張杰淳

1 管道工廠化預(yù)制的準(zhǔn)備工作

1.1 建設(shè)完善的管道工廠化預(yù)制場(chǎng)地

機(jī)電設(shè)備管道結(jié)構(gòu)形式多樣，既可現(xiàn)場(chǎng)制作又可工廠化預(yù)制。其中，工廠化預(yù)制作業(yè)需建設(shè)專門的工作場(chǎng)地并形成完善的功能分區(qū)，以便于各項(xiàng)工序的順利開展。預(yù)制工廠內(nèi)包括以下幾個(gè)分區(qū)。

（1）管材存放區(qū)。堆放管材的場(chǎng)地應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)、不易積水、無地下電纜，并且場(chǎng)地周邊區(qū)域內(nèi)無酸性、堿性物質(zhì)。同時(shí)，為了防止場(chǎng)地內(nèi)積水，還需設(shè)置排水溝。管材擺放前需在場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置支墊，如槽鋼支架、枕木等，避免管材直接與地面接觸，從而達(dá)到防潮、防銹蝕的效果。管材采用梯形、三角形或者壓縫式碼放，確保足夠的穩(wěn)定性，并按照材質(zhì)、規(guī)格等分類，做好場(chǎng)地內(nèi)的材料標(biāo)識(shí)。

（2）下料區(qū)。管材多為4 m ～6 m，加工時(shí)需根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行下料操作，切割出需要的長(zhǎng)度。下料區(qū)專門為管材下料切割服務(wù)，常用切割方式包括氧乙炔氣割、電動(dòng)砂輪切割等，具體切割方式的選擇取決于管道材質(zhì)和直徑等因素。

（3）組對(duì)焊接區(qū)。在預(yù)制工廠組對(duì)焊接功能區(qū)內(nèi)安裝有多功能組對(duì)機(jī)頭、移動(dòng)式滾輪支撐小車以及行走式懸臂焊接小車等設(shè)備。組對(duì)焊接區(qū)適用于具有多道焊縫的長(zhǎng)管段的組對(duì)焊接，在各種可移動(dòng)設(shè)備的支持下實(shí)現(xiàn)連續(xù)組對(duì)與焊接作業(yè)[1]。

（4）無損檢測(cè)區(qū)。完成焊接的管道需對(duì)焊縫開展無損檢測(cè)，目的是排除氣孔、夾渣、未焊透以及裂紋等焊接質(zhì)量缺陷，因此在預(yù)制場(chǎng)地內(nèi)要設(shè)置無損檢測(cè)功能分區(qū)。管道無損檢測(cè)主要采用射線探傷技術(shù)，因?yàn)樯渚€具有強(qiáng)烈的輻射作用，所以要加強(qiáng)無損檢測(cè)功能分區(qū)的安全管理，在檢測(cè)期間做好防護(hù)工作。

（5）熱處理區(qū)。管道預(yù)制中的組對(duì)焊接工序易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，對(duì)焊接管道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性造成了較大威脅，因此在預(yù)制管道時(shí)需采用熱處理工藝，在預(yù)制場(chǎng)地內(nèi)設(shè)置熱處理區(qū)。熱處理的主要作用是消除管道殘余應(yīng)力，改善其機(jī)械性能。

（6）成品管道存放區(qū)。這一功能分區(qū)主要用于暫時(shí)存放焊接加工完成的成品預(yù)制管道。在成品管道裝車運(yùn)輸前要做好保護(hù)工作，主要采取管道兩端封口、防雨、防潮、防銹蝕等措施，并對(duì)成品管道逐一編號(hào)，防止混淆。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)準(zhǔn)備

（1）設(shè)計(jì)交底和圖紙會(huì)審。設(shè)計(jì)交底和圖紙會(huì)審是管道工廠化預(yù)制的重要技術(shù)環(huán)節(jié)，其目的在于促進(jìn)預(yù)制廠技術(shù)人員正確理解機(jī)電設(shè)備工藝管道的設(shè)計(jì)意圖，熟悉相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，并根據(jù)圖紙掌握管道預(yù)制加工的質(zhì)量控制要點(diǎn)[2]。另外，預(yù)制廠技術(shù)人員在圖紙會(huì)審階段要檢查管道設(shè)計(jì)方案的合理性，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，應(yīng)向業(yè)主方說明相關(guān)情況，推進(jìn)設(shè)計(jì)變更，消除設(shè)計(jì)缺陷。

（2）預(yù)制管段劃分。預(yù)制廠內(nèi)焊接加工管道時(shí)必須考慮后續(xù)運(yùn)輸和安裝的便捷性，因此預(yù)制管段的長(zhǎng)度不宜過大，如果管段上設(shè)計(jì)有分支結(jié)構(gòu)，那么應(yīng)在運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)后再組對(duì)焊接。合理劃分預(yù)制管段是預(yù)制施工中的重要環(huán)節(jié)，其目的是控制預(yù)制管段的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)形態(tài)，使預(yù)制完成的成品管段便于吊裝、運(yùn)輸與安裝，降低作業(yè)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。總體而言，預(yù)制管段劃分應(yīng)提高管段的規(guī)則性、對(duì)稱性，避免出現(xiàn)異形結(jié)構(gòu)。在具體實(shí)施過程中可借助建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)構(gòu)造管段的三維可視化模型，以更好地完成管段劃分工作[3]。

（3）編制作業(yè)指導(dǎo)書。管段二次設(shè)計(jì)過程中要同步編制指導(dǎo)作業(yè)書，尤其要對(duì)管段的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做出詳細(xì)說明，如管段的長(zhǎng)度、管徑、彎頭的彎曲度、管段材質(zhì)、安裝區(qū)域、具體編號(hào)以及連接工藝等。預(yù)制場(chǎng)地的工作人員要根據(jù)這些參數(shù)開展作業(yè)，編制完成后要進(jìn)行嚴(yán)格的審核，不能出現(xiàn)任何差錯(cuò)，否則將影響后期的管道制作。

（4）焊接及無損檢查人員資質(zhì)報(bào)驗(yàn)。管道工廠化預(yù)制過程中涉及管道吊裝、焊接等作業(yè)內(nèi)容，而且焊接后還需開展無損檢測(cè)[4]。由于這些工作屬于特種作業(yè)范疇，因此要求從業(yè)者具備相應(yīng)的資質(zhì)證書，且證書的有效期必須符合規(guī)定，嚴(yán)禁特種作業(yè)人員無證上崗。管道預(yù)制工廠要對(duì)焊接、吊裝以及無損檢測(cè)人員的資質(zhì)開展嚴(yán)格的審核與報(bào)驗(yàn)，涉及特種作業(yè)的設(shè)備也要嚴(yán)格執(zhí)行報(bào)驗(yàn)程序，如起重吊車。

1.3 施工材料準(zhǔn)備

管道預(yù)制工廠以管材和各種管配件（閥門、墊片、法蘭、螺栓等）為基礎(chǔ)材料，所有材料在進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、存儲(chǔ)以及使用過程中都要進(jìn)行必要的質(zhì)量檢查，防止將不合格的管材和配件用于管件預(yù)制。

（1）進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收。供應(yīng)商提供的管材到廠后需檢查其質(zhì)量證明資料、出廠日期以及出廠合格證書等，同時(shí)還要檢測(cè)管道的外觀質(zhì)量，觀察其是否存在變形、凹陷、氣孔、裂紋等缺陷。通過抽樣檢查的方式檢測(cè)管道的壁厚、管徑以及防腐效果等是否滿足質(zhì)量要求，檢測(cè)時(shí)要使用合格的工具，防止因工具存在誤差而影響檢測(cè)效果。

（2）存儲(chǔ)管理。管道進(jìn)場(chǎng)后要合理存儲(chǔ)，應(yīng)將其架設(shè)在支架或者木方上，避免直接堆放于地面。管道長(zhǎng)期存儲(chǔ)的情況下應(yīng)暫時(shí)密封其兩個(gè)端口，防止潮氣或者動(dòng)物活動(dòng)污染、銹蝕管道內(nèi)壁。另外，在存儲(chǔ)管道時(shí)還要做出明確標(biāo)記，記錄材質(zhì)、規(guī)格與編號(hào)等基本信息。

有一則“科學(xué)研究”稱：吃飯說話有利于消化（見6月8日《中國(guó)婦女報(bào)》）。可我們明明知道吃飯時(shí)說話容易被噎住，宋子文在美國(guó)，有一次去朋友家赴宴就是因?yàn)槌燥垥r(shí)說話，被一只蝦仁卡住了氣管而送命的。因此，這樣的“科學(xué)研究”你能相信么？

2 建筑機(jī)電安裝中的管道工廠化預(yù)制流程和技術(shù)要點(diǎn)

機(jī)電安裝中的管道工廠化預(yù)制工序繁多，總體可分為下料、焊接、成品保護(hù)3 個(gè)核心工段，每個(gè)工段內(nèi)又可細(xì)分出多個(gè)工序。以下將工段作為管道工廠化預(yù)制的管理維度，詳細(xì)介紹每一個(gè)工段內(nèi)的技術(shù)要點(diǎn)。

2.1 下料工段

（1）原料劃線。根據(jù)待預(yù)制管件的長(zhǎng)度，在管材上劃線，并使用專業(yè)的測(cè)量工具提高精度。盡可能提高管道利用率，如果一節(jié)管道的長(zhǎng)度滿足多個(gè)管件的下料需求，那么應(yīng)多次劃線和下料。由于管道在下料過程中會(huì)產(chǎn)生一定的長(zhǎng)度損失，因此劃線時(shí)要考慮損失量，預(yù)留足夠的余量。同時(shí)，在原料劃線過程中還要同步做好管道的規(guī)格、材質(zhì)等參數(shù)標(biāo)識(shí)，所有管段都具有明確的位置要求，不可出現(xiàn)混淆。

（2）切割機(jī)加工。管道劃線完成后即可開展切割作業(yè)，不同材質(zhì)和管徑的管道在切割方式上存在差異。例如，碳鋼管道的直徑和壁厚較大，主要采用氣割方式切割下料，而不銹鋼管道通常直徑較小，按照規(guī)范要求可采用機(jī)械方式切割，如角磨機(jī)、電動(dòng)砂輪機(jī)等。氣割下料的精確度較差，機(jī)械切割有利于控制下料精度，因此在條件適宜的情況下優(yōu)先采用機(jī)械切割。下料作業(yè)還包括在大口徑管道上開孔，有些管道設(shè)計(jì)方案中需將小口徑管道焊接在大口徑管道上，形成主干和支路的結(jié)構(gòu)形式，此時(shí)要在大口徑管道上開孔，并以氣割方式為主。開孔結(jié)束后還要處理切割處的坡口，使其形成有效的坡度。工程實(shí)踐中主要使用手持電動(dòng)砂輪機(jī)打磨管道的坡口位置，打磨坡口時(shí)要根據(jù)焊接工藝特點(diǎn)控制好坡度及坡口寬度。

（3）安全管理。無論是機(jī)械切割還是氣割，都存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。例如，電動(dòng)砂輪機(jī)的砂輪片在切割過程中可能會(huì)破裂飛濺，因此要求作業(yè)人員必須佩戴必要的護(hù)具，其中最主要的護(hù)具是面罩；氣割中使用的乙炔瓶和氧氣瓶需保持足夠的安全距離，防止泄露后發(fā)生氣體爆燃[5]。

2.2 焊接工段

2.2.1 焊接管道的組對(duì)施工

直徑較大的碳鋼管道需要使用專門的支架將其架設(shè)至一定高度，常用方法是將倒鏈固定在支架上，然后利用倒鏈將大型工藝管道吊起，并調(diào)節(jié)其高度。還可以使用自制管托將管道支設(shè)至施工所需高度，并成不同管節(jié)的組對(duì)，然后進(jìn)行管道打底。

2.2.2 焊接施工

（1）檢查管口組對(duì)的效果。在焊接前需再次確認(rèn)管口的組對(duì)質(zhì)量，重點(diǎn)控制坡口鈍邊、坡口間隙、管口頂部以及底部的錯(cuò)邊量等，確保所有誤差都在合理范圍內(nèi)。

（2）管口定位焊。在實(shí)施滿焊前通過點(diǎn)焊的方式固定管道，定位焊施工時(shí)可使用U 型卡輔助管口固定。

（3）根焊。如果管道壁厚較大，在坡口形成后難以一次性焊接到位，應(yīng)按照從根部到表面的順序逐層施焊。普通的低碳鋼管道在焊接前要進(jìn)行預(yù)熱，主要目的是防止管道在焊接過程中出現(xiàn)裂紋。預(yù)熱時(shí)的加熱區(qū)域位于坡口及焊接部位附近，溫度通?？刂圃?00 ℃～200 ℃（不同管材存在差異）。焊縫的根部焊接可采用多種運(yùn)條方式，如直線形前后往復(fù)運(yùn)條、“V”字形運(yùn)條、小鋸齒形運(yùn)條等，運(yùn)條方式的選擇取決于作業(yè)人員的焊接習(xí)慣。以直線形前后往復(fù)運(yùn)條方式為例，其施工要點(diǎn)是焊接時(shí)焊條不做橫向擺動(dòng)，只做直線形前后往復(fù)擺動(dòng)。這種運(yùn)條方式的優(yōu)點(diǎn)是焊條可直接深入焊縫根部，以極短的焊接電弧融化焊縫坡口兩側(cè)的鈍邊[6]。

（4）填充焊。焊接前先清理根焊時(shí)產(chǎn)生的飛濺和熔渣，若焊縫上存在不平整的焊瘤，則應(yīng)將其打磨平整。填充層焊接的運(yùn)條方法是橫向擺動(dòng)，并且擺動(dòng)幅度略大，擺動(dòng)方向?yàn)槠驴谝粋?cè)到另一側(cè)，擺動(dòng)速度較快，防止部分位置焊縫過厚。如果填充層焊接時(shí)采用多層焊接的工藝方法，那么焊接時(shí)要將每一層上的焊渣徹底清理干凈，必要時(shí)使用鋼絲刷清理焊渣，然后在這一基礎(chǔ)面層上繼續(xù)施焊。從根部向上填充時(shí)，填充層的寬度逐漸增加，當(dāng)寬度較大時(shí)可采用排焊的焊接方法，此時(shí)要確保焊道飽滿、均勻，尤其是側(cè)邊要充分熔合。

（5）蓋面。蓋面工序直接影響焊縫的美觀性，蓋面焊接的技術(shù)要點(diǎn)如下。第一，控制焊條角度。焊條與母材下方的夾角需控制在60°～70°，以便于焊條托住鐵水，防止鐵水下淌。第二，運(yùn)條方法。管道蓋面焊接時(shí)采用斜拉鋸齒的運(yùn)條方法，焊條在母材兩側(cè)稍作停留，中間部位一帶而過，尤其是管道仰焊部位，運(yùn)條速度要快。第三，避免上側(cè)咬邊和焊道中間過厚。在管道蓋面焊接中容易出現(xiàn)焊道中間過厚、上側(cè)咬邊的質(zhì)量缺陷，關(guān)鍵是要控制焊接工藝和操作手法[7]。

（6）無損檢測(cè)。管道工廠預(yù)制要確保其焊接質(zhì)量100%達(dá)標(biāo)，因此在焊接結(jié)束后需全面開展無損檢測(cè)，若檢測(cè)出焊接缺陷，則需切開焊縫重新焊接。

2.3 成品保護(hù)工段

預(yù)制管段的成品保護(hù)是非常重要的一項(xiàng)工作，成品存儲(chǔ)時(shí)要做好防銹、防污染以及分類標(biāo)識(shí)等。預(yù)制完成的管段上要標(biāo)識(shí)清楚基本信息，具體包括編號(hào)、管道規(guī)格以及管道工段等。進(jìn)行成品保護(hù)時(shí)，先要將管道內(nèi)壁清理干凈，尤其是開孔的管道內(nèi)部會(huì)沉積一定量的氣割熔渣，必須做好清理和防腐處理，然后再使用塑料布將管道的兩個(gè)端口封堵起來。如果管道上存在法蘭，那么應(yīng)采用硬防護(hù)措施，避免灰塵、雨水污染管道內(nèi)部。同時(shí)，管道存儲(chǔ)時(shí)要在其下方支墊木方，并且在木方底部提前鋪設(shè)防潮篷布，防止潮氣侵蝕管道外壁。另外，部分管道預(yù)制時(shí)會(huì)提前在管口位置打磨出坡口，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后再組對(duì)焊接，這是為了降低管道運(yùn)輸?shù)碾y度。對(duì)于打磨過的管口，在存儲(chǔ)和運(yùn)輸時(shí)也要采取硬圍護(hù)，尤其是與閥門焊接的坡口。

3 建筑機(jī)電安裝中管道工廠化預(yù)制的質(zhì)量控制要求

3.1 按照規(guī)范使用焊條

焊條對(duì)管道的焊接質(zhì)量具有深遠(yuǎn)的影響，使用時(shí)要保持足夠的干燥度，潮濕的焊條容易引發(fā)各種類型的焊接質(zhì)量缺陷，如飛濺、氣孔等。焊條管理的重點(diǎn)是烘干，借助烘干措施可去除焊條中的水分。在預(yù)制工廠中制造加工管道時(shí)要規(guī)范烘干和存儲(chǔ)焊條，不可將焊條隨意放置在地面上，否則會(huì)導(dǎo)致焊條吸水受潮。規(guī)范的做法是將焊條保存在專門的焊條保溫桶內(nèi)，取焊條時(shí)打開保溫桶的蓋子，取完后立刻合上蓋子，保證焊條始終處于干燥狀態(tài)[8]。

3.2 嚴(yán)格控制管道預(yù)制的施工條件

管道工廠化預(yù)制對(duì)環(huán)境條件、管道切割以及打磨等都提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求。環(huán)境條件方面要求管道預(yù)制場(chǎng)應(yīng)具備防雨、防風(fēng)、防潮等基本功能，若為封閉式廠房，則施工條件相對(duì)較好，防風(fēng)、防潮效果優(yōu)異；若作業(yè)環(huán)境為開放式場(chǎng)地，則雨雪、大風(fēng)和大霧等氣候條件下不可開展管道預(yù)制作業(yè)。對(duì)于管道切割、打磨以及焊接等關(guān)鍵工序，需做到嚴(yán)格的工序驗(yàn)收。

4 結(jié)語

管道工廠化預(yù)制是機(jī)電安裝作業(yè)中加工管道的常用方式，在預(yù)制過程中要根據(jù)圖紙合理劃分管件，編制作業(yè)指導(dǎo)書。進(jìn)入施工階段后，重點(diǎn)做好管道下料、坡口打磨、打底、組對(duì)、焊接等關(guān)鍵工序，并根據(jù)不同的管道材質(zhì)、管口直徑采取正確的焊接工藝，通過無損檢測(cè)技術(shù)檢查管道焊縫中的質(zhì)量缺陷。