机械化补口施工方案.docx
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机械化补口施工方案
机械化补口（研究院BK-1型）施工方案
1.工程概况
西气东输三线中段管道工程第一标段包含西三线干线宁夏段和中卫—靖边联络线工程。
线路所经地区属温带干旱、半干旱大陆性气候，由于受内蒙古高原和西伯利亚高气压影响，冬、春多西北风，夏季多东南风，宁夏和陕北地区冬春季节，盛行北风和西北风，常形成扬沙和沙尘暴灾害性天气。
西气东输三线中段干线第一标段线路长294.6km。
管道沿线地貌类型较为复杂，可划分为风积沙地、山前冲洪积倾斜平原、低山丘陵、河谷平原、黄土丘陵等地貌单元，地表多为农田，交通便利。
机械化补口地段地貌
依据初设文件现场踏勘情况，对工程沿线地形、地貌的了解，排除地下障碍物和地形影响，综合考虑机械化补口施工条件，西三线干线宁夏段采用机械化补口（配合自动焊焊接机组施工）的工程量为100km，机械化补口施工段统计如下：
第一标段机械化补口工程量
标段
线路名称
位置
工程量（km）
机组布置
第一标段
西气东输三线中段干线
GXCA013-GXCA059
40
机械化1机组
GXCB013-GXCC084
GXCD023-GXCD093
60
机械化2机组
GXCD112-GXCE055
合计
100
2.方案总述
本方案主要以我单位BK-1机械化补口编写，详细介绍了机械化补口施工中的主要工序，并对自动喷砂除锈、中频回火、红外热收缩等工序提出了详细的技术要求。
针对本工程特点，编写了质量保证措施、连续施工措施和HSE管理措施。
3.机械化补口施工方案
3.1施工工艺流程图（含质量控制点）
施工前准备
管口预处理
自动喷砂除锈
中频预热
涂刷底漆
固定片安装
红外收缩
排除气泡
外观检查
合格
补口结束
灰尘度、锚纹深度抽检
电子温度计控温
涂层厚度检查
电子温度计控温
电火花检查，剥离强度抽检
填写施工过程记录
不合格
工艺参数验证
清除原热收缩带
3.2施工技术要求
3.2.1防腐工培训及考试
1）防腐工上岗考试前，对防腐工进行机械化补口、设备操作技能培训；
2）防腐工操作上岗考试采用理论加操作技能方式考试，考试防腐补口实施外观、剥离强度检查，检测合格后发放上岗资格证书；
3）理论知识考试通过但防腐补口操作考试一次未通过的防腐工，可补考一次。
第二次考试未通过的不得再参加考试。
3.2.2施工前准备
机械化补口（研究院BK-1型）施工前准备包括以下几个方面：
1）补口工艺及技术交底
开工前对机械化补口机组技术人员及操作人员进行补口工艺规程和相关补口及验收要求、补口质量过程控制相关管理要求进行技术交底，形成交底记录，并留下影像或图片等见证资料。
2）机械化补口设备
采用研究院BK-1型机械化补口设备。
研究院BK-1型机械化补口设备系管道局研究院自主研发具有完全自主知识产权的设备，属国际领先、技术成熟的机械化补口设备，其优点为：
补口质量有保证，受人为影响因素少；人工劳动强度低；无环境污染；对作业人员健康影响小；性能稳定、施工效率高。
该设备参与了西气东输三线西段第三标段防腐补口施工，其稳定的施工效率和质量受到了业主、监理方的一致好评。
我单位使用研究院BK-1型机械化补口设备不仅取得了一定的业绩，而且在技术创新、人员培训、设备使用及管理等方面建立了完整的管理系统。
3）机械化补口设备的调试及各项工艺参数的设定
防腐补口前应对机械化补口设备进行调试，确保设备各部分运转正常，并按防腐补口工艺规程的要求输入各项补口工艺参数。
由于施工现场的补口条件和环境的差异性较大，需对所有机械化补口设备进行前期调试修正参数的差异性，保证正常防腐补口施工。
4）补口材料
补口材料应采用补口工艺规程规定的热收缩带。
工程使用前按照标准对补口材料进行复检，送检批次需得到监理签认。
补口材料使用同一厂家，同一批次。
5）喷砂除锈材料
喷砂除锈材料采用铸钢砂，满足表面处理要求的Sa2.5级。
工程使用前按照标准对喷砂除锈材料进行复检，送检批次需得到监理签认。
喷砂除锈材料使用同一厂家，同一批次。
6）作业空间要求
管道补口部位离地面高度宜在400mm以上，且补口区域四周至少1000mm无空间障碍物，作业带宽度24米。
3.2.3管口预处理
1）采用电动砂轮、清洗剂处理管口处及PE搭接区的毛刺、焊渣、飞溅物、焊瘤、污物、油和杂质等；
2）当防腐层端部有翘边、开裂等缺陷时，采用电动砂轮修理至防腐层与钢管完全粘附处；
3）防腐层端部坡角不大于30°；
4）当管体温度不高于露点温度5℃及管体表面存在水分时，应采用火焰预热补口部位的钢管和管体防腐层，使其温度达到40℃～50℃。
3.2.4自动喷砂除锈
1）将密闭自动喷砂除锈机吊装在管口处；密闭自动喷砂除锈机的中心点应与焊缝对正，以保证两侧的PE处理区相等；
2）逐一检查喷砂除锈小车行走机构、控制系统等各个功能是否正常，潮湿的磨料（铸钢砂）需经过晾晒处理；
3）压缩空气应过滤至干燥、无油，排出水分离装置中的污水；
4）空压机排气量10m3/min，喷砂罐压力应控制在0.55～0.6MPa；
5）启动喷砂设备对管口进行喷砂处理；
6）补口部位的表面除锈等级达到标准规定的Sa2.5级，锚纹深度控制在40μm～100μm。
自动喷砂除锈
3.2.5中频预热
1）将中频加热器吊装在管口处，避免碰撞，中频位置应与管口及搭接区重合，以保证两侧搭接区的加热效果相同。
中频的操作按照使用说明书的要求精细操作；
2）使用中频加热器对管口及搭接区进行预热，预热时应采用接触式测温仪测温，测量补口部位钢管周向均匀分布的四个点的温度，预热温度控制在补口工艺参数要求的范围内。
中频预热
3.2.6涂刷底漆
1）环氧底漆的涂覆范围严格按照补口工艺要求；底漆AB组分配比需严格按照产品使用说明，现场加热后均匀混合；
2）环氧底漆采用涂刷方式，管口涂刷底漆前应采用海绵刷将焊缝、管体防腐层底边进行预涂，使底漆完全润湿管体；
3）刷涂时应采用多遍方式，并保证不流挂、不漏涂；
4）涂覆过程中，采用湿膜测厚仪检测涂层厚度，底漆厚度应不小于200μm。
涂刷底漆
3.2.7固定片安装
1）热收缩带表面应无麻坑、裂纹，无氧化变质等现象，其厚度应大于或等于设计规定的厚度。
热收缩带胶层应无裂纹，内衬护薄膜应完好，且有明确的标识（生产厂商、产品名称、材料规格、批号、生产日期等）；
2）热收缩带安装前在管口顶部及3点时钟处自动或手工安置两个磁性楔子，保证热收缩带安装时不与管口接触；
3）热收缩带的安装应按产品安装说明书的要求进行。
首先用火焰烤热热收缩带内搭接端的胶层，然后将内搭接端粘贴在管口处，热收缩带的中点应与焊缝对齐。
对正收缩带，确保两侧搭接宽度相同，热收缩带与聚乙烯防腐层搭接宽度不应小于100mm。
将胶条烤软，并安装在内搭接端边沿；
4）将外搭接端的胶层烤化并搭接在内搭接端之上，用辊轮滚压热收缩带赶出气泡。
热收缩带周向搭接宽度不应小于100mm；将另一条胶条烤软，安装在外搭接端边沿；
5）将固定片胶面烤软，迅速将固定片的一端粘贴在热收缩带搭接处，固定片的轴向中心线对准外搭接端的顶端，利用火焰边加热固定片边辊压，确保固定片粘贴牢固。
安装过程中，应防止沙土进入。
如遇固定片一端已经安装的热收缩带，则只需安装另一端于热收缩带搭接处。
固定片安装
3.2.8红外收缩
1）将红外加热器吊装在管口处，小心操作，避免损伤热收缩带或红外加热片；
2）热收缩带固定后，使用红外加热器对热收缩带加热收缩。
收缩过程中应赶压固定片及搭接区，并观察热收缩带表面，出现空鼓时用聚四氟辊轮辊压排除气泡。
3）热收缩带完全收缩后，应采用红外加热器继续对热收缩带进行加热。
加热时，使用红外测温仪检测热收缩带基材的温度，并控制在190℃～210℃之间，在此温度下加热至少2min，当气温较低或风力较大时应适当延长加热时间，用指压法检查热收缩带热熔胶的熔化状况，确保热熔胶充分熔化。
红外加热时注意观察固定片搭接区两侧，必要时可用辊轮滚压搭接区。
同时将PE搭接区坡底处的气泡用聚四氟辊轮排除。
红外收缩
3.2.9排除气泡
1）红外加热器加热完毕，移开红外加热器，用聚四氟辊轮辊压排除热收缩带下固定片处及焊缝处的气泡。
2）气泡赶压完毕，利用火焰加热将胶条粘贴在固定片两端，胶条长度宜在150mm,并与热收缩带溢出的胶成整体。
排除气泡
3.2.10外观检查
1）热收缩带冷却后，热收缩带（套）表面应平整、无皱折、无气泡、无空鼓、无烧焦炭化等现象；
2）周向应有胶粘剂均匀溢出。
固定片与热收缩带（套）搭接部位的滑移量不应大于5mm。
热收缩带与管体防腐层搭接不少于100mm。
热收缩带宽度不小于520mm；
3）除了以上检查的条目外，另外按照标准要求的项目进行检测。
3.2.11焊接返修口及连头口补口工艺
由于焊接返修口和连头口情况较为特殊，返修口和连头口采用手工补口方式，手工补口工艺和常规手工补口工艺一致。
4.施工人员配置
现就两机组人员配备表统计如下：
机械化补口（研究院BK-1型）机组人员配备一览表
序号
工种
人数
备注
1
管理人员
12
机组长、技术员、质量员、安全员、经济核算员、文控
2
工程车操作员
12
操作自动喷砂、中频、红外工程车
3
防腐工
8
涂刷底漆、安装固定片、排除气泡
4
修理工
2
设备维护保养
5
数据填报人员
2
现场检测数据记录
6
普工
8
辅助施工
7
司机
4
8
炊事员
1
合计
49
5.设备、机具配备
机械化补口（研究院BK-1型）主要设备、机具一览表
序号
设备名称
型号
单位
数量
备注
1
表面温度计
JM222
台
8
测量补口区域温度
2
磁性测厚仪
600B
台
2
测量底漆涂层厚度
3
电火花检漏仪
DC30
台
2
检测漏点缺陷
4
锚纹仪
Elcometer124
台
2
测量喷砂除锈锚纹深度
5
露点测试仪
易高319
台
2
测试补口区域露点温度
6
风速仪
AVM-01/03
台
2
测量现场风速
7
红外测温仪
A109501520
台
2
测量钢管表面温度
8
厚度仪
爱固
台
2
测量补口区域材料厚度
9
拉力计
LTZ-30
台
2
测量补口剥离强度
10
湿膜测厚仪
Elcometer
台
2
控制底漆涂覆厚度
11
数显测力计
FGJ-50
台
2
精确测量补口剥离强度
12
数字温度计
JM222
台
2
测量现场环境温度
13
灰尘度检测仪
Elcometer
台
2
检测钢管表面清洁度
14
喷砂工作站
BK-1
套
2
补口区域喷砂除锈
15
中频工作站
BK-1
套
2
补口区域中频回火
16
红外工作站
BK-1
套
2
热收缩带红外收缩
17
履带式工程车底盘
BK-1
辆
6
搭载工作站
18
客车
辆
2
现场人员接送
19
皮卡
辆
2
现场货物运输
6.技措用料
主要消耗材料一览表
序号
材料名称
型号规格
用途
1
液化气
瓶
安装固定片
2
柴油
0#
工程车、移动电站燃料
3
砂轮片
φ150、φ100
清理焊道
4
钢丝刷
φ150
清理焊道
5
铸钢砂
GP25
喷砂除锈
6
聚四氟辊轮
排除气泡
7
喷砂管
米
喷砂除锈
8
喷砂回收管
米
回收喷砂除锈铸钢砂
9
喷砂罐滤芯
个
过滤铸钢砂
10
喷砂机枪头
个
喷砂除锈
11
红外陶瓷片
个
红外收缩热收缩带
12
行程开关
个
控制设备行程
13
继电器
个
控制箱系统控制
主要措施用料一览表
序号
材料名称
型号规格
用途
1
梯子
2000×400mm
涂刷底漆
2
手持烤把
个
固定片加热
7.连续施工措施
7.1施工组织管理
7.1.1前期设计控制：
为了保证机械化补口能够进行连续施工作业，综合考虑地形起伏程度、管道壁厚变化频次、施工场地等影响其工效的因素，需要提前通过设计的前期控制，可以使机械化补口技术得到更大范围的应用。
7.1.2优化施工段划分：
确保机械化补口机组施工作业段有足够的连续里程，减少机组搬家次数。
7.1.3焊接检测结果及时反馈：
确保机械化补口持续跟进自动焊机组，提高施工效率。
7.1.4专家组排难：
EPC项目部成立由管道研究院抽调经验丰富的专家组成机械化补口设备保障及技术支持组，随时解决机械化补口作业中出现的各种问题。
7.2人员配置方面
7.2.1选取参加西三线三标段工程机械化补口施工的机组管理人员及补口操作人员。
7.2.2强化机组各工种人员的技能提升，确保每个工序人员整体技术水平，防止因个别人员原因影响机组作业。
7.2.3配备专业的设备维修人员。
7.3设备配置方面
7.3.1配备足够的备用设备及备件，第一标段配备2个机械化补口机组。
7.3.2加强维护，定人定机。
要求各工位操作员对使用机械化补口设备每天进行检查和日常保养。
7.3.3加大检查力度，机组对机械化补口设备完好情况、设备性能定期进行检查，对于补口质量不稳定的机械化补口设备及时维修。
7.4技术措施
7.4.1工程开始前，所有检测设备全部进行检验校准。
检测设备人员能够熟练正确操作检测设备。
7.4.2每天开工前对所使用的检测设备进行检查，并及时更换电池，保证其处于良好的技术状态。
7.4.3质检人员每天对当天的现场数据进行初步统计和检查，对可疑数据及时提出，必要时重新进行测试验证。
7.5施工材料
7.5.1按照标准严格加强对补口材料的检查验收。
7.5.2加强热收缩带存放管理，保证质量。
7.5.3减少耗材采购频次，选择同一厂家，同一批次的耗材。
7.5.4在施工过程中，确保消耗材料供给充足，质量稳定。
8.质量保证措施
机械化补口符合规范要求的整体质量控制，补口质量稳定性好、可控性强，补口全过程可检测、检验。
8.1施工前质量控制
8.1.1原材料复检：
由监理方组织对补口材料进行送检签认，对于复检不合格的材料不予使用，严禁不经过复检就领取补口材料；
8.1.2设备检查：
开工前，补口机组应对施工装备及检验装备进行检查，确保装备完好，检验装备应处于有效的检验周期内，在设备计量和校准日期到期之前，应及时送相关单位复检；
8.1.3技术交底：
由监理方组织对机械化补口机组成员进行技术交底，并存留影像或图片等见证材料；
8.1.4施工前试验：
防腐层补口施工前，在监理的见证下，应按照补口施工规范进行2道口的补口安装试验，只有当2道口的安装质量全部合格后经监理批准方能进行补口施工，并确认安装工艺。
8.2施工过程中质量控制
8.2.1机械化补口施工工程中严格执行Q/SYGJX0213-2012《西气东输三线管道工程管道防腐层补口补伤技术规范》；
8.2.2机械化补口质量检验严格按照规范要求进行，并由监理方进行现场签认，如检验不合格，应重新返工。
检验项如下：
1）外观：
热收缩带冷却后，补口的外观应逐个目测检查，热熔胶型聚乙烯热收缩带表面应平整；无皱折、气泡、空鼓、烧焦炭化等现象；轴向应有胶粘剂均匀溢出；与管体防腐层的搭接宽度不小于100mm；固定片与热熔胶型聚乙烯热收缩带搭接部位的滑移量不应大于5mm；
2）漏点：
每一个补口均应采用电火花检漏仪进行漏点检查，以无漏点为合格；检漏电压15kV，探头移动速度约为0.2m/s，连续检测时，检漏电压应每4h校正1次。
若有漏点,应重新补口并检漏,直至合格；
3）剥离强度：
采用数字式拉力机进行剥离强度检测，检测部位包括管体和管体防腐层搭接区，检测时的管体温度宜为25℃±5℃，沿周向划开一宽20mm长100mm的长条，测试结果以热熔胶型聚乙烯热收缩带/底漆钢、热熔胶型聚乙烯热收缩带/管体防腐层的剥离强度均不小于50N/cm、剥离面热熔胶覆盖率不低于90%、底漆完全覆盖在管体表面为合格。
剥离强度测试频次为每100道口抽查1道口，如不合格加倍抽检；若加倍抽检仍有不合格，则该段管线的补口应全部返修；
4）环氧底漆附着力：
在剥离强度检验的同时，采用十字交叉的方法进行底漆涂层的附着力检验，底漆对钢的附着力应为1级。
如有不合格，应加倍抽查；若加倍抽查仍有不合格,则该段管线的补口应全部返修。
检验合格后应采用无溶剂环氧底漆修补附着力测试所破坏的底漆区域，并将剥离条加热恢复到原来的部位，再包覆1条热收缩带；
9.HSE管理措施
9.1一般规定
9.1.1每天机组施工前进行班前安全教育。
9.1.2施工营地、现场要保证联络畅通。
9.1.3施工现场配备紧急车辆。
9.1.4施工所用车辆必须进行日常检查，保证值班车辆安全可靠。
9.1.5参加施工作业人员要按照规定穿戴劳动防护用品。
9.1.6积极做好防暑降温工作，宣传防暑降温知识，施工现场配有饮用水，高温时给施工现场加送水、绿豆汤等以补足水分和盐分。
9.1.7搬运液化气瓶时，不准摔、碰、撞击。
9.1.8在贮存、使用时，液化气瓶必须保持直立状态。
气瓶阀门不可随意更换。
9.1.9各种吊机在工作中必须有专人指挥，明确规定，并熟悉指挥信号，严禁多人指挥和无人指挥。
9.1.10起吊前，必须检查周围环境，如有障碍物要及时清除；起吊中，工作物上、吊臂下，不许站人，也不许有人通过或停留。
9.1.11安装或维修该设备时，要切断系统输入电源。
9.2机械化补口作业HSE措施
9.2.1防腐补口补伤作业应严格控制在作业带范围内；
9.2.2防腐补口补伤作业时，现场配备垃圾桶（袋），施工中产生的固体废弃物（底漆罐、材料包装物等）应分类回收处理；
9.2.3防腐工操作前应对喷砂设备、液化气罐的安全附件进行检查，确保作业安全；
9.2.4贮砂罐、空压罐必须从具有压力容器生产许可证厂家采购，所用介质要符合要求；
9.2.5使用砂轮机时,先检查砂轮有无裂纹是否有危险，切割材料时用力均匀,被切割件要夹牢；
9.2.6喷砂系统管线连接时，必须保证连接处有足够的强度，连接处许用压力不小1.6MPa；
9.2.7喷砂除锈操作者穿戴劳动保护用品，以防止粉尘、磨料击伤人，其着装包括：
耳塞、护目镜、口罩、防护手套及防护鞋；
9.2.8定期对喷枪、连接装置及空气罐进行检查，压力表按规定检定，存在问题及时检修或更换；
9.2.9操作过程中喷枪、喷砂头等不准对人；
9.2.10喷砂设备运行期间，应随时检查各系统是否处于正常状态，如发生异常情况，禁止带压检修；
9.2.11加热工具，如烤把、减压阀、胶管应为合格产品，每次使用前应对其进行检查，确认无误后，方可使用；
9.2.12连接胶管应有预留长度，各连接节头应用专用的固定卡具固定，操作时应避免用力牵拉；
9.2.13使用的液化气钢瓶应有质量检验标识，标识不清或超过检验期限的钢瓶不得使用；
9.2.14液化气钢瓶禁止倒置、曝晒和任何方式的加热。
10.施工现场平面布置图
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