淺談制氧工程壓力管道焊接管控要點

趙朝霞 李 玲

（中冶天工上海十三冶建設有限公司設備安裝分公司，中國 上海 201999）

從所周知，制氧工程是利用各類塔器及其附屬設施，根據氧、氮、氬的不同沸點原理，對空氣經過加壓、降溫、深冷、精餾后分離獲得氧、氮、氬等各種產品的工藝過程。在制氧工程中，塔器及與其相連的管道均屬于國家《特種設備安全監察條例》（國務院令第373號）規定的特種設備，即壓力容器和壓力管道。在制造、安裝（改造、維修）和使用過程中，風險很大、可能危及到生命安全，管控難度大而復雜。每一座制氧站工程所包含的塔器等工藝設備大同小異，但與之相連的壓力管道則不同。壓力管道均具有工程數量大，管徑規格多，位置交錯復雜，質量要求高等特點，增大了施工管控難度。

制氧工程壓力管道屬于承壓設備，是一個流體介質通路，用來輸送高（低）溫、高壓、液態的氧、氮、氬等，安全風險極高。它是由許多焊縫把壓力管道元件連成一體的獨立運行系統。在保證管材質量的前提下，確保系統中每個焊縫的焊接質量至關重要，管道焊接質量是壓力管道安全運行的必要條件。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。

1 壓力管道中焊接應用

制氧工程壓力管道現場安裝內容包括：施工告知、元件材料檢驗、加工制作、焊接和焊后熱處理、組對安裝、管道檢驗、系統試壓和吹掃等。壓力管道施工中，材質特殊，管徑多雜，工序復雜，位置高低錯落，分布密度大，質量要求高，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。為保證制氧工程的質量和安全，管道焊縫質量是首先必須確保的條件之一。通常情況下，壓力管道施工時焊接工藝存在于加工制作、組對和安裝工序中。壓力管道焊接前，必須根據設計要求和管道材質確定焊接方法、焊縫坡口及選用焊接設備、焊條、焊劑、焊接人員等。

一般來說，制氧工程的管道材質有碳鋼、不銹鋼、鋁鎂合金等。對于管道焊接來說，最易焊接和確保焊接質量的是碳鋼管材管道。各種管材的熔點、強度、塑性、膨脹系數等不同，其焊接特性不同，選擇施焊時的焊接方法、焊縫坡口及其焊接設備等都有所區別。比如，鋁鎂合金管材焊接時，由于熔點較低焊縫易產生氧化物夾渣、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，焊接方法選擇對稱焊、單面焊雙面成型等。同時，準備相應措施科學合理控制焊接風速、施焊環境溫度和濕度等，確保管道焊縫焊接過程中的質量。

2 焊接特點

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

2）焊接質量要求高，不同級別的壓力管道相應焊縫的質量要求不同，對焊工的焊接技能和施焊項目等有嚴格要求，焊工資格要求高。

3）施焊前必須根據《焊接工藝評定報告》編制《焊接工藝規程》，指導焊接作業過程。

4）安全風險大，安裝過程中存在密閉空間、動火、高空、交叉、觸電等高危險作業，管控壓力大，難度大。

3 管控要點

3.1 人員管理

選擇優秀的焊接管理和作業人員是確保制氧工程壓力管道焊接質量的首選，充分發揮人的能動性，明確保證焊接質量的技術要求和操作要領，實行PDCA循環的動態管理。

然而，在國際單位制7個基本量中，千克是目前唯一依靠實物基準進行復現的。實物基準往往容易受到環境的影響，在長期穩定性方面存在局限性。

為確保焊接質量，必須選擇有焊接理論知識和有焊接經驗的人員進行焊接管理，負責焊接工藝評定，編制焊接技術措施，指導焊接作業，參與焊接質量檢查和焊接技術處理。焊接人員應滿足《特種設備焊接操作人員考核細則》規定，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。對于焊接人員須建立焊接檔案，并定期組織培訓考核強化提升焊接技能。

焊接時，做好焊接人員標識，確保與焊接質量記錄一致。無損檢測人員須經考核有相應資格和權限，以確保焊縫質量的有效性。

3.2 焊接設備

壓力管道焊接設備有交（直）流電弧焊機和氬弧焊機等，具有結構簡單，便于移動，價格低廉，保養和維護方便，使用方法簡單靈活，適應性強等特點。可行時，選擇直流弧焊機，焊接電流穩定，焊接質量高。

焊接設備使用前，必須預先檢查并確認接地裝置的安全性和可靠性，調整好極性、電壓、電流等，同時防雨、防潮、防曬、防砸等相關措施到位，并有監護人員和動火證，以便確保焊接質量的同時保障安全作業。使用時，焊接設備應確保處于良好狀態，以便保證各焊接工藝參數能準確執行。另外，焊接設備須設專人負責管理，合理進行有效保養、維護，定期進行檢定和校驗，做好各種記錄，確保焊接設備的使用安全性和合規性。

3.3 焊接材料

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

現場焊接材料管理必須安排專人負責，并應具備相應基本知識。負責焊接材料的入庫驗收、保管、烘干、發放、回收等，并分類堆放，做好標識，確保焊接材料質量證明書齊全、有效。同時，建立焊接材料的發放、使用和回收臺賬。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，保護氣體必須保持干燥，以便保證壓力管道的焊接質量。

3.4 施焊環境

1）焊接環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，電弧焊風速要小于8m/s，氣保焊風速要小于2m/s。

3）焊接電弧1米范圍內相對濕度應保證。

5）當施焊環境溫度低于0℃時，宜對壓力管道進行焊前預熱。

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氣體進行氣保焊，利用氣流減少熔渣，使熱影響區窄，焊后變形小，提高壓力管道焊接質量。

焊接之前，必須做好焊接技術方案，并組織進行安全和技術措施后交底、簽字形成記錄。同時，編制《焊接工藝規程》提出焊接要求指導焊接。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實施壓力管道的焊接。

焊接時，要求焊工、焊接設備、焊材和環境等達到壓力管道焊接條件，確保焊縫的焊接質量。同時，安排焊接技術、安全管理等相關人員進行現場監護，并做好動火防護措施。

焊接完成后，針對不同級別壓力管道焊縫的不同質量要求，組織進行對焊縫的無損檢測，檢驗不合格時必須返修后重新檢測。執行《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》（GB 50236-2011）。

3.6 焊接安全

1）施焊前必須進行安全技術交底，進行危險源辨識并制定有效防護措施。

2）焊工必須進行危險作業員工體檢，并體檢合格。施焊時，戴好護目鏡，穿好焊接工裝，做好安全防護。

3）焊接時須實行人工監護，并辦理動火手續。

4）密閉空間施焊時，做好監護、通風、降溫等措施，防止作業人員窒息、中暑等。

5）高處焊接作業時，必須設置并固定好生命繩，系掛好安全帶。

6）臨時用電必須執行《施工現場臨時用電安全技術規范》（JGJ46-2005）的規定。

4 結束語

焊縫使管道元件連成一體，獨立運行，確保焊縫質量是壓力管道安全運行的重要條件，只有嚴格控制焊接過程管理，采取有效措施和方法，做好重點管控，才能有效確保焊接質量，提升壓力管道運行的安全性。

[1]TSGZ6002-2010特種設備焊接操作人員考核細則[S].

[2]GB 50236-2011現場設備、工業管道焊接工程施工規范[S].

[3]NB/T 47015-2011壓力容器焊接規程[S].

[4]JGJ46-2005施工現場臨時用電安全技術規范[S].

[5]建設工程技術與計量,2013.