壓力管道焊接質(zhì)量控制與監(jiān)督

張曉鵬，饒旻久，梁 鵬

中國石油長慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心 （陜西 西安 710018）

壓力管道屬于特種設(shè)備范疇，用于輸送一些可燃、易爆、有毒、有腐蝕性的特殊物質(zhì)。壓力管道在石油天然氣行業(yè)發(fā)揮著舉足輕重的作用，其安裝質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著管道的運(yùn)行安全。壓力管道安裝工程質(zhì)量控制的核心就是管道焊接。由于油氣田管道項(xiàng)目具有建設(shè)周期短、管道壓力高、施工環(huán)境差、管材種類多、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)高等特點(diǎn)，給管道焊接質(zhì)量控制與監(jiān)督管理帶來了難度。針對(duì)壓力管道材質(zhì)的焊接性能與施焊環(huán)境，制定相適應(yīng)的焊接工藝評(píng)定，充分掌握焊接母材的性能，確定影響性能的因素、制定預(yù)控措施，嚴(yán)格控制關(guān)鍵工序，落實(shí)工藝紀(jì)律，保持可能產(chǎn)生的接頭完整性缺陷和接頭的使用性缺陷始終處于可控范圍內(nèi)。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 焊接設(shè)備與材料

1.1.1 焊接設(shè)備

油氣田壓力管道建設(shè)屬于野外施工，主要表現(xiàn)在施工現(xiàn)場不固定、施工環(huán)境復(fù)雜、施工條件差、焊接操作位置多變等方面，焊接設(shè)備需要隨著作業(yè)地點(diǎn)的改變不斷移動(dòng)，這就對(duì)焊接設(shè)備的質(zhì)量、體積、抗震等方面有所要求。油氣田管道建設(shè)多采用20#鋼、L245、L360等材質(zhì)，管道焊接施工中使用的焊接設(shè)備主要適合于纖維素焊條、低氫焊條和自保護(hù)藥芯焊絲的逆變式直流電源。壓力管道焊接所用焊接設(shè)備是否完好，能否達(dá)到規(guī)定的性能參數(shù)，對(duì)焊接接頭質(zhì)量有較大的影響。設(shè)備應(yīng)由專人保養(yǎng)維修，電流表和電壓表應(yīng)在檢定有效期內(nèi)。從現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)施工單位使用焊接設(shè)備完好率差，不能準(zhǔn)確地控制焊接過程電流和電壓參數(shù)，保證焊接質(zhì)量。

1.1.2 焊接材料

焊接材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，焊接材料進(jìn)場驗(yàn)收主要查看包裝外觀、質(zhì)量證明書、檢驗(yàn)報(bào)告，并核查制造標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)項(xiàng)目、性能參數(shù)等是否滿足使用要求。焊材管理員定期檢查并記錄庫房干濕度，并對(duì)焊材的保管、烘干、發(fā)放與回收做好詳細(xì)記錄，確保焊接材料的正確使用，防止錯(cuò)用現(xiàn)象發(fā)生。從現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn)，油氣田管道施工中焊接材料多數(shù)管理混亂，存在未經(jīng)驗(yàn)收使用于工程，使用部位不清，質(zhì)量證明書檢驗(yàn)項(xiàng)目缺項(xiàng)，制造標(biāo)準(zhǔn)過期，焊接材料識(shí)別標(biāo)志模糊，焊接材料未按標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，無烘干、保管、發(fā)放與回收記錄等問題。

1.2 組對(duì)方式

管道組對(duì)的坡口型式、焊接位置、組對(duì)間隙、錯(cuò)邊量等應(yīng)符合焊接工藝規(guī)程要求。國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50369—2014《油氣長輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、GB 50819—2013《油氣田集輸管道施工規(guī)范》、GB 50540—2009《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范規(guī)定（2012版）》[1]規(guī)定，壓力管道組對(duì)應(yīng)采用對(duì)口器，但油氣田集輸管道多為Φ22 mm～Φ219 mm小口徑管道，無法采用管道對(duì)口器時(shí)，現(xiàn)場管道組對(duì)應(yīng)采用定位焊。目前，Φ219 mm以下管道組對(duì)時(shí)，現(xiàn)場基本采用點(diǎn)焊組對(duì)，且點(diǎn)焊位置分布不均，易造成根部裂紋、夾渣以及焊縫應(yīng)力集中，焊接工藝規(guī)程無定位焊組對(duì)及定位焊長度與厚度要求等問題。

1.3 焊接工藝評(píng)定報(bào)告

焊接工藝評(píng)定報(bào)告內(nèi)容應(yīng)齊全，至少包括：焊接方法、接頭形式、母材牌號(hào)及類（組）別、焊接材料、焊接位置、預(yù)熱及熱處理等，焊接工藝規(guī)程是根據(jù)焊接工藝評(píng)定報(bào)告，并結(jié)合工程實(shí)際制定的指導(dǎo)管道焊接的技術(shù)文件[2]。油氣田壓力管道焊接方法大多為氬弧焊+手工電弧焊或氬弧焊。施工現(xiàn)場采用的焊接工藝規(guī)程存在未按管道壁厚、材質(zhì)類（組）別、焊接位置等編制要求，焊接電流、電壓及焊接速度等參數(shù)范圍不能有效指導(dǎo)焊工操作，焊接工藝評(píng)定采用的標(biāo)準(zhǔn)不符合設(shè)計(jì)文件要求，焊接工藝規(guī)程無支持的焊接工藝評(píng)定報(bào)告，焊接工藝評(píng)定未向監(jiān)理報(bào)審等情況。

1.4 預(yù)熱與層間溫度控制

壓力管道安裝多處于野外，溫度、濕度多變，焊縫周圍溫度分布不均勻，焊接熱影響區(qū)易產(chǎn)生淬硬的馬氏體組織，焊縫金屬脆性變大。焊前預(yù)熱可以消除焊口周圍濕度，減少坡口兩側(cè)母材與焊縫區(qū)的溫差，最大限度的緩解由于溫度變化引起的焊縫應(yīng)力集中，提高焊接質(zhì)量。壓力管道焊接多數(shù)為多層焊，多層焊應(yīng)連續(xù)施焊，但現(xiàn)場常遇有中斷施焊情況，必須采取適當(dāng)?shù)谋仡A(yù)熱措施，焊接時(shí)重新預(yù)熱至焊接工藝評(píng)定規(guī)定100～120℃[3]。從現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)施工單位壓力管道焊接存在焊前未預(yù)熱，施焊中斷層間焊道未加熱，加熱器具、溫度儀現(xiàn)場未配備等問題。

1.5 焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)

壓力管道焊縫的外觀質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定，油氣田管道焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)文件對(duì)焊縫外觀質(zhì)量與無損檢測比例、方法、合格等級(jí)有明確要求，且焊縫無損檢測應(yīng)在外觀質(zhì)量檢驗(yàn)合格后進(jìn)行。從現(xiàn)場質(zhì)量監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn)，焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)存在焊縫外觀質(zhì)量未驗(yàn)收即委托無損檢測、無損檢測抽檢比例與方法不具有代表性和覆蓋面等問題。

2 質(zhì)量控制

2.1 管道組對(duì)

管道組對(duì)是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵工序，對(duì)于油氣田小口徑集輸管道、工藝管道，不能采用內(nèi)、外對(duì)口器組對(duì)的管道焊口，應(yīng)采用定位焊進(jìn)行組對(duì)。定位焊應(yīng)由焊接同一焊口的焊工進(jìn)行施焊，所用焊材與正式根焊焊接相同，工藝條件與正式焊接相同，定位焊的焊縫長度為6～20 mm、點(diǎn)數(shù)2～4點(diǎn)，且焊縫厚度不超過壁厚的2/3[4]。組對(duì)定位完成后應(yīng)按焊接工藝規(guī)程對(duì)組對(duì)間隙、錯(cuò)邊量、平直度等進(jìn)行檢查，以保證定位焊縫無裂紋、氣孔、虛焊等缺陷。

2.2 管道焊接過程控制

1）焊工應(yīng)取得國家相應(yīng)部門頒發(fā)的特種設(shè)備操作人員資格證書，方可從事工作范圍與資格證項(xiàng)目相符的作業(yè)，并經(jīng)上崗考試合格后方可作業(yè)。

2）焊接設(shè)備的性能應(yīng)滿足焊接工藝要求，并具有良好的工作和安全性能。焊接設(shè)備的電流表、電壓表等儀器儀表，以及規(guī)范參數(shù)調(diào)節(jié)裝置應(yīng)當(dāng)定期檢定和效驗(yàn)。

3）焊接用氣體、焊絲、焊條等焊接材料使用前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢查和驗(yàn)收，除了滿足焊接工藝規(guī)程外，還應(yīng)有必要的質(zhì)量證明及相應(yīng)工藝性能和力學(xué)性能的復(fù)檢報(bào)告。

4）管道焊接前，應(yīng)根據(jù)評(píng)定合格的焊接工藝評(píng)定報(bào)告和工程實(shí)際編制焊接工藝規(guī)程，焊接工藝規(guī)程是指導(dǎo)焊工按照所規(guī)定的焊接方法、焊接材料、組對(duì)參數(shù)、接頭型式、工藝參數(shù)及預(yù)熱措施等操作，且應(yīng)具有可操作性。在焊接過程中，每個(gè)焊道施焊工藝參數(shù)應(yīng)由質(zhì)檢員做好記錄，每個(gè)焊道施焊完，應(yīng)進(jìn)行打磨清理，層間溫度滿足焊接工藝評(píng)定報(bào)告規(guī)定溫度，且預(yù)熱范圍應(yīng)為坡口中心兩側(cè)各不小于25 mm[5]。在整個(gè)焊接過程中，只要能保證被焊區(qū)域的足夠溫度（包括采取的焊前預(yù)熱、層間加熱、緩冷等手段），就可順利地進(jìn)行焊接，獲得合格焊接接頭。

5）施焊環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量有直接影響。對(duì)施工現(xiàn)場的焊接環(huán)境應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格控制。當(dāng)施焊環(huán)境區(qū)域處于風(fēng)速超標(biāo)、雨雪天氣、大氣濕度超過90%、溫度低于焊接工藝評(píng)定規(guī)定溫度時(shí)，應(yīng)采取有效保護(hù)措施，保證焊工技能操作不受影響。

2.3 管道焊縫檢驗(yàn)

2.3.1 焊縫外觀檢查

焊縫表面質(zhì)量的檢驗(yàn)應(yīng)在無損檢測與管道試壓前進(jìn)行100%的外觀檢查。外觀質(zhì)量應(yīng)采用焊縫檢驗(yàn)尺進(jìn)行測量并符合GB 50819—2013《油氣田集輸管道施工規(guī)范》、GB 50540—2009《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工規(guī)范》、GB/T 31032—2014《鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收》等標(biāo)準(zhǔn)的具體要求。外觀合格的標(biāo)準(zhǔn)焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和夾渣等缺陷。

2.3.2 無損檢測

焊縫無損檢測應(yīng)在外觀質(zhì)量檢查合格后進(jìn)行，無損檢測人員應(yīng)按檢測指令對(duì)焊縫進(jìn)行檢測。無損檢測方法的選取、檢測比例及特殊焊口（穿越、連頭及彎管彎頭焊口）檢測覆蓋面、合格等級(jí)等應(yīng)符合有關(guān)施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)文件要求。當(dāng)采用射線檢測方法抽檢時(shí)，應(yīng)對(duì)每一個(gè)焊工或流水作業(yè)組每天施焊焊縫按比例進(jìn)行抽檢，固定管口的抽檢不得少于一個(gè)焊口，抽檢的焊口應(yīng)由監(jiān)理工程師在現(xiàn)場指定。無損檢測報(bào)告內(nèi)容應(yīng)與實(shí)際相符，無損檢測報(bào)告應(yīng)及時(shí)出具，且應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。檢測結(jié)果應(yīng)符合所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，質(zhì)量監(jiān)督抽查數(shù)量應(yīng)符合《石油天然氣建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督工作程序》有關(guān)要求，核查檢測工作的準(zhǔn)確性。

2.3.3 最終檢驗(yàn)

最終檢驗(yàn)是在壓力管道所用材料的檢驗(yàn)、試驗(yàn)已完成，管道安裝的工序檢驗(yàn)、試驗(yàn)已完成，合格且資料齊全，符合要求后的前提下進(jìn)行。壓力管道安裝完畢后，經(jīng)強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)合格，并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完成相應(yīng)試驗(yàn)記錄，并經(jīng)監(jiān)理簽認(rèn)。

2.3.4 焊縫返修

焊縫返修應(yīng)由具有相應(yīng)施焊項(xiàng)目的合格焊工，按無損檢測通知單、焊接返修工藝規(guī)程進(jìn)行返修，根焊焊縫同一部位不超過1次，其他焊縫同一部位的返修不得超過2次。返修前，焊接技術(shù)員會(huì)同質(zhì)檢員、施焊焊工，分析焊縫缺陷產(chǎn)生原因，編制返修工藝卡。返修過程中，質(zhì)檢員要做好詳細(xì)的現(xiàn)場返修記錄。

3 質(zhì)量監(jiān)督

3.1 焊工管理

對(duì)壓力管道焊工管理，施工單位應(yīng)對(duì)每名焊工建立焊工檔案，并根據(jù)施工動(dòng)態(tài)及時(shí)更新、跟蹤、記錄每名焊工的施焊時(shí)間，上崗考試、取證復(fù)證時(shí)間與操作項(xiàng)目、中斷焊接時(shí)間和焊接工藝紀(jì)律等情況，定期統(tǒng)計(jì)焊工焊接一次合格率的監(jiān)督力度，確保焊口的可追溯性。對(duì)于現(xiàn)場焊接操作人員，隨身攜帶焊工證件，定期抽查焊工是否有超資格作業(yè)現(xiàn)象，對(duì)超資格焊接的焊口進(jìn)行100%RT與UT檢測，并列入黑名單管理。

3.2 焊材管理

注重焊接材料的采購、進(jìn)場驗(yàn)收、儲(chǔ)存及使用前的報(bào)批等管理，加大對(duì)焊絲、焊條、焊劑的抽檢力度，并核查焊接材料的質(zhì)量證明書與檢驗(yàn)報(bào)告中化學(xué)成分和力學(xué)性能的參數(shù)。同時(shí)，監(jiān)理工程師應(yīng)對(duì)進(jìn)場焊材嚴(yán)格做好平行檢驗(yàn)，杜絕以次充好與未達(dá)到設(shè)計(jì)文件和質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的不合格材料進(jìn)入施工現(xiàn)場。

3.3 焊接工藝評(píng)定

對(duì)焊接工藝評(píng)定的覆蓋范圍、評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)定報(bào)告的編制、審核及報(bào)驗(yàn)等環(huán)節(jié)、焊接工藝執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督檢查，并核查焊接工藝評(píng)定單位的能力、借用評(píng)定報(bào)告的授權(quán)書、焊工施焊項(xiàng)目。

3.4 焊接過程監(jiān)督

對(duì)施工過程焊接工藝紀(jì)律的控制，焊接工藝規(guī)程的執(zhí)行，焊縫外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督抽查。焊縫外觀質(zhì)量監(jiān)督抽查比例應(yīng)為0.5‰，且應(yīng)具有覆蓋性，重點(diǎn)抽查連頭口、死口、與管件相連的焊口等特殊口，核查無損檢測抽查時(shí)機(jī)、比例及檢測委托是否符合規(guī)范要求。

4 結(jié)束語

通過對(duì)壓力管道焊接質(zhì)量控制與質(zhì)量監(jiān)督的現(xiàn)狀分析，從管道組對(duì)、管道焊接過程控制、焊縫外觀檢查、無損檢測、焊縫返修、焊縫檢驗(yàn)等方面進(jìn)行了質(zhì)量管理方法的探索，提出了相應(yīng)措施。結(jié)合對(duì)施工與監(jiān)督管理方法的總結(jié)，形成了壓力管道焊接質(zhì)量控制的管理經(jīng)驗(yàn)，可為今后壓力管道施工與監(jiān)督起到一定的借鑒作用。