长输管道组装焊接.

长输管道组装焊接1 导言目前在世界上，长输管道施工管口焊接发展出许多种焊接方法，主要的有向上焊、下向焊、手工半自动焊、气体保护焊、全自动焊、挤压电阻焊等。

在我国值得推广采用的应是下向焊和手工半自动焊，它可以与先进的管子内对口器、吊管机等设备相配合，使长输管道施工可以实现机械化流水作业法施工；它与气体保护焊、全自动焊、挤压电阻焊相比，具有使用辅助设备少、故障率低的优点。

只要搞好焊工培训(一般需1年周期)，其焊接速度和综合效益与后几种焊接方法相比更高，可靠性更强。

目前我国几个大型长输石油管道施工专业化公司已完全掌握了下向焊和手工半自动焊这两种方法，其中一个40人的机械化流水作业线平均每天可以组焊直径610mm的管线600m(约有50个接头)，已达到了国外先进工业化国家的组焊水准。

建立野外焊管基地，把每根管子焊成约24m的“二联管”，其焊接方法有手工焊，手工打底根焊随后各焊道采用埋弧焊一次成形以及全焊道埋孤焊和电阻焊等形式。

对口方法是管子支架上采用外对器或内对器。

其组焊作业的自动化程度由低到高，目前在国外有很多种形式。

二联管的优点是管子可以转动，焊接始终处在平焊位置上，容易保证焊接质量；由于在工棚内做组焊，作业不受天气影响；可以减少工地现场焊接和防腐补口的工作量。

只要是地形条件较平缓应尽量采用“二联管”施工工艺。

我国中石油管道二公司在新疆轮—库输油管线施工中较成功的实现了二联管施工工艺，共投入人员14人，一台日本产埋弧焊角焊机，二台硅整流电焊机，一台吊车，虽然是很简易的二联管作业线，但焊接二联管达60多公里，取得了较好的经济效益。

要提高管线的组装焊接速度和质量，必须采用流水作业施工工艺，其焊接接头可以采用薄层多焊道，每层焊道厚度一般不大于1.5mm，保证焊接缺陷不大于1mm。

根据管直径，每层焊道可以采用2～4名焊工同时施焊，实现了一个管子接头在10分钟之内完成的速度。

这样可以充分的发挥吊管机和其它设备的利用率从而达到提高工效的目的。

流水作业线的关键环节是对口和根焊，应培训和投入最优秀的工人。

对口作业应不少于2台吊管机且分别布置在管子的两侧(其优点在第5章已详细提到)。

在管子对口工序中，我国现有规范规定，对口时对管口不准进行任何形式的锤击修口，这条规定给采用内对口器对口管子带来很大困难，降低了管子对口速度。

美国1994年版APl 标准规定，“在管子对口根焊开始后不准对管口进行校正”。

据此，在根焊施焊前对管子局部错口用紫铜平锤接触管子进行间接锤击校正是可行的，对管口不会造成伤痕和冷工硬化。

在新疆库—鄯输油管线采用了此方法并取得了较好效果。

关于焊口清根，美国APl标准规定每层焊道的溶渣和飞溅物不宜用砂轮打磨，而应使用电动钢丝刷清除，只是要求两名焊工完成的焊缝开始段用砂轮磨去接头处15～ 20mm以防有未焊透缺陷。

对根焊焊道如果用砂轮过度打磨产生高温后急剧冷却会出现根焊道裂纹。

管道干线用的钢管其材质按APl5L标准有X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70等，但不论管线选用何种钢号都应按规范做焊接工艺评定，并椐此认真培训焊工；考试合格后上岗，从而保证焊口质量。

管道施工机械设备正常是保证施工速度和质量的关键因素，应组织流动性专业化的供燃料油和设备维护保养队伍。

这样可以提高工效，降低成本。

2 施工篇工序流程图如下：9.2.1准备工作1)检查上道工序管口清理的质量。

2)检查施工作业带是否平整，顺畅。

3)529mm改装的，必须保证对口器的中心与管子中心重合。

气源的工作压力应大于1.0MPa。

4)每位焊工必须持有本工程的焊接考试合格证，由监理确认后；方能上岗。

5)施工人员应熟悉本工序的施工作业指导书。

6)电焊条的储存和运输应按照厂家的要求执行，规格型号必须符合设计要求。

9.2.2 对口组装1)除连死口和弯头处，管道组装应采用内对口器。

2)对口前应再次核对钢管类型、壁厚及坡口质量，必须与现场使用要求相符合。

3)对口时使用的吊管机数量不宜少于2台。

起吊管子的尼龙吊带宽度应大于100mm，且尼龙吊带应放置在活动管已划好的中心线处进行吊装。

4)管口组装要求：(1)焊后错边量要求≤1.6mm，为防止焊接变形，错口超标，管口组装时应控制错边量≤1.0mm。

(2)对口后，在根焊施焊前，若存在大于1.0mm、长度在240mm内的局部错口，可用下图所示方法矫正。

但根焊开始后，不得对管口进行任何校正。

图 9.1(3)对口间隙为1.6±0.4mm，用间隙样板或螺丝刀控制。

5)一般地段均采用沟上组装，组对的管口端部应设置稳固的支撑。

见下图：图 9.26)特殊地段的管道组装(1)当在纵向坡角大于15°或横向坡角大于10°的坡地进行组装时，应对管子和施工机具采取锚固或牵引等措施，以防止发生位移。

(2)当纵向坡角小于20°时，钢管组装应自上而下进行；当大于或等于20°时，可在坡顶将管组焊完毕，再吊运或牵引就位；当坡地较长时应采用沟下组装，自下而上进行。

(3)当横向坡角大于18°时，应采取沟下组装的方法。

(4)水平转角大于5°的弹性弯曲管段，在沟上组装时，应在曲线的末端留断。

7)旁站监理应监督此工序的全部过程。

9.2.3 预热X65管材属于高强钢，焊前必须预热以消除内应力。

1)预热温度：100℃一120℃，实际操作时应高于该值20℃～30℃，以保证施焊所需温度。

预热宽度：坡口两侧各大于75mm；测温方法：测温笔或表面温度计；预热方法：应保证管口加热均匀。

常用的方法有火焰加热、中频感应加热等。

2)预热后若管口污染，应清除污染后重新预热。

3)预热完毕应立即施焊，以保证焊接所需温度。

9.2.4 焊接应根据工程焊接工艺评定制定如下具体条例。

(下面1至2)条的规定是新疆库鄯输油管线工程的具体要求，供读者参考)。

本工程管线焊接采用两种方法：手工电弧下向焊(管线长度约375km)和手工焊打底、填充盖帽采用“林肯”半自动焊(管线长度约100km)。

1)手工电弧下向焊接工艺(1)焊接材料准备①本工程中使用E7010S、E8010S两种牌号，Ф3.2、Ф4.0、Ф4.8三种规格的电焊条。

②电焊条若包装不严或受潮时，应烘烤至70℃～80℃，但不能超过100℃。

(2)焊接设备使用直流焊机，采用下降或恒电流外拖的外特性。

(3)接头设计①接头型式。

②焊接层数、道数和焊接顺序。

注：括号内的数字为层中道数。

(4)焊接规范注：括号内数字表示施工单位可根据实际情况选择焊条直径。

2)手工焊打底、“林肯”半自动焊接工艺(1)焊接材料电焊条采用5P+、Ф4.0mm；药芯焊丝采用NR-207、Ф2.0mm。

(2)焊接设备使用直流焊机，采用下降和平特性，送丝机使用LN-23P。

(3)接头设计①接头型式：见8.1.4.3。

②焊接层数、道数和焊接顺序注：填充、盖帽焊可采用Ф1.7mm的焊丝，填充应根据壁厚不同选层数，但要求每层熔敷厚度应≤2.0mm。

(4)焊接规范表9.43)技术要求(1)全位置下向焊接应遵循薄层多遍焊焊道的原则，层间必须用砂轮或电动钢丝刷清除熔渣和飞溅物，外观检查后方可焊下一层焊道。

(2)焊机地线应尽量靠近焊接区，应用卡具将地线与管表面接触牢固，避免产生电弧。

(3)严禁在坡口以外管表面引弧。

(4)每相邻两层焊道接头不得重叠，应错开20～30mm。

(5)层间温度应大于100℃，根焊完成后应尽快进行下一焊道焊接。

(6)若使用内对口器，则根焊完成100%方可撤离；若使用外对口器，则根焊完成50%时才能撤离。

(7)焊接过程中，发现缺陷应立即清理修补。

盖帽焊完成后，应迅速检查焊缝质量，若缺陷超标，应趁焊口温度未降，及时修补。

(8)手工焊过程中，应避免焊条横向摆动过宽。

对壁厚11.1mm的管子宜采用排焊，其焊接顺序如图9.5。

(9)每处修补长度应大于50mm，相邻两修补处的距离小于50mm时，则按一处缺陷进行修补，每处缺陷允许修补二次。

各焊道的累计修补长度不得大于管周长的30%。

4)施焊环境要求当不具备下述条件时，如无防护措施应停止焊接作业：(1)雨天、雪天；(2)风速超过8m/s；(3)相对湿度超过90%。

5)施工组织(1)管道下向焊宜采用流水作业，每层焊道由两名焊工同时对称施焊，施焊顺序如图9.6。

注：表示焊接工序和清理工序；填充焊焊道数见8.4.1.3和8.4.2.3中的表格。

(2)当天施工结束时，不得留有未焊完的焊口。

对已组焊完毕的管段，每天收工前或工休超过2小时管口应做临时活动封堵。

预留沟下连头的管口应将盲板点焊封堵。

9.2.5 焊后保温当环境温度低于5℃时，应采取焊后保温措施，防止焊道急骤降温。

1)焊后先不打掉药皮，这样可起到焊道缓冷，待焊道冷却后再敲掉药皮，把焊道清理干净。

2)焊道完成后立即采取保温缓冷措施，保温材料可用毛毡和2m×1m×50mm的石棉被。

具体作法：用喷灯烘烤石棉至80℃以上，然后立即将完成的焊口趁热裹上并盖上毛毡，用橡皮带捆紧。

保温时间至少在半小时以上。

如图9.7。

1—管段；2—石棉被；3—毛毡；4—橡皮带；5—焊口图9.79.2.6 填写施工检查记录表9.5 组装焊接施工检查记录9.2.7 下道工序组装焊接完毕后，即转入“质量检查与返修”工序。

9.2.8 施工安全规定1)对口安全规定(1)钢管应摆放在距已定形的管沟边不小于1mm的距离，防止管沟塌方伤人和损坏设备。

(2)使用内对口器对口时，与之相配套的设备、压风机设备和吊管机必须在上线前检修合格，使用操作灵活。

在使用时应按操作规程作业。

(3)对口前要认真检查对口使用的设备是否完好，对口时要设专人指挥，不准用手指点管口以免伤害手指。

(4)在施工中如采用垫土墩或垫麻包带装稻壳垫高管线时，垫高必须坚实牢固，防止管道滚动伤人。

不准用冻土、石块垫管子。

(5)进入管内检查焊口时，必须使用拴绳的小车，带通信和照明工具，外部由专人监护，随时联系，防止中署和晕倒。

2)吊管机作业的安全要求(1)吊管机工作时，非操作人员不得在吊管机上；吊管时吊杆下面不得有人。

(2)作业时必须注意上、下、左、右的设施及障碍物，避免发生事故。

(3)必须将变速杆置于空档，才准启动发动机。

(4)作业前应检查确认吊杆操作机构是否灵活可靠。

钢丝绳磨损超过规定值时应及时更新。

(5)工作时各仪表显示应正常，否则应停车维修。

(6)吊管机为液压系统，不得拖拉启动。

(7)发动机运转时不得断开断路开关。

(8)当吊杆抬升到最高位置时，安全锁定应能立即动作，自动打开绞车的动力输出离合器。

3)空压机作业安全规定(1)安放时基础应牢固。

(2)气压表、安全阀、压力调节器等应良好可靠，年检有效，加压调节器压力不得超过其额定压力，每次使用前应试验一次。