化工工藝管道安裝質量控制和技術管理

袁崢嶸(安徽華東化工醫藥工程有限責任公司，安徽 合肥 230081)

0 引言

化工產品與人們的生產、生活有著緊密的聯系，在為人們的衣食住行提供支持的同時，改變著人們的生活方式。化工產品的生產，使用的原材料多數是易燃、易爆、有毒或有腐蝕性的物質，而且這些原材料多數是在高溫、高壓(負壓)工況的條件下運行。這些危險因素和苛刻條件的存在，使得化工企業在生產過程中，保證化工裝置的安全性顯得尤為重要。而在化工企業前期的建設過程中，管道安裝是主體專業，其安裝對裝置的總投資、裝置風格、外觀、操作、檢修和安全均有重要的影響。因此，進一步強化安裝質量控制和管理，以達到安全、長期、高效、穩定的運行就顯得尤其重要。另外，管道還存在種類多、材料品種復雜的情況，大大加劇了在焊接、無損檢測、試壓試漏、防腐、絕熱施工等工作中的難度性，且這些工作都有著自身的特殊要求，對此，必須予以充分的重視。這就對從事管道安裝和技術管理的人員提出了更高層次的要求和標準，既要有專業理論知識，也要有豐富的實踐經驗，從而才能更好地保障實際的質量和效率。本文結合工作實際，探討了化工工藝管道安裝質量控制和技術管理問題。

1 管道安裝前期條件

在化工企業的建設過程中，管道的安裝必須具備以下條件：(1)建設項目行政手續合法、齊全；(2)包括施工圖說明、管道數據表、管道布置圖、管道軸測圖、管架表、彈簧支吊架表、管道安裝材料表、管道綜合材料表等工藝管道施工圖由符合資質條件的設計單位設計完成；(3)施工現場人員生活、道路運輸、倉儲條件及水、電、氣等公用工程條件滿足施工需要；(4)建構筑物主體工程結束，設備已就位并固定；(5)施工組織健全，人員配備齊全、充足。尤其是焊接、無損檢測及吊裝等特種作業人員要持有在有效期內的合格特種作業證[1]。

2 管道安裝組織管理

眾所周知，管道管材種類復雜繁瑣，由于實際的生產期間存在著操作壓力、溫度以及介質腐蝕性的區別，為保證生產安全，所使用的管材也要根據實際情況決定。管材種類主要有碳鋼、不銹耐酸鋼、合金鋼等金屬與非金屬材質，與管材相應的管件和閥門類型眾多，在實際管道安裝環節需加強組織管理工作。與此同時，管道安裝組織管理就是根據工程量、工程技術難度、對工期的要求及建設單位的相關要求，合理調配安裝項目負責人、技術人員、質量控制人員及各工種作業人員，以保證按工期要求，保質保量的完成化工工藝管道安裝工作。此外，提前確定管道安裝施工方案，在項目施工前根據現場實際情況規劃設計安裝方案，通過現有的資源綜合分析，盡可能以最快的速度完工[2]。比如人力方面，結合施工工序復雜性，對施工工種、人力設備等情況，提前安排管道材料，防止施工時因此耽誤施工進程。最后還需確認現場施工設備，確保設備可以安全投入施工，以此為前提通過合理的安排提高管道施工效率，縮減管道施工成本[3]。

3 管道安裝質量的影響因素

管道系統是指用以輸送、分配、混合、分離、排放、計量或截止流體流動的管道組成件總成，是指用于連接或裝配成壓力密封的管道系統機械元件，包括管子、管件(管道組成件的一個類別，通常包括彎頭、三通、異徑管、管帽、翻邊短節和活接頭等)、法蘭、墊片、緊固件、閥門、安全保護設施以及諸如膨脹節、撓性接頭、耐壓軟管、過濾器、管路中的儀表(如孔板) 和分離器等。

除管道組成件外，還包括管道支承件。管道支承件是將管道荷載，包括管道的自重、輸送流體的重量、由于操作壓力和溫差所造成的荷載以及振動、風力、地震、雪載、沖擊和位移應變引起的荷載等傳遞到管架結構上去的元件。它分為固定件和結構附件兩類：

(1) 固定件(fixture)：包括懸掛式固定件、如吊桿、彈簧吊架、斜拉桿、平衡錘、松緊螺栓、支撐桿、鏈條、導軌和固定架，以及承載式固定件，如鞍座、底座、滾柱、托座和滑動支座等；

(2)結構附件(structural attachments)：指用焊接、螺栓連接或夾緊方法附裝在管道上的元件，如：吊耳、管吊、卡環、管夾、U 形夾和夾板等[4]。

這些組成件及管道支承件種類較多。而且制造這些管道組成件及管道支承件所用的材料有鑄鐵、結構用碳素鋼、優質碳素鋼、耐腐蝕不銹鋼、耐高溫不銹鋼、低溫碳鋼和低溫鎳鋼、合金鋼、鈦、鎳、鋁材、玻璃、陶瓷及工程塑料等也多種多樣。要把這些多種多樣的材料制造的管道組成件及管道支承件通過螺紋、焊接、法蘭組對、冷熱加工、熱熔或粘連的方法與各種設備組成滿足易燃、易爆、有毒或有腐蝕性的物質在高溫、低溫、高壓、負壓工況的條件下安全、平穩、經濟運行的系統，期間面臨的不利因素是較多的。具體可以概括為如下方面：

(1)安裝的管道組成件和管道支承件的材料是否滿足工作條件；

(2)選用的管道組成件和管道支承件的種類是否正確；

(3)與動設備、有沉降設備連接或在高低溫應力、大跨度及疲勞工況下運行的管道系統的剛度、柔性、強度是否滿足工作條件的要求；

(4)安裝采用的加工方法及加工技術是否符合國家標準、技術規范的要求；

(5)制造完工的管道系統的無損檢測、防腐蝕和絕熱施工的質量控制問題。

4 管道安裝質量影響因素的控制

上面分析了管道安裝質量造成不利影響的因素。這就要求安裝人員在作業過程中，要解決好這些問題，具體方法是：

(1) 要保證安裝的管道組成件和管道支承件的材料滿足工作條件的要求，主要有：安裝前，項目負責人要組織技術人員對業主提供的工藝管道施工圖要仔細復核，尤其對管道數據表中管道的分級是否正確、對GC1 級高危險性管道及其組成件的選材是否正確要認真復核，發現問題或存疑之處，要將情況及時反饋給建設單位，以便聯系設計單位出具變更單或解答存疑之處，不能帶著隱患施工。材料入場之前需要按照規定進行檢查驗收，同時按相應比例進行抽樣檢測，驗收合格后將合格證與檢測報告提交給監理人員，監理工程師對材料驗收分析，嚴禁任何不符合要求的材料入場。

按變更后的管道安裝材料表、管道綜合材料表采購符合制造資質單位生產的產品，存入倉庫并歸類、登記造冊、建檔[5]。在保存期間，注意金屬材料的防銹、防止碳鋼與合金鋼接觸而造成合金鋼的污染及焊接材料的保溫防潮工作。

施工人員根據編制的施工任務單領取當天需要使用的材料，并經質量控制人員復核確認；施工人員領取當天需要使用的材料后，要妥善保管，不要與其他相似材料混淆。如果當天因故沒有使用，要交回倉庫保管，以免遺失、污染或與其他相似材料混淆。

(2)要保證選用的管道組成件和管道支承件的種類正確，必須按經復核、變更后的管道施工圖領用。施工人員領取當天需要使用的管道組成件和管道支承件后，要妥善保管，不要與現場其他施工班組的相似材料混淆而造成安裝事故。如果當天因故沒有使用，要交回倉庫保管，以免遺失、污染或與其他相似材料混淆。

(3)要保證與動設備、有沉降設備連接或在高低溫應力、大跨度、及疲勞工況下運行的管道系統的剛度、柔性、強度滿足工作條件的要求，施工前，技術人員要向施工班組進行技術交底，提醒施工班組注意這些有特殊要求的管道支撐的結構、選材、加工尺寸精度、間距等要嚴格按圖施工。

(4) 要控制安裝采用的加工方法及加工技術符合國家標準、技術規范的要求，主要是焊接加工方法及加工技術的控制，因為在實際的管道安裝施工過程中，焊接的加工方法適用性寬，使用最廣泛，而且技術要求嚴格[6]。它主要包括焊接工藝評定和焊接人員技能評定；編制焊接工藝規程；焊接材料的選用、驗收、保管、標記識別等；焊接環境的控制；母材的沖擊實驗、切割、開坡口；坡口清理、組隊后焊接和焊后熱處理等工作。

這個過程需要注意的有：承壓管道件的焊接均應采用經評定合格的焊接工藝并有合格的焊接人員施工。否則，經設計單位和業主同意，在施工單位掌握焊接材料性能、有同類材料施工經驗和有其他單位相同材料的焊接工藝評定的情況下，可以采用對預焊接工藝規程進行技術評審的方式替代焊接工藝評定。管道焊接施工前，應根據焊接工藝評定報告編制焊接工藝規程，具體規定焊接方法及操作類型；焊接接頭坡口的形式、尺寸和加工要求；焊接接頭母材的標準號、型號、尺寸及相關要求；焊接材料的標準號、型號、牌號、規格和烘干要求；焊接位置及方向；預熱及焊道間溫度控制要求；焊后熱處理要求，包括熱處理溫度、保溫時間、升、降溫速度、加熱方式、測量和控制方式等內容；保護氣的種類、成分、流量要求；焊接電特性及工藝參數等內容。

焊接材料要符合設計文件和相關標準要求；焊接材料要有質量證明文件并按要求控制保存的溫濕度；焊接材料在切割及使用期間均要保持識別標記，杜絕錯用。

焊接環境的控制，就是要保證施工環境中溫度、濕度、風速、照明度等條件滿足控制焊接質量的要求。

母材的沖擊實驗執行設計文件的要求；母材開坡口，碳鋼和碳錳鋼可以采用機械加工和火焰切割法制備坡口，切割后要采用機械加工或打磨法去除表面熔渣和影響焊接質量的表面層；低溫鋼和合金鋼宜采用機械加工方法切割和制備坡口；不銹鋼和有色金屬宜采用專用砂輪片切割和制備坡口；設計文件或相關標準要求對坡口表面提出無損檢測要求的，無損檢測和缺陷處理要在施焊前完成。

坡口清理是指對焊接坡口和內外表面，應在焊接施工前去除油漆、油污、銹斑、熔渣、氧化皮及其他有害物質，以防止在焊接高溫條件下，這些物質汽化的微粒滲入焊接結構中，破壞焊接接頭的強度。組隊主要是指對不等厚的焊接坡口采用規定的形式進行削薄后再焊接，以控制錯邊量，保證焊接強度。

焊接工序的質量控制，工程質量與企業發展密切相關，管道在安裝期間所有工序都要對質量加以把控，這是整個流程的核心工序，需要對焊接的全過程加以把控。焊接之前需要熟悉焊接流程，掌握具體的操作規范，施工期間做好焊接順序的標記，再將標記好的焊接順序相互對應，防止管道混亂。一旦管道焊接錯誤，這將會直接影響工程施工進展，所以應加強質量檢查與質量管理，在對管道進行熱處理后，完成焊接，必須進一步加強對壓力承受度和管道密閉性檢測的分析，同時記錄好檢測數據，對整個焊接工序的施工過程進行監督，保證各方人員權益，且所有檢測數據都能為其他工作的開展提供重要參考。焊接的具體操作是質量控制點，質量控制的關鍵是嚴格執行焊接工藝規程。作業過程中要考慮到焊縫的位置設置、補強圈的面積及與母材的貼合問題、焊角高度、對封閉管段及固定位焊縫的確定和焊縫的返修處理問題都要有預案或記錄文件。

焊接前的預熱和焊后熱處理都要符合設計文件的要求，設計文件無要求的，要按照碳鋼及碳錳鋼，低、中、高合金鋼，馬氏體不銹鋼，低溫鎳鋼和高鎳鋼等材料類別按規范要求進行預熱和焊后熱處理。焊前的預熱和焊后熱處理溫度應采用測溫筆或熱電偶等方法測量并記錄。熱處理后要測量焊縫及熱影響區的硬度，有標準號的材料按規范要求的數值控制硬度值。否則，焊縫及熱影響區的硬度值不得大于母材硬度值的1.25 倍。熱處理后，如果又進行焊接返修、彎曲、成型加工的焊縫，要重新進行熱處理。

螺紋加工主要是注意螺紋形式和螺距及其長度等方面內容。螺紋切削主要是使用特定刀具與磨具在管道工件上加工螺紋，常見的螺紋加工主要有螺紋切削、磨削加工螺紋等方法，不同螺紋加工使用的場景不同，比如管道外螺紋加工一般會用到套絲機，鋼管與鍍鋅管外螺紋加工也需要使用好套絲機裝置。

冷熱彎管施工主要是加熱溫度和彎管不圓度、褶皺和加工減薄量的控制。

(5)制造完工的管道系統的防腐蝕、絕熱工程和無損檢測的質量控制主要考慮以下方面：防腐蝕的施工質量控制，主要是注意隱蔽工程的防腐蝕質量，因為隱蔽工程的防腐蝕質量出現問題后，修補工作量大而且不方便；另外要注意防腐蝕涂層間的相容問題及考慮陰極保護法對環境雜散電流的防護問題。

絕熱工程的施工質量控制，主要是最外防護層選擇翻邊接口形式和順雨水流向上位壓下位搭接的位置問題。

無損檢測因涉及放射線污染問題，一般委托專業公司施工。相關工作人員要做好放射線檢測施工期間，無關人員撤離到安全區，以防人身安全事故；可能接觸放射線的人員做好防護工作事項。

5 管道安裝技術管理

從當前的實際現狀來看，管道安裝技術管理工作貫穿在安裝前、安裝期間和安裝結束后3 個重要時期，必須予以充分的重視。

在安裝前，技術管理工作內容包括3 個方面內容：一是搜集安裝施工圖集、安裝技術規定、安裝質量監管規定、安全作業規定的技術資料；二是根據工程量、工程技術難度、對工期的要求及建設單位的其他要求、合理調配各類人員情況，編制安裝施工組織方案、技術施工方案、質量控制方案及安全、環保和衛生控制方案，以保證按工期要求，完善質量工作；三是復核業主或設計單位提供的各類施工圖紙資料。根據復核結果，請設計單位補充缺失、遺漏的資料；變更不符合標準規范要求的內容，并將變更單存檔及妥善保管；解答不明白或有疑問的問題。

在安裝期間，技術管理工作內容包括3 個面內容：一是收集、建檔、保管采購各種管件和施工材料的質量證明文件；二是將前期編制的安裝施工組織方案、技術施工方案、質量控制方案及安全、環保和衛生控制方案向施工人員交底并監督執行；三是及時根據施工進度，記錄施工技術資料，并整理、歸類、建檔、妥善保管。

安裝結束后，技術管理工作內容是根據安裝期間技術管理工作記錄、整理、建檔的施工技術資料，按行政監管和技術儲備的目的，編制、填寫各類文件、資料。

6 結語

本文從管道安裝前期條件、安裝組織管理、管道安裝質量影響因素分析、以及質量影響因素的控制和安裝技術管理5 個方面探討了質量控制和技術管理的問題。可以看出，相關人員的專業性、管理能力、綜合素養是至關重要的。

因為篇幅所限，主要探討的是金屬材料的管道安裝質量控制和技術管理的問題，玻璃、陶瓷、塑料和樹脂等有機材料的方面的問題幾乎沒有涉及，但隨著我國經濟、社會的發展，人們物質文化生活水平的提高，其需求量也正呈現逐步上升的趨勢，故而涉及玻璃、陶瓷、塑料和樹脂等有機材料也會越來越多，這方面的技術發展動態也需要我們多加關注。