唐 軍

（湖南六建機(jī)電安裝有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410000）

工程建設(shè)中，管道安裝占有相當(dāng)大的份額，管道連接除了螺紋連接、法蘭連接，還大量采用焊接連接。作為輸送物料、介質(zhì)的各種管道，可以根據(jù)其材質(zhì)、工作條件等分類，按材料分有碳素鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬管道等，按設(shè)計壓力可分為真空管道、低壓、中壓和高壓管道。由于管道的工作條件千差萬別，因此對管道焊接的質(zhì)量要求也不同，由此產(chǎn)生的焊接工藝參數(shù)種類繁多。而通過BIM技術(shù)，在深化后的模型中，按照不同的管道類型、材質(zhì)、壓力等級，添加管道焊縫，同時在加工過程中收集好焊接工藝參數(shù)，并輸入模型中，形成完整的焊縫信息數(shù)據(jù)庫，方便焊接工藝的有效實(shí)施。

1 施工過程中焊接質(zhì)量控制的重難點(diǎn)

（1）管材及焊材的質(zhì)量控制。施工單位應(yīng)具備完善的材料管理體系，保證材料的規(guī)格、型號符合設(shè)計要求?，F(xiàn)場材料員根據(jù)到貨憑證核對材料的名稱、規(guī)格、型號、數(shù)量和質(zhì)量證明等資料是否與實(shí)物相符，并將檢驗合格的材料入庫，登記上賬。材料發(fā)放時，一定要核對材料的工程項目、規(guī)格、型號和數(shù)量，以防有誤。焊材的存放一定要有專門的焊材庫，并有濕度檢測裝置及除濕設(shè)施，現(xiàn)場使用的焊條必須烘干，操作人員需使用保溫桶存放，以防返潮。

（2）坡口及管道組對控制。坡口加工前，需按工藝要求設(shè)計坡口（見圖1），在現(xiàn)場條件允許的情況下，應(yīng)盡量采用等離子弧、氧乙炔等熱加工方法進(jìn)行坡口加工，坡口加工完成后必須去除表面的氧化皮、油污等雜質(zhì)。管道接頭組對應(yīng)在確認(rèn)坡口加工、清理質(zhì)量后進(jìn)行，管道接頭的組對定位焊是保證焊接質(zhì)量，促使單面焊雙面成形的關(guān)鍵所在。

圖1 單V形坡口

（3）焊接工藝控制。管道焊接作業(yè)前，施工單位應(yīng)提供合格有效的焊接工藝評定報告，并依據(jù)此工藝評定報告和施工場地的實(shí)際條件編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書或焊接工藝卡。施焊前，由項目技術(shù)負(fù)責(zé)人對焊接作業(yè)人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，內(nèi)容包括焊接材料、工藝參數(shù)、焊前預(yù)熱、層間、后熱、無損檢測等，促使他們掌握具體的工藝參數(shù)（見表1）；同時，檢查作業(yè)人員、設(shè)備、材料、施焊環(huán)境與管道坡口，確認(rèn)符合要求后方可施焊。作業(yè)過程中，施工管理人員應(yīng)隨時檢查各工藝參數(shù)的執(zhí)行情況，以及焊縫表面的成形質(zhì)量。

（4）焊接環(huán)境控制。壓力管道的焊接質(zhì)量要求高，因此在焊接作業(yè)時，必須提供滿足要求的施焊環(huán)境。下雨或雪天，應(yīng)停止施焊或搭設(shè)臨時遮雨棚；環(huán)境溫度低于0℃時，應(yīng)采取預(yù)熱或保暖措施，保證施焊溫度滿足要求；手工電弧焊風(fēng)速超過8m/s、氣體保護(hù)焊風(fēng)速超過2m/s時，應(yīng)有擋風(fēng)措施；相對濕度達(dá)到90%時，應(yīng)停止焊接作業(yè)。

（5）焊接檢測控制。焊接作業(yè)完成后，必須自檢合格，對有無損檢測要求的焊縫，應(yīng)及時進(jìn)行無損檢測；對于檢測不合格的焊縫，返修應(yīng)不超過2次，每次返修應(yīng)制定合理的返修工藝。

2 BIM技術(shù)在焊接質(zhì)量控制中的應(yīng)用

（1）三維焊縫的位置添加。在機(jī)電深化模型完成后，通過確定管材的實(shí)際長度、管配件的接口位置以及考慮最佳的施焊位置等綜合因素后，在三維模型的相應(yīng)位置建立焊縫，得到帶有焊縫的三維模型（見圖2）。三維焊縫的位置必須充分考慮實(shí)際施工的需求，根據(jù)實(shí)際采購的管道長度進(jìn)行綜合布置，并按規(guī)范要求預(yù)留合理的間隙。

（2）三維焊縫的信息錄入。三維焊縫的信息分2步錄入，第一步是焊前信息錄入，即在管道焊接前錄入工藝參數(shù)；第二步是焊后信息錄入，即在施焊完成后復(fù)核并錄入所有的原始參數(shù)，由此形成完整的焊縫信息庫。①焊前信息的錄入包含管材鋼號、焊縫編號、坡口信息、施焊參數(shù)的錄入。其中，管材鋼號的信息主要指管道的材質(zhì)及厚度；焊縫編號應(yīng)對每個焊縫形成唯一的識別碼，方便后期焊縫位置及信息的檢索；焊縫坡口信息包括接頭形式、角度、間隙等；施焊參數(shù)包含焊接方法、焊接位置、焊前預(yù)熱、焊接電流、電弧電壓、填充材料、焊后熱處理等參數(shù)。②焊后信息的錄入包含實(shí)際施焊參數(shù)、焊工代號、檢驗信息的錄入。其中，實(shí)際施焊參數(shù)的錄入必須基于現(xiàn)場原始參數(shù)的記錄進(jìn)行，通過焊前與焊后信息的對比，形成更加完善的焊縫數(shù)據(jù)庫；焊工代號的錄入主要用以記錄施焊人員的信息，方便后期企業(yè)的焊工業(yè)績管理；檢驗信息的錄入，主要用以記錄檢測方法、檢測結(jié)果及合格與否。在三維模型的基礎(chǔ)上構(gòu)建產(chǎn)品的焊接信息模型，主要包括焊縫坡口信息、工藝信息、施焊信息及檢驗信息，以在構(gòu)建完成的焊接信息模型中，雙擊焊縫所在位置即可查看焊縫的屬性信息，并能根據(jù)不同的屬性值查詢、篩選出所需查看的焊縫。

表1 工藝參數(shù)表

圖2 三維焊縫模型

（3）基于BIM技術(shù)的管道組對。管道組對是焊縫質(zhì)量的重要保障，依據(jù)建好的三維焊縫模型，出具管道下料清單，并對各位置的管段進(jìn)行編號。每段管道必須有唯一的編號，方便管道組對時選用正確的管段。根據(jù)下料清單進(jìn)行下料后，依據(jù)焊接作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行坡口制作，坡口的角度、鈍邊厚度應(yīng)能滿足規(guī)范的要求。坡口加工完成后，進(jìn)行管段的組對，組對間隙應(yīng)嚴(yán)格控制，要既能滿足規(guī)范要求，又能保證按模型施工。

（4）基于BIM技術(shù)的焊接技術(shù)交底。通過BIM技術(shù)的可視化及模擬性，將焊接工藝信息及三維尺寸信息以動畫及工藝卡的形式進(jìn)行直觀的交底，通過模擬現(xiàn)場施焊環(huán)境來客觀反映焊接的具體要求，以動畫交底的方式表達(dá)焊接工藝參數(shù)的實(shí)施。結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行焊接技術(shù)交底，可以更直觀地呈現(xiàn)焊接的工藝設(shè)計，并將技術(shù)要點(diǎn)清晰明了地體現(xiàn)在動畫視頻中，幫助施工人員更深入地理解焊接工藝。

3 BIM技術(shù)在焊接工藝管理中的應(yīng)用

（1）施焊工藝管理。焊縫質(zhì)量管理的基礎(chǔ)是施焊工藝管理，制定良好的施焊工藝可以確保焊縫的成形，做好焊接交底是確保施工人員嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書執(zhí)行的保障，焊后工藝參數(shù)復(fù)核是提高工藝設(shè)計的方法，因此加強(qiáng)施焊工藝管理至關(guān)重要。通過BIM技術(shù)建立三維焊縫信息模型，可以針對每一個焊縫進(jìn)行工藝設(shè)計，監(jiān)督施焊過程的執(zhí)行情況，同時反饋工藝設(shè)計的優(yōu)良情況，讓工藝管理真正落到實(shí)處，并不斷完善。

（2）焊接成本管理。三維焊縫管理不僅可以用于技術(shù)管理，對項目焊材管理及人工管理也可以形成有效的監(jiān)督控制作用，通過三維焊縫模型，可以生成焊縫信息統(tǒng)計表（見圖3），形成備料計劃；同時可以通過模型導(dǎo)出管段明細(xì)表，形成管道分段表，并通過合理的管道分段排布，減少管道焊口數(shù)量及余料的浪費(fèi)。在三維焊縫模型中，通過單獨(dú)統(tǒng)計焊縫的填充量，可以形成有效的焊材備用量，并通過勞務(wù)班組限額領(lǐng)料措施，對焊材的領(lǐng)用形成細(xì)化管理，減少焊材的浪費(fèi)。在施焊完成后，通過抽取不同的管材、焊接方式、規(guī)格的施焊管道進(jìn)行焊工用時統(tǒng)計，并輸入模型中，形成項目的用工統(tǒng)計表，通過綜合分析，形成單位工程的用工分析，為今后項目用工控制提供有效的依據(jù)。

圖3 焊縫信息統(tǒng)計表

（3）焊縫信息管理。通過添加焊前工藝參數(shù)和焊后原始數(shù)據(jù)，把所有焊縫信息集成在BIM模型中，形成可以追溯的焊接信息模型，方便竣工階段管道焊接信息的查詢、修改和統(tǒng)計，為管道的焊接工藝設(shè)計提供有效的支撐，也為后期管道運(yùn)維管理提供更便利的查詢通道。

4 結(jié)束語

三維焊縫信息管理主要利用了BIM技術(shù)的集成化、可視化及信息化的特點(diǎn)，將所有焊接信息都集成到焊縫信息模型中，形成完整的焊接信息庫，并可對焊縫屬性進(jìn)行添加與修改，減少技術(shù)人員的工作量。此外，三維模型還可進(jìn)行管材統(tǒng)計、焊材統(tǒng)計、用工統(tǒng)計等統(tǒng)計分析工作，充分利用焊接數(shù)據(jù)，提高工作效率。大數(shù)據(jù)時代的來臨，也引發(fā)了建筑施工行業(yè)的變革，BIM技術(shù)作為一種新的技術(shù)管理工具，合理有效地加以利用，必能為項目建設(shè)提質(zhì)增效。