一种大管道焊接工艺施工技术总结

王采亮

摘要：随着大型管道工程的建设，传统的焊接工艺“氩弧打底，电焊盖面”已不能满足施工需要，我国长距离管道的焊接已逐步被半、全自动焊焊接工艺所代替。目前半自动焊以焊接合格率、生产效率高等优势，在我国西气东输、天然气管道长距离焊接管道建设中得到广泛应用。为提高焊接质量及生产效率，降低生产成本，经过我方与多方的交涉、沟通，选用半自动焊技术进行焊接，以满足项目年施工进度要求。大型管道安装焊接传统的对焊方法采用“氲弧打底，电焊盖面”的工艺顺序进行，进度慢、效率低；选用新型工艺“半自动焊”后，加快了施工进度，提高了工作效率。

关键词：进度提高；质量控制；焊接；大管道

1工程概况

本工程为中电投兰州新区热电联产项目配套供热管网工程第N标段，管网长约2×27km,供热管材采用高密度聚乙烯聚氨酯预制直埋保温焊接钢管，管网设计压力为1.6MPa,接口焊接连接，焊口100%无损检测。供热介质为130/70℃高温热水。供热管道采用直埋冷安装敷设方式。本文所述大管道指得是管径DN≥200的管道。

2施工工序及控制要点

2.1施工工序

施工准备、定位放线→沟槽开挖→地基处理→管底砂垫层→保温管对口、焊接→补偿器、阀门安装→焊缝检测→管道试压、清洗→管道接口及管件防腐保温工程→管道调试、检查井施工→回填土夯实、路面恢复。

2.2控制要点

2.2.1焊前完成的工作

①沟槽验收合格，标高符合要求，工作坑已挖好。②管道吊装已就位，管道坡口加工及清理完成。③焊工持证上岗，岗前考试合格，具备上岗要求。

④管口组对采用内对口器，应做到内壁平齐，错边量不超过壁厚的

10%,且不超过2mmg

2.2.2焊接过程的控制

在焊接过程中主要控制点为焊接电流、焊接电压、焊丝送丝速度、焊接速度、焊枪角度等，如果在焊接中控制不好，将会影响焊接成型质量。

2.2.3焊接工艺要求

①焊接时要保护焊区不受恶虐天气影响，如不采取适当防风、防雨、防雪、防寒措施，在下列条件下不得施焊：

风速大于12m/s,相对湿度大于80%,环境温度低于-20℃。

②严禁在被焊工件表面引弧，试验电流或任意焊接临时支撑物，管子

对接时，管内不得有穿堂风。

③施焊时，应特别注意起弧、收弧质量，多层焊道应将接头错开。

3难点分析及应对措施

3.1焊口质量难以控制

目前广泛使用的焊接方法采用人工手工氩弧焊打底手工电弧焊盖面的焊接方法，工序复杂，在小管道焊接上质量有一定的保证，但是在焊接大管道时还是存在一些质量问题，如焊接未融合或未烧透、夹渣等现象。焊接成型后通过无损检测发现的质量问题较多，造成返工处理。使得进度缓慢

3.2协调处理的问题难以解决

因工程随着兰州新区施工道路施工进度而进行。工作面协调难度大，道路施工方在自方工作没有施工完成后，工作面不能移交给我方。加之与园林绿化、市政给排水电气等施工单位交叉施工，业主无法及时协调解决问题，耽误的时间较长。

3.3工程量大、工期紧、施工难度大

工程进度随道路施工进度进行，制约较大。全线27km长，工期仅有926天，工期较紧。管线要穿越道路、地下有其他管线等障碍物影响施工，施工难度大。

3.4应对措施

需改进施工工艺。降低施工强度。确保施工工期和施工质量。根据实际情况采用“半自动焊”的施工工艺。

4焊接工艺对比

4.1“氩弧打底，电焊盖面”的工艺流程

管道定位→挖好工作坑→打磨管口→绑扎钢丝绳→起吊落沟→管道就位对口→对口管焊接卡板→校正调对→氩弧焊接打底→电焊盖面→平稳就位→无损检测

4.2“半自动焊”的工艺流程

管道定位→挖好工作坑→打磨管口→绑扎钢丝绳→起吊落沟→管道就位对口→采用内对口器就位对口→校正调对→采用火焰加热器预热→根焊(采用纤维素焊条打底)→填充焊和面层焊(采用自保护药芯半自动焊接)→平稳就位→无损检测

此安装流程最关键的步骤在于管道对口，其操作程序为：在就位的管

道和待安装的管道对口采用内对口器，提高对口的速度和质量；填充焊和

面层焊采用自保护药芯半自动焊接，焊缝成型外观美观，焊接合格率非常高。

5主要施工方法及优缺点

下面将本项目采用的两种施工方法分别进行阐述。

5.1焊接前的准备工作

沟槽开挖验收合格，砂垫层、工作坑已做好，具备管道安装条件；管道、机具设备已就绪；管口打磨已完成。

5.2传统的对口安装方法

传统的施工方法是“氩弧打底，电焊盖面”,对口形式采用人工对口，在管道就位后进行人工打磨，打磨坡口完成后将待安装的管道进行对口，坡口形式为V型。传统的对口方式采用焊接钢板组对，控制管口错边量，人工利用撬杠调整校正；对口完成及时进行施焊固定，共焊接四层：氩弧打底、电焊填充2层、面层1层成型。

5.3采用新工艺施工方法

采用新的施工方法是采用内对口器，对焊接管口使用火焰加热器预热，自保护药芯半自动焊接。第一根管道就位后在管口设内对口器，将待安装的管道设于对口器固定，检查管口错边量，合格后采用火焰加热器预热，预热完成后及时采用自保护药芯半自动焊接。焊接根据焊接部位分为根部焊、填充焊、盖面层三层进行施焊。

5.4两者优缺点

氩弧打底、电焊盖面施工方法的缺点是：焊接质量差，存在未融合或未烧透、夹渣等现象较多，并且施工工作效率低，DN820的管道每天3人对口完成8~10个管接口。

半自动焊的优点是：对口速度快，焊缝成型美观，焊接合格率高；抗风能力强，在野外风速小于12m/s时不需做任何防护措施，特别适用于野外作业；可连续送丝，焊接缺陷少，不存在未融合或未烧透、夹渣等现象；半自动焊分4层焊接，层层焊接有利于焊接质量，减少焊接缺陷。工作效率：DN820的管道每天3人对口完成20道口，工作效率比传统方法提高1倍。

6质量控制

1、焊接操作人员属特殊工种人员。须经主管部门培训、考核合格，掌握操作技能和有关安全知识，发给操作证件，持证上岗作业。焊工进场后进行培训、考试，焊接焊件后探伤合格者，准予上岗作业。

2、焊接前必须将管道基础20cm砂垫层铺好、沟槽验收合格，然后挖好工作坑。

3、焊接前必须清理干净焊件坡口两侧表面各25mm范围内的油污、铁锈、水及其他影响焊缝性能的外来物质，并显现金属光泽。

4、管端两侧各150mm范围内，内、外制管焊缝应采用机械动力角向砂轮机修磨至与母材平齐但不得伤及母材，修磨后的余高应为0-0.5mm,且与母材圆滑过渡。

5、必须清理管道焊接表面后方可进行下一焊道的焊接，焊接接头必须打磨，以保证焊接质量。

6、管道对口时焊缝的要求：①直管段两环焊缝间距不小于2m。

②管道纵向焊缝应错开，间距不小于200mm。

7、管道焊口100%的无损探伤检测。

7结论

经过对比传统的施工方法和新工艺安装方法后得出结论；新工艺药芯焊丝半自动焊与传统氢弧焊接相比，提高了焊接速度和焊接质量，降低了生产成本，安装方法操作简单、快速、安全可靠、提高了工作效率。采用新工艺后本项目DN820的管道双管3公里的管道仅用1个月就焊接完成，且焊接合格率超过98%,焊接施工周期缩短近50%。这种新型焊接工艺适用于野外作业的市政管网大管道(管径DN≥200)的焊接，值得在其它相似项目借鉴推广应用。

参考文献

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，CJJ28-2004城镇供热管网工程施工及验收规范，北京：中国建筑工业出版社，2005。

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部，GB50683-2011现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范，北京：中国计划出版社，2012。