长虹路高压天然气管道0+4500+800标段工程管道加工及组装焊接施工设计.docx
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长虹路高压天然气管道0+4500+800标段工程管道加工及组装焊接施工设计
重庆科技学院
课程设计报告
学院:
石油与天然气工程学院专业班级:
学生姓名:
学号:
设计地点（单位）___
设计题目:
长虹路高压天然气管道（0+450—0+800）标段工程—管道加工及组装焊接施工设计
完成日期：
年月日
指导教师评语:
_______________________________________
成绩（五级记分制）:
________________
指导教师（签字）:
________________
目录
1总则1
1.1编制说明1
1.2编制依据1
1.3编制原则2
1.4本工程采用的技术规范2
2工程概况3
2.1综合说明3
2.2施工场地条件3
2.3实施目标3
2.4工程的难点、重点说明3
3施工准备5
3.1技术准备5
3.2物资、劳动力组织准备5
3.3施工现场准备5
3.4降低成本的措施6
4施工技术方案、施工方法7
4.1施工工序7
4.2主要施工技术措施7
4.2.1坡口加工的技术方案与施工7
4.2.2管口组对的技术方案与施工8
4.2.3管线焊接技术方案与施工9
5施工组织机构和施工人员配备11
5.1管理机构及质量、安全保证系统11
5.2项目部主要施工及管理人员11
5.3施工队伍建设11
6投入该工程的施工机械设备12
6.1机具设备计划12
6.2主要机具设备性能简介12
6.2.1压缩机12
6.2.2气动内对口器12
6.2.3SST半自动焊机13
6.2.4外焊机13
6.2.5坡口机13
7施工进度计划及保证工期措施15
7.1施工进度计划15
7.1.1施工进度表15
7.2工期保证措施15
8各项管理和保证措施16
8.1工程质量保证措施16
8.2安全技术保证措施16
8.3环境保护措施16
8.4工程文明施工保证措施16
9现场临时用电、水设计方案17
9.1临时用电注意事项17
9.2临时用水、泄水事项17
10施工平面布置图18
10.1施工平面布置的要求18
10.2施工平面布置图18
11总结19
参考文献20
1总则
1.1编制说明
本工程为高压天然气管线沿公路边缘敷设工程，工程的目的与意义在于管线通过公路敷设，在保证敷设质量与安全标准的前提下，减少管线敷设长度与工程量，降低成本。
在此次工程施工组织设计中将对本工程的管线组装与焊接进行施工组织设计编制。
本设计以《长虹路高压天然气管道工程施工》的要求和设计参数为根据，管子的对口焊接解释把布好的管子一根一根地组装焊接起来。
这部分工作在管线敷设中占有重要地位，是保证管道工程质量和施工速度的一个终于环节。
因此，如何选择合理的施工组织方法、较佳的焊接工艺和严格的质量检查程序与方法，对整个管道施工进程具有重要意义，编制时对施工准备、施工技术防范及施工方法、施工组织机构和施工人员配备、机械设备的选择、施工进度计划及保证工期措施、各项管理和保证措施、现场临时用电、水设计方案做了充分考虑，突出其科学性、实用性和经济性。
1.2编制依据
①长虹路高压天然气管道工程施工图；
②与工程建设有关的法律、法规和文件；
③国家现行有关标准和技术经济指标；
④工程所在地区行政主管部门的批准文件，建设单位对施工的要求；
⑤工程设计文件；
⑥工程施工范围内的现场条件，工程地质及水文地质、气象等自然条件；
⑦类似项目的经验资料；
1.3编制原则
严格执行国家与行业和有关文件、规程和规范，并参照有关国际标准、规程和规范。
在符合国家总体规划的基础上，工程建设远近结合，统筹考虑，合理布局，系统优化，实现可靠性与经济性的良好统一，尽可能降低投资，获得较好的经济效益和社会效益。
采用国内外成熟、适用的技术和新设备、新材料，实现管道建设和管理“高标准、高质量、高效益”的目标。
计划中要尽量满足需要，保重点工程，保工程质量，保施工投产。
系统配置辅助设施，大力采用工厂化、预制化、装配化的施工方法，不断提高工业化施工程序，提高劳动生产率。
所有人、物（人力、材料、机械设备）相互协调发挥他们的作用，做到施工连续性、均衡性。
计划指标要具体。
制定计划要以科学的态度和实事求是的精神。
重视管道沿线所经地区生态环境保护。
1.4本工程采用的技术规范
①《输油输气管道线路工程施工及验收规范》（SY0401-98）
②《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（GJJ33-89）
③《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB50235-97）
④《现场设备、工业管道焊接工程及验收规程》（GB50236-98）
⑤《油气储运建设工程手册》陈允仁，中国建筑工业出版社；
⑥《油气储运工程施工》，何利民高祁，石油工业出版社。
2工程概况
2.1综合说明
长虹路天然气工程设计规格为直缝焊接钢管D114.3×6，全长约2895（平面距离）。
设计压力：
1.6MPa（表压，以下同），工作压力：
≤1.5MPa,设计温度：
常温
天然气高压管道以道路中心线定位，位于路东，控制在18~25米。
具体情况为：
桩号0+000~0+210、0+435~0+800和1+472~2+895段燃气管道距路中心线18.0米；桩号0+220~0+425和1+337~1+462段燃气管道距路中心线25.0米；桩号1+000~1+330段燃气管道距路中心线20.0米；桩号0+800~1+000段燃气管道距路中心线由18,0米渐变至20.0米。
管材及附件：
管道选用直缝焊接钢管，材质为L245，高压钢制管件选用专用锻制和弯制加强管件，设计压力为2.5MPa。
2.2施工场地条件
施工场地位置相对较好，可以利用周边道路进行设备材料和生活物资运输，施工和生活用水可以就近解决，用电采用发电机自发电或外接电源的供电方式。
本地区气候属温季风气候，其基本特点是：
冬暖夏热，春早秋短，四季分明，无霜期长，雨量充沛，且水热丰富，光热水同季。
年平均气温12.2℃。
常年降水量775.6mm，春夏之交夜雨尤甚。
普通土是以亚粘土为主，潮湿的黄土，夹有碎石、卵石的砂、种植土、建筑土及亚沙土，坚实系数0.6～0.8，用锹、锄头挖掘，少许用镐翻松。
2.3实施目标
严格按国家现行有效的相关施工及验收规范组织施工，达到国家施工验收规范优良标准。
重合同、守信誉，接受政府职能部门、工程监理的监督，认真做好内外关系的协调工作，主动与各有关单位协调并争取得到其大力支持与配合，确保工程按计划顺利实施。
在整个施工过程中杜绝各种重大伤亡、火灾事故。
2.4工程的难点、重点说明
①在管道组对焊接过程中，选择合理的施工组织方法、较佳的焊接工艺和严格的质量检查程序与方法是焊接组对中的重点，难点。
本工程中焊接工艺的组织形式选择无点焊的分层焊接流水，焊接工艺采用手工或半自动下向焊工艺，质量的检查标准严格按照焊缝质量检测标准规范执行，防止气孔，夹渣，未熔合的形成。
②焊接前应对管口预热，以保证焊接质量，除去焊道水膜。
本工程采用火焰加热器预热。
③管道焊接前，两待焊管道必须按坡口间隙及管口错边量的要求对口，且管口组装应严格满足组装要求，以保证焊接工艺的顺利进行。
④对口前应再次核对钢管类型、壁厚及坡口质量，所有参数必须与现场使用要求相符合。
⑤为保证起吊管子的平衡，起吊管子的尼龙吊带应放置在活动管已划好的中心线处，其活动管子的轴线应与已组焊管线的轴线“对正”，这样可以方便、快捷地进行管子对口。
⑥管道组队用三角架配合施工，严格按照监理部审批的《焊接工艺规程》要求进行施焊。
及时上报监理部当日完成的焊道，进行无损探伤和超声波检测，与施工进度相配合，结合施工特点，及时通知探伤结果。
焊接完后，将管段两端用盲板烧满焊，避免泥沙、水进入管段。
3施工准备
3.1技术准备
熟悉图纸，明确施工任务，编制详细的施工方案，学习有关标准及施工规范。
与市政、电力、电信、交通、气象等部门取得联系；
熟悉图纸和有关标准、规范，及时进行图纸会审；
熟悉和工程有关的其他技术资料，如施工及验收规范、技术规程、质量检验评定标准以及制造厂家提供的产品资料。
由项目总工、各专业责任工程师逐级向有关施工人员、班组进行详细的技术交底；
编制详细的施工进度计划和物质供应计划；
3.2物资、劳动力组织准备
由施工方提供的消耗材料、加工件，编制自购工程材料、加工品计划，并按规定报批。
并根据施工进度安排编制其运输计划。
工程正式开工之前，应将必要的材料、机具、设备、构件等物资（移动式压缩机、清管器、清管器跟踪仪、收发球装置、压力天平、压力表、温度计、指挥车、载重汽车等）准备齐全，并运至现场，选择临时堆管场地，建立材料仓库。
对出现的临时状况也要有应急设备。
要作好施工期中各阶段的物资准备，及时运至现场，以免发生停工待料的现象，贻误工期。
编制物资供应计划，物资管理办法及相应管理性文件。
劳动力组织准备主要是建立工地生产管理和技术指导的组织机构；建立施工队、组；组织物资管理人员培训，了解工程相关技术要求。
3.3施工现场准备
办理当地的施工许可证，办理水、电、路、讯的使用许可证和相关协议，与地方政府主管部门签订有关协议合同（通行权等问题）。
办理临时占地手续，提前进行征地工作。
根据本工程的地理位置和自然条件，以保障生活，方便施工，节约开支为原则，合理设置施工暂设点。
暂设点应主要准备生活、生产的临时福利设施、仓库、停车场、堆料场、临时道路、临时电源、水源等，施工暂设基地与施工现场要做到“四通一平”，即路通、讯通、水通、电通、场地平整。
进行现场平面布置以及各种标识、标牌制作。
实施施工营地、施工现场的安全防护措施和环保措施，所有临时使用的道路结构应能满足施工机械的通行和最大重量和尺寸构件的运输。
3.4降低成本的措施
在资金筹集和使用上，制定周密资金筹集、安排计划；积极从内部筹集资金，减少财务费用的发生，根据工程进度和现金流量状况进行的资金安排，确保工程施工各环节的资金使用，减少资金的闲置。
在直接人工费用方面，拟出具体的用工方案和制度，制定出劳动工资定额、劳动定员、工资技术等级标准、工资等级、工资率，确保在作业时不会出现人力资源的紧缺和浪费，人尽其能，挖潜增效，减少不必要的人工开支，节约直接人工费，按定额组织生产、严格控制非生产人员、民工的使用，努力降低人工成本。
在物资采购及用量上，加强采购合同的管理，保证采购物资的质量。
确定合理的材料库存、保管、储存费用。
在机械使用费方面，编制设备的配置计划、每个台班的设备配置标准；建立、健全设备管理使用的各项规章制度；合理安排设备进出现场时间，及时掌握工程进度与工作量，合理调剂施工台班组合，尽量减少施工设备在现场的闲置。
4施工技术方案、施工方法
4.1施工工序
管子的对口焊接解释把布好的管子一根一根地组焊起来。
这部分工作在管线敷设中占有重要地位，是保证管道工程质量和施工速度的一个终于环节。
因此，如何选择合理的施工组织方法、较佳的焊接工艺和严格的质量检查程序与方法，对整个管道施工进程具有重要意义。
4.2主要施工技术措施
4.2.1坡口加工的技术方案与施工
坡口加工形式应根据所采用的焊接工艺确定。
调整割具，使其与管子中心保持一定的角度。
当操作员转动传动装置的手把时，割炬便沿管子周围移动，实现坡口加工。
采用角向磨光机对管口进行修整，除去切割痕迹和氧化皮。
重新切割或修整管子坡口时，管端上有关的数据资料要写到新管端上。
常见坡口形式及加工技术要求。
管子、管道、压力容器和钢结构的坡口形式应按设计图纸规定加工。
如无规定时，坡口的形式和尺寸应按能保证焊接质量、填充金属量少，改善劳动条件、便于操作、减少焊接应力和变形、适应探伤要求等原则选用，在实践工作中，常用的坡口有V型、U型、双V型、X型等四种形式，加工方法分氧—乙炔火焰切割、碳狐气刨、车削、手工挫制等。
表4.1坡口加工技术尺寸要求
接头类型
坡
口
形
式
厚度
焊接结构尺寸
适用范围
α
β
B
mm
P
mm
R
mm
对接
V
形
≤6
≤16
＞16～20
30～50°
-
1～3
1～3
0～1
0.5～2
1～2
-
各类承压管子，压力容器和中薄件承重结构
对接
U形
≤60
10～15°
-
2～3
2
-
中、厚壁汽水管道
对接
双
V
型
水
平
管
＞16～60
30～40°
8～12°
2～5
1～2
5
中、厚壁汽水管道
对接
垂
直
管
＞16～60
a1=
30～40°
a2=
20～25°
β1=
15～20°
β2=
5～10°
1～4
1～2
5
中、厚壁汽水管道
表中α为坡口斜面角度1（双V型角度1），β为双V型角度2，B为对口间隙，P为钝角厚度，R为坡口弧长。
坡口加工技术注意事项
1）坡口加工前，要先将不平处、斜面修理平整。
2）坡口内外壁15~20mm范围内清除铁锈油污等杂质，露出金属光泽。
3）采用坡口机加工坡口时，进刀要缓慢，每次吃刀量为0.2~0.3mm，严禁直接接触管子强制进刀。
4）刀子角度与坡口角度要求一致,且坡口面制作均匀，到位。
5）加工管口朝上的管道时，必须在管子内做防杂物掉入措施。
4.2.2管口组对的技术方案与施工
管道焊接前，两待焊接管道必须按坡口间隙及管口错边量的要求对口，以保证焊接工作的顺利进行。
对口的方法有内对口器法、外对口器法和手工对口法。
不论采用何种对口方式，管道环焊缝错边量不得超过±1.6mm；若考虑焊接变形，管道对口时其错边量不得超过±1.0mm。
首先将内对口器放入已焊成的管线管口内，然后将操纵杆穿过待接口的管子，调整吊管机将管口对正，对口间隙由厚度垫片控制。
将空压机风管和操纵杆相连，转动操纵杆将压缩空气送进气缸，推动撑臂，在强大的胀气作用下，两管口被胀紧和对齐。
经检查合格后即可进行根焊，这样即完成对口工作。
定位焊后，反向转动操纵杆排气，松开撑臂，向行走马达供气，对口器在行走装置的作用下驶至管口，在控制装置作用下，自动停车到达下一工作位置。
特殊地段的管道组装要求如下：
1）当在纵向坡度大于15°的坡地进行组装时，钢管组焊应自下向上进行，同时应对施工机具采取锚固或牵引等措施，以防发生倾覆或滑移。
2）当管道在横向坡角上组装时，应依据地质条件，计算施工机械抗倾覆的角度，若不满足，应采取“土方削方”措施。
3）水平转角大于5°的弹性弯曲管段，在沟上组装时，应在曲线的末端留断。
管口组装规定如表4.2。
表4.2管口组装要求
序号
检查项目
组装规定
1
螺旋缝或直缝错开间距
不得小于100mm弧长
2
相邻环缝间距
不得小于2倍管外径
3
错边量
小于3/1000管外径，且大于1.6mm
4
定位焊长度（焊口定位焊不少于4～6处，均匀分配），下向焊不需定位焊
定位焊总长度不应小于焊道总长度的50%
5
定位焊缝厚度
不得大于2/3壁厚
对口后，在根焊施焊前，若存在大于1.0mm、弧线长度在240mm内的局部错口，可进行矫正。
但根焊开始后，不得对管口进行任何矫正。
对口要充分发挥机械化流水作业的效率，对口作业不宜少于2台吊管机，分别布置在管线的两侧。
4.2.3管线焊接技术方案与施工
①由于该工程中所用低压天然气管线管径（
）小于DN700且管线敷设在水网地段，故采用下向焊和手工半自动焊接工艺，这两种焊接工艺所需设备少而且设备体积小，故障率低、机动灵活、容易搬迁。
②要提高管线的组装焊接速度和质量，应采用下向焊的流水作业施工工艺，每层焊道可以采用2名焊工同时施焊。
③此工程焊接工艺的组织形式为无点焊的分层焊接流水。
这种组焊工法是管子组对时使用内对口器对口，完成对口后，分层进行根焊、热焊、填充焊、盖面焊，将一个管口的焊接分成几层焊接的流水施工方法，依据管径的大小，每层焊道可使用2名焊工。
④焊接技术。
1）根焊焊接技术：
在此工程中根焊焊接技术我们采用的是STT半自动焊机焊接技术。
2）填充、盖面焊焊接技术：
在此工程中采用的是下向手工焊，操作灵活，适应性好。
为增加焊缝的抗氢性，输送天然气的管道要求使用低氢焊条。
⑤焊接施工。
1）安装轨道。
管口组对完成后，在管端附近安装焊接小车轨道，要保证安装的轨道符合要求。
由于焊接前需预热，故安装轨道时不宜过紧，以免因钢管受热膨胀而损坏轨道，待预热好之后在拧紧轨道。
2）焊前预热。
为确保焊接质量，除去焊道水膜，此工程中采用火焰加热器预热。
管口预热的范围为坡口两侧各75mm，预热温度为50～70℃。
温度测量采用数字显示红外线测温仪，并在距管口50～60mm处测量，需测量圆周上均匀分布的8个点。
预热完成后应立即进行根焊道的焊接。
3）焊接设备、焊接材料和焊接轨道的检查。
对焊接设备的电路，气路。
机械传动部分及自动控制部分进行检查，保证电、气路畅通，机械传动部分运转平稳，自动控制部分控制灵活；检查、校核控制系统中所存储的焊接参数；检查气瓶内保护气体压力、气体配比和气体流量，使之符合规范要求，检查气路是否畅通；检查焊接轨道，确保小车行走通畅。
4）焊接操作。
用内焊机根焊，焊接时必须保证焊丝对准坡口组对中心，组对间隙较大的局部位置可用焊条等随着内焊机焊接电弧移动，防止烧穿。
焊接完成后，检查根焊是否有未焊透、烧穿等缺陷。
如果有，要及时打磨，修补。
用外焊机充焊和盖面焊。
5）焊接检验。
管口焊接完成后应及时进行外观检查。
检查前，先用锉刀清除干净接头表面的熔渣、飞溅及其它污物。
焊缝表面不得有裂纹、未熔合、低于母材等严重缺陷，若有必须返修。
具体焊缝要求如表4.3。
表4.3焊缝要求标准
项目
标准
焊缝余高
0～1.6mm，局部不得大于3mm，但长度不得大于50mm
焊缝宽度
应比坡口宽2.5～3.5mm
错边量
≤1.6mm
咬边深度
≤0.5mm，若＜0.3mm，允许任何长度；若在0.3～2.5mm之间，单个长度不得超过30mm，累计长度不得大于焊缝圆周全长的15%
所有焊缝外观检查合格后进行超声波探伤及RT射线探伤。
考虑出现焊道延迟裂纹，上述无损检测应在完成焊缝24h后进行。
5施工组织机构和施工人员配备
5.1管理机构及质量、安全保证系统
燃气管道敷设对管道加工及组装焊接质量要求高，需要组建项目管理部，对该工程实施严格、科学、有效地施工管理。
本着“安全第一，质量为主”的思想，工程有力、有效，确保顺利完成。
5.2项目部主要施工及管理人员
项目部的设置，应尽量减少管理人员，建立高效率的指挥控制系统和职能管理部门，实施工程进度、质量、成本的有效控制职能。
5.3施工队伍建设
根据该工程施工的具体情况，以及查阅施工劳动定额，对施工队组人员安排如表5.1所示。
表5.1施工队组人员安排
队伍建设
施工人员
施工人数
工作范围
管理人员
队长
1
管理、监督、指导
工程师
2
专职HSE
监督员
2
组焊施工队
管工
4
负责管线焊接施工
焊工
4
电工
2
抢修队
抢修人员
4
负责设备维修及紧急事故处理
技术员
2
6投入该工程的施工机械设备
6.1机具设备计划
施工的主要内容为管线的组焊、补口补伤和水压试验，为了使工程高效率、高质量顺利的进行，必须在施工过程中，在不同型号机具中对机具进行选用和倒换利用。
在这些施工作业中，应该使用到的主要机具设备如下：
表6.1施工中所用到的主要机具设备
序 号
名 称
单 位
数 量
1
吊管机
台
2
2
气动内对口器
台
1
3
移动式压缩机
台
2
4
临时发电机
台
2
5
坡口机
台
2
6
火焰加热器
台
2
7
STT半自动焊机
台
1
8
外焊机
台
1
9
保护气
瓶
2
10
数字温度测温仪
台
2
11
数字式测厚仪
台
2
12
温度计
支
2
13
对讲机
台
4
6.2主要机具设备性能简介
6.2.1压缩机
由于压缩空气无毒、无臭、作动力时安全可靠，因此，压缩机应用广泛，尤其是移动式压缩机。
移动式高压系列压缩机广泛地用于野外地区，给野外施工带来很多方便。
6.2.2气动内对口器
气动内对口器可以在管内行走，行走时通过快速接头卸下供气软管。
内对口器同时可担任椭圆度0.2%以下的找圆工作。
，
6.2.3SST半自动焊机
管道的根焊采用SST半自动焊机。
即用
1.2mm实心焊丝，气体保护（100%C02或20％C02十80％Ar）进行STT半自动焊根焊，焊接效率高，劳动强度低，操作灵活。
对于
1016×14.6mm的钢管，2名焊工根焊需时约15～20min左右。
由于STT半自动焊采用气体保护,抗风能力较差,现场施工时应在防风棚内进行。
6.2.4外焊机
外焊机是管道焊接安装的主要施工机具，以前常用旋转直流弧焊机AX3-300型。
近年来新研制出的可控硅逆变直流弧焊机，其特点是效率高（83%），比旋转弧焊机高出一半；重量轻，只及旋转弧焊机重量的1/3；体积小；具有良好的动态特性和弧焊工艺性能，焊接时电弧稳定，飞溅小，熔池平静，不咬边，无磁偏吹现象，焊缝质量好，既可进行手工电弧焊，还可以进行手工氩弧焊。
6.2.5坡口机
当管子壁厚大于3mm，焊接时管端要开坡口，用坡口机开坡口可提高工效和坡口质量。
车坡口时先将管子放置在自制的可调节高度的滑动支架上，使管子与坡口机同心，将刀具安装在刀架上，把管子送入坡口机用卡盘卡紧卡正，然后启动电动机加工出需要的坡口。
表6.2常用电焊机主要性能参数
型号
AX3-300
ZX7-400S/ST
ZX7-200S/ST
电源（交流）
380V
380V
额定输入功率，KVA
10
21
8.75
额定输入电流，A
20
32
13.3
额定输出电流，A
300
400
200
额定负载持续率，%
60
60
60
电流调节范围，A
50～375
Ⅰ档40～140
20～200
Ⅱ档115～400
效率，%
52
83
83
质量，kg
250
66
55
外形尺寸，mm
875×500×763
700×355×540
600×355×540
7施工进度计划及保证工期措施
7.1施工进度计划
各施工机具和材料供应计划，应该严格按工程进度来分配，要做到使施工井井有条的进行。
各种施工工程的劳动力计划，应以国家颁发的劳动定额，计算出耗用工日数，定出劳动力进场计划，尽量做到工程均衡施工。
7.1.1施工进度表
由于在长虹路高压天然气管道建设中，我主要负责管道加工及组装焊接施工三部分，故主要
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