牛寧寧，王留濤，史寧崗

1中石化銷售有限公司華中分公司，湖北 武漢

2中國(guó)石油管道局工程有限公司國(guó)際事業(yè)部，河北 廊坊

3中石油天然氣股份有限公司管道分公司，河北 廊坊

1.引言

中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司華中地區(qū)某地段因地勢(shì)變形導(dǎo)致某成品油管道出現(xiàn)凹陷、變形，需進(jìn)行換管處理，更換管段的長(zhǎng)度為3 m，共2道焊口。新管段的壁厚、材質(zhì)與原管道相同，換管作業(yè)過(guò)程中要求所有焊口經(jīng)X射線拍片探傷一次性合格。如果焊縫出現(xiàn)缺陷則需要返工，工期的延誤會(huì)嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)爻善酚凸?yīng)。因此，換管改造采用手工下向焊工藝，可以確保所有焊口質(zhì)量一次性檢驗(yàn)合格，改造作業(yè)按期完成。

2.手工下向焊工藝特點(diǎn)

該成品油管道(材質(zhì)為L(zhǎng)415MB)為長(zhǎng)輸油氣管道，根據(jù)批準(zhǔn)的焊接工藝評(píng)定，焊接方法采用手工下向焊。手工下向焊是指從焊縫的頂部引弧向下進(jìn)行焊接的一種工藝方法，主要有焊接速度快、質(zhì)量好、成本較低等優(yōu)點(diǎn)[1]，但由于是氣-渣聯(lián)合保護(hù)，在帶壓換管打底根焊過(guò)程中，容易發(fā)生裂紋和未焊透等缺陷，影響工程的施工進(jìn)度。

3.影響手工下向焊焊接質(zhì)量的原因

1) 由于是成品油管道帶壓換管，管道應(yīng)力較大，主要靠管道外對(duì)口器進(jìn)行固定，而外對(duì)口器障礙物較多，增加了根焊焊縫的接頭量；根焊完成去掉對(duì)口器后，管道應(yīng)力全靠根焊層來(lái)支撐，在焊接根部容易產(chǎn)生裂紋。

2) 如果焊工對(duì)焊口清理認(rèn)識(shí)不足，意識(shí)不到清根的重要性，可能形成夾渣等內(nèi)部缺陷；如果有些部位清理太深，清根后根焊厚度較薄的區(qū)域承載能力較弱，易產(chǎn)生裂紋。

3) 有些管工為了搶進(jìn)度，在焊工還沒(méi)有完成根焊工序時(shí)，便開始拆除對(duì)口器，造成焊縫過(guò)早承受管道應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋。

4) 如焊工對(duì)焊條的使用規(guī)定認(rèn)識(shí)不足，焊條在存放過(guò)程中受潮、藥皮破損；或管工對(duì)口不認(rèn)真，易導(dǎo)致管道錯(cuò)邊量較大，從而根焊不均勻，產(chǎn)生裂紋。

5) 手工下向焊工藝使用纖維素焊條打底，焊縫冷卻速度較快，在管道環(huán)焊縫4點(diǎn)～8點(diǎn)的位置施焊時(shí)電弧吹力不夠，容易形成內(nèi)凹、未熔合和未焊透等缺陷，焊縫強(qiáng)度不足，裂紋就會(huì)集中產(chǎn)生在該區(qū)域。如果還出現(xiàn)對(duì)口質(zhì)量欠佳、預(yù)熱措施不到位和焊工技能水平不高等現(xiàn)象，則更難保證一次性合格率。

4.提高焊縫焊接質(zhì)量的有效措施

1) 增加根焊的鐵水厚度。選擇合適的工藝措施，根焊時(shí)在保證焊透的情況下盡量增加鐵水的有效厚度，以增強(qiáng)焊縫根部的承載能力。

2) 充分進(jìn)行管道預(yù)熱。環(huán)境氣溫低(最高氣溫8℃，最低氣溫只有1℃)、空氣濕度大，因此在焊前需要對(duì)管道進(jìn)行有效預(yù)熱。在焊縫接頭坡口兩側(cè)100 mm內(nèi)采用火焰預(yù)熱(溫度100℃～200℃，均勻升溫)的方法，能有效防止裂紋的產(chǎn)生[2]。

3) 控制層間焊接間隔時(shí)間。根焊道焊完后，應(yīng)盡快進(jìn)行熱焊道焊接，根焊道與熱焊道焊接間隔時(shí)間不宜超過(guò)5 min。因?yàn)橄孪蚝甘褂玫睦w維素焊條中，含氫量較高，很多氫分子焊后殘留在焊縫中，要求在第一層根焊結(jié)束后，盡快完成清根工作進(jìn)行第二層或其他各層的焊接。該工藝有利于焊縫中氫分子的逸出，降低焊縫含氫量，可避免裂紋的產(chǎn)生。

4) 提高焊道打磨質(zhì)量。在第一層焊完后，需快速清根，要求打磨坡口成形良好、高低均勻，使得焊縫具有均勻的承載能力。

5) 管工與焊工配合密切。管工和焊工需相互密切配合，不能為了搶進(jìn)度而過(guò)早拆除對(duì)口器，一定要在根焊全部完成后再將對(duì)口器拆除。

6) 嚴(yán)格焊條保管與使用程序。保證焊條的完整性，做好防潮處理，最好使用新開封的桶裝焊條。在包裝、保管良好的情況下，不用烘干即可施焊，否則，應(yīng)烘干0.5～1 h (溫度70℃～80℃)。

7) 焊縫坡口處理嚴(yán)格。管道組對(duì)前，需清除管內(nèi)雜物和坡口兩端表面上的油污、銹等雜質(zhì)，在管口兩側(cè)各大于10 mm范圍內(nèi)打磨，露出金屬光澤，注意保護(hù)坡口，隨清隨用，管道錯(cuò)邊不大于0.5 mm，否則必須進(jìn)行內(nèi)坡口處理[3]。所有焊接接頭采用V型坡口，坡口度數(shù)為60°～65°，鈍邊厚度0.5～1.0 mm，坡口間隙3～4 mm。

5.結(jié)語(yǔ)

手工下向焊工藝成熟，廣泛應(yīng)用于油氣長(zhǎng)輸管道施工，能夠保證焊口質(zhì)量，在工藝方面和操作性能上均能滿足成品油管道的改造要求。通過(guò)采取上述質(zhì)量控制措施，在規(guī)定的90 min內(nèi)，換管施工焊接工作全部完成，2道焊口通過(guò)X射線拍片一次性合格，沒(méi)有因焊口返工而造成成油品管線停輸。