮、防曬、防砸等相關(guān)措施到位，并有監(jiān)護(hù)人員和動(dòng)火證，以便確保焊接質(zhì)量的同時(shí)保障安全作業(yè)。使用時(shí)，焊接設(shè)備應(yīng)確保處于良好狀態(tài)，以便保證各焊接工藝參數(shù)能準(zhǔn)確執(zhí)行。另外，焊接設(shè)備須設(shè)專人負(fù)責(zé)管理，合理進(jìn)行有效保養(yǎng)、維護(hù)，定期進(jìn)行檢定和校驗(yàn)，做好各種記錄，確保焊接設(shè)備的使用安全性和合規(guī)性。

3.3 焊接材料

壓力管道焊接材質(zhì)的選擇原則是：焊縫金屬的強(qiáng)度等級(jí)不得低于任何母材的強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)壓力管道設(shè)計(jì)鋼號(hào)選擇焊接材料，焊接材料通常包括焊條、焊劑、保護(hù)氣體等。壓力管道焊接材料可按照《壓力容器焊接規(guī)程》（NB/T 47015-2011）中的表1（常用鋼號(hào)推薦選用焊接材料）選用。可行時(shí)，盡量采用酸性焊條，以保障焊工身體健康。

現(xiàn)場(chǎng)焊接材料管理必須安排專人負(fù)責(zé)，并應(yīng)具備相應(yīng)基本知識(shí)。負(fù)責(zé)焊接材料的入庫(kù)驗(yàn)收、保管、烘干、發(fā)放、回收等，并分類堆放，做好標(biāo)識(shí)，確保焊接材料質(zhì)量證明書齊全、有效。同時(shí)，建立焊接材料的發(fā)放、使用和回收臺(tái)賬。焊接材料在使用前要求：焊條必須要烘干，焊絲必須除油和銹，保護(hù)氣體必須保持干燥，以便保證壓力管道的焊接質(zhì)量。

3.4 施焊環(huán)境

1）焊接環(huán)境溫度符合壓力管道焊接所需要的溫度，不能影響焊工操作。

2）焊接時(shí)，電弧焊風(fēng)速要小于8m/s，氣保焊風(fēng)速要小于2m/s。

3）焊接電弧1米范圍內(nèi)相對(duì)濕度應(yīng)保證。

5）當(dāng)施焊環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，宜對(duì)壓力管道進(jìn)行焊前預(yù)熱。

3.5 焊接方法

壓力管道焊接采用電弧焊和氣保焊。以手工操作焊條，使焊條和壓力管道母材局部加熱融化形成管道焊縫，操作靈活，焊工易掌握。通常采用氬氣和二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行氣保焊，利用氣流減少熔渣，使熱影響區(qū)窄，焊后變形小，提高壓力管道焊接質(zhì)量。

焊接之前，必須做好焊接技術(shù)方案，并組織進(jìn)行安全和技術(shù)措施后交底、簽字形成記錄。同時(shí)，編制《焊接工藝規(guī)程》提出焊接要求指導(dǎo)焊接。焊接的前道工序是加工坡口，一般采用V形和U形坡口，坡口打磨成型后組對(duì)實(shí)施壓力管道的焊接。

焊接時(shí)，要求焊工、焊接設(shè)備、焊材和環(huán)境等達(dá)到壓力管道焊接條件，確保焊縫的焊接質(zhì)量。同時(shí)，安排焊接技術(shù)、安全管理等相關(guān)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)，并做好動(dòng)火防護(hù)措施。

焊接完成后，針對(duì)不同級(jí)別壓力管道焊縫的不同質(zhì)量要求，組織進(jìn)行對(duì)焊縫的無(wú)損檢測(cè)，檢驗(yàn)不合格時(shí)必須返修后重新檢測(cè)。執(zhí)行《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范》（GB 50236-2011）。

3.6 焊接安全

1）施焊前必須進(jìn)行安全技術(shù)交底，進(jìn)行危險(xiǎn)源辨識(shí)并制定有效防護(hù)措施。

2）焊工必須進(jìn)行危險(xiǎn)作業(yè)員工體檢，并體檢合格。施焊時(shí)，戴好護(hù)目鏡，穿好焊接工裝，做好安全防護(hù)。

3）焊接時(shí)須實(shí)行人工監(jiān)護(hù)，并辦理動(dòng)火手續(xù)。

4）密閉空間施焊時(shí)，做好監(jiān)護(hù)、通風(fēng)、降溫等措施，防止作業(yè)人員窒息、中暑等。

5）高處焊接作業(yè)時(shí)，必須設(shè)置并固定好生命繩，系掛好安全帶。

6）臨時(shí)用電必須執(zhí)行《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ46-2005）的規(guī)定。

4 結(jié)束語(yǔ)

焊縫使管道元件連成一體，獨(dú)立運(yùn)行，確保焊縫質(zhì)量是壓力管道安全運(yùn)行的重要條件，只有嚴(yán)格控制焊接過(guò)程管理，采取有效措施和方法，做好重點(diǎn)管控，才能有效確保焊接質(zhì)量，提升壓力管道運(yùn)行的安全性。

[1]TSGZ6002-2010特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則[S].

[2]GB 50236-2011現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范[S].

[3]NB/T 47015-2011壓力容器焊接規(guī)程[S].

[4]JGJ46-2005施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范[S].

[5]建設(shè)工程技術(shù)與計(jì)量,2013.