石油天然氣場站壓力管道的焊接及質(zhì)量管控

謝剛剛(中國石油天然氣第一建設(shè)有限公司，河南 洛陽 471000)

0 引言

天然氣場站壓力管道作為場站的血管，它的正常生產(chǎn)運(yùn)行與天然氣企業(yè)體質(zhì)增效上產(chǎn)能緊密相關(guān)，從而使得前期管道的安裝技術(shù)顯得尤為重要，無論從前期管材的檢驗(yàn)還是焊接過程的技術(shù)質(zhì)量把控，相關(guān)單位必須要有針對性的實(shí)施方案予以支持，同時(shí)還應(yīng)滿足相關(guān)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范才能從根本上保障壓力管道的安裝質(zhì)量。現(xiàn)階段，壓力管道的研發(fā)和應(yīng)用十分迅速，管道的安全性生產(chǎn)往往與企業(yè)的信譽(yù)和人生安全緊密相連，相關(guān)部門必須制定相應(yīng)措施，保障壓力管道運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性[1]。

1 天然氣場站管道焊接概述

1.1 焊接工藝繁雜

石油天然氣場站中的管道涉及到的工藝繁多，在操作過程中較為復(fù)雜。比如在天然氣增壓站，不同的單元所應(yīng)用材料相對混雜，為了確保不同材料與焊材的正確匹配，需要根據(jù)焊評制定合理的焊接工藝規(guī)程，從而造成焊接工藝的繁雜。

1.2 施工環(huán)境氣候特點(diǎn)的客觀影響

在天然氣場站建設(shè)中，場站建設(shè)多為露天施工，施工工期較長，尤其在南方地區(qū)，雨季持續(xù)時(shí)間較長，雨季汛期施工對焊接質(zhì)量的要求更加嚴(yán)格。例如高溫天氣和雨季施工過程中，要根據(jù)環(huán)境氣候特點(diǎn)對焊接工藝進(jìn)行合理化的調(diào)整，從而更好的保證石油天然氣場站管道焊接質(zhì)量。

2 天然氣場站焊接過程

2.1 注重專業(yè)焊接設(shè)備的保證

工欲善其事必先利其器，在場站施工中，為了更好地保證管道焊接質(zhì)量和性能，需要合理地選擇相關(guān)焊接設(shè)備，專業(yè)有效地焊接設(shè)備是焊接作業(yè)有效開展的必要保障。在實(shí)際場站施工過程中，焊接設(shè)備由于缺乏常態(tài)化的管理，設(shè)備的許多功能已經(jīng)老化，在實(shí)際的操作過程中，設(shè)備不能達(dá)到焊接工藝規(guī)程的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致下一步工序的合規(guī)作業(yè)，例如在現(xiàn)場施工中，焊條烘干箱長期未進(jìn)行復(fù)檢，針對牌號烘干要求較高的焊條烘干溫度較高而達(dá)不到規(guī)范要求，焊接設(shè)備的電流電壓波動(dòng)較大，焊接參數(shù)的把控不易掌握，未能從源頭上發(fā)現(xiàn)問題，導(dǎo)致返修增加，嚴(yán)重影響了焊接質(zhì)量。故在施工過程中相關(guān)人員要加強(qiáng)對焊接設(shè)備的過程記錄，不能單一的考慮主觀問題。

2.2 特殊作業(yè)人員資格審查

焊工是焊接工藝過程的執(zhí)行者，焊工的技術(shù)水平和責(zé)任心直接影響到焊接的質(zhì)量，焊工的素質(zhì)對保證管道的焊接質(zhì)量有著決定性的意義[2]。壓力管道安裝單位要高度重視焊工的技術(shù)管理工作，包括對焊工的入場培訓(xùn)及技術(shù)交底、焊工資格和焊工檔案管理工作，嚴(yán)禁無證施焊及作業(yè)項(xiàng)目與證件不符的情況。

2.3 技術(shù)交底工作過于表面

在進(jìn)行場站管道施工過程中，技術(shù)交底的到位與否，直接對焊工的焊接導(dǎo)向意識有潛移默化的影響。技術(shù)交底無針對性、走形式，導(dǎo)致作業(yè)人員面對模棱兩可的問題時(shí)，一般會(huì)采取經(jīng)驗(yàn)作業(yè)，管理人員難以發(fā)現(xiàn)問題，導(dǎo)致對焊接一次合格率造成影響。

2.4 焊材的發(fā)放回收管控

高峰期作業(yè)人員相對較多，如果沒有及時(shí)建立有效的焊材領(lǐng)用制度，將無法管控焊材的出入，不同批號的焊材缺陷可能是出現(xiàn)焊接質(zhì)量的本身原因，因此焊接材料的回收管控也是影響焊接效果與質(zhì)量的重要問題之[3]。

2.5 忽視焊條烘干工序

現(xiàn)場作業(yè)焊材的烘干往往在時(shí)間上和設(shè)備上都未嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行，對溫度要求較高的焊材容易出現(xiàn)問題，施工現(xiàn)場的焊接材料儲存場所及烘干、去污設(shè)施，應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB/T 3223—2017《焊條質(zhì)量管理規(guī)程》的規(guī)定[4]。

3 石油天然氣場站管道焊接質(zhì)量的管理控制措施

3.1 焊接工藝評定

焊接工藝評定是焊接前的首要工作。在工藝管道焊接施工前應(yīng)對所使用的任何鋼種、焊接材料和焊接方法進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)和評定，并根據(jù)焊接工藝評定結(jié)果編制焊接工藝規(guī)程指導(dǎo)焊接作業(yè)。碳鋼的焊接工藝評定執(zhí)行SY/T 0452—2012 《石油天然氣金屬管道焊接工藝評定》，不銹鋼的焊接工藝評定執(zhí)行NB/T 47014—2011 《承壓設(shè)備焊接工藝評定》。施工單位已有的焊接工藝評定結(jié)果在本工程上應(yīng)用時(shí)，需進(jìn)一步確認(rèn)。

3.2 石油天然氣管道焊接過程控制

(1) 焊前及焊接檢驗(yàn)檢測控制，確保管口表面質(zhì)量、坡口尺寸、對口間隙、錯(cuò)邊量等相關(guān)參數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。

(2) 在作業(yè)的過程中，要對焊縫的形成速度和焊條的融化速度進(jìn)行控制，以免出現(xiàn)焊縫過厚、過寬等缺陷。

(3) 焊接接頭必須打磨，焊道清理干凈后，方可進(jìn)行下一層的焊接，相鄰焊層引弧點(diǎn)應(yīng)相互錯(cuò)開。

(4) 已施焊的焊口宜當(dāng)日完成，未焊完的接頭應(yīng)用干燥、防水、隔熱的材料覆蓋好。次日焊接前，應(yīng)重新預(yù)熱至焊接工藝規(guī)程要求的最低層道間溫度。

3.3 石油天然氣管道焊接過程實(shí)例

寧納線增輸工程DN700天然氣管線在5月初集中出現(xiàn)氣孔缺陷情況，項(xiàng)目部對缺陷及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量分析，避免類似問題重復(fù)出現(xiàn)。

3.3.1 焊材選用方面

天然氣管道根據(jù)焊評焊規(guī)選用焊條為CHE557GX，D3.2 mm。現(xiàn)場第1批焊材為2個(gè)批次，批號：205022，220 kg；194538，80 kg，質(zhì)證書齊全已報(bào)驗(yàn)。第2批焊材5月1日到貨，205118，100 kg，無質(zhì)證書，未報(bào)驗(yàn)，不排除焊材問題的可能性，不同批次的焊材統(tǒng)計(jì)情況如表1所示。

表1 不同批號焊材發(fā)放統(tǒng)計(jì)表

3.3.2 焊條烘干因素

現(xiàn)場烘干使用3臺小型烘干機(jī)，實(shí)際烘干溫度未達(dá)到焊條牌號為CHE557GX的要求，CHE557GX是管道專用細(xì)晶粒鋼焊條，焊條烘干溫度相對其他焊條要求較高，需經(jīng)380～400 ℃烘焙1～2 h，隨烘隨用，故現(xiàn)場不排除焊條烘干的問題。

3.3.3 施焊環(huán)境因素

現(xiàn)場焊接作業(yè)期間天氣良好，風(fēng)力低于2級，現(xiàn)場采取了防曬措施，未采取防風(fēng)措施。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，現(xiàn)場濕度及風(fēng)力均未超出焊規(guī)允許要求。可以排除環(huán)境因素的影響。

3.3.4 焊接工藝的影響

現(xiàn)場下料、加工、組對均按照焊規(guī)執(zhí)行。焊接選用氬電聯(lián)焊，電流設(shè)置為130～150 A之間(焊規(guī)要求為130～160 A)，根據(jù)現(xiàn)場描述基本可以排除電流電壓存在不符的問題，故可以排除焊接電流電壓及焊接方法的影響。

3.3.5 擬定現(xiàn)場分批施焊確定原因

(1)將205022、194538、205118等3批焊條分別取出20 kg；

(2)將3批焊條分開，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行烘干；

(3)分別選用3道焊口，更換經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工進(jìn)行施焊；

(4)焊接完成后進(jìn)行無損檢測，再根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行復(fù)核。

綜合原因分析，主要原因是由于陳舊的焊條烘干箱烘干溫度達(dá)不到焊條牌號為CHE557GX的相關(guān)參數(shù)，焊條烘干不到位，其次是焊工自身原因，綜合考慮來保證焊接合格率。

3.3.6 焊后質(zhì)量控制

為了有效確保石油天然氣管道運(yùn)行期間的質(zhì)量控制，應(yīng)該注重管道焊接后的外觀檢查、無損檢測等工作。焊口外觀檢查和內(nèi)部缺陷檢測符合相關(guān)規(guī)范后，還應(yīng)該根據(jù)設(shè)計(jì)要求對管道進(jìn)行強(qiáng)度和嚴(yán)密性試驗(yàn)。避免因焊接質(zhì)量問題造成天然氣泄漏、爆炸帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

4 石油天然氣管道焊接技術(shù)的應(yīng)用及展望

總而言之，石油天然氣場站管道焊接質(zhì)量控制是一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，在未來我們將不斷地優(yōu)化目前的石油天然氣管道焊接技術(shù)，進(jìn)一步探索新的焊接技術(shù)，也使得相關(guān)焊接技術(shù)人員不斷提高焊接水平。與此同時(shí)，還要對壓力管道的焊接過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，任何一點(diǎn)的紕漏都有可能對日后的投產(chǎn)使用造成一定的威脅，對工程的成本及相關(guān)企業(yè)的榮譽(yù)造成負(fù)面影響，保證管道焊接質(zhì)量，使焊接技術(shù)與工藝更加科學(xué)地實(shí)施，本文立足實(shí)踐，就石油天然氣場站壓力管道的焊接質(zhì)量問題進(jìn)行闡述，從而有效地減少石油天然氣場站中的安全隱患，提高經(jīng)濟(jì)效益。