长输管道组装焊接要点.docx
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长输管道组装焊接要点
长输管道组装焊接
1导言
目前在世界上，长输管道施工管口焊接发展出许多种焊接方法，主要的有向上焊、下向焊、手工半自动焊、气体保护焊、全自动焊、挤压电阻焊等。
在我国值得推广采用的应是下向焊和手工半自动焊，它可以与先进的管子内对口器、吊管机等设备相配合，使长输管道施工可以实现机械化流水作业法施工；它与气体保护焊、全自动焊、挤压电阻焊相比，具有使用辅助设备少、故障率低的优点。
只要搞好焊工培训（一般需1年周期），其焊接速度和综合效益与后几种焊接方法相比更高，可靠性更强。
目前我国几个大型长输石油管道施工专业化公司已完全掌握了下向焊和手工半自动焊这两种方法，其中一个40人的机械化流水作业线平均每天可以组焊直径610mm的管线600m（约有50个接头），已达到了国外先进工业化国家的组焊水准。
建立野外焊管基地，把每根管子焊成约24m的“二联管”，其焊接方法有手工焊，手工打底根焊随后各焊道采用埋弧焊一次成形以及全焊道埋孤焊和电阻焊等形式。
对口方法是管子支架上采用外对器或内对器。
其组焊作业的自动化程度由低到高，目前在国外有很多种形式。
二联管的优点是管子可以转动，焊接始终处在平焊位置上，容易保证焊接质量；由于在工棚内做组焊，作业不受天气影响；可以减少工地现场焊接和防腐补口的工作量。
只要是地形条件较平缓应尽量采用“二联管”施工工艺。
我国中石油管道二公司在新疆轮—库输油管线施工中较成功的实现了二联管施工工艺，共投入人员14人，一台日本产埋弧焊角焊机，二台硅整流电焊机，一台吊车，虽然是很简易的二联管作业线，但焊接二联管达60多公里，取得了较好的经济效益。
要提高管线的组装焊接速度和质量，必须采用流水作业施工工艺，其焊接接头可以采用薄层多焊道，每层焊道厚度一般不大于1.5mm，保证焊接缺陷不大于1mm。
根据管直径，每层焊道可以采用2～4名焊工同时施焊，实现了一个管子接头在10分钟之内完成的速度。
这样可以充分的发挥吊管机和其它设备的利用率从而达到提高工效的目的。
流水作业线的关键环节是对口和根焊，应培训和投入最优秀的工人。
对口作业应不少于2台吊管机且分别布置在管子的两侧（其优点在第5章已详细提到）。
在管子对口工序中，我国现有规范规定，对口时对管口不准进行任何形式的锤击修口，这条规定给采用内对口器对口管子带来很大困难，降低了管子对口速度。
美国1994年版APl标准规定，“在管子对口根焊开始后不准对管口进行校正”。
据此，在根焊施焊前对管子局部错口用紫铜平锤接触管子进行间接锤击校正是可行的，对管口不会造成伤痕和冷工硬化。
在新疆库—鄯输油管线采用了此方法并取得了较好效果。
关于焊口清根，美国APl标准规定每层焊道的溶渣和飞溅物不宜用砂轮打磨，而应使用电动钢丝刷清除，只是要求两名焊工完成的焊缝开始段用砂轮磨去接头处15～20mm以防有未焊透缺陷。
对根焊焊道如果用砂轮过度打磨产生高温后急剧冷却会出现根焊道裂纹。
管道干线用的钢管其材质按APl5L标准有X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70等，但不论管线选用何种钢号都应按规范做焊接工艺评定，并椐此认真培训焊工；考试合格后上岗，从而保证焊口质量。
管道施工机械设备正常是保证施工速度和质量的关键因素，应组织流动性专业化的供燃料油和设备维护保养队伍。
这样可以提高工效，降低成本。
2施工篇
工序流程图如下：
9.2.1准备工作
1）检查上道工序管口清理的质量。
2）检查施工作业带是否平整，顺畅。
3）保证所有设备的完好性。
若对口器是由529mm改装的，必须保证对口器的中心与管子中心重合。
气源的工作压力应大于1.0MPa。
4）每位焊工必须持有本工程的焊接考试合格证，由监理确认后；方能上岗。
5）施工人员应熟悉本工序的施工作业指导书。
6）电焊条的储存和运输应按照厂家的要求执行，规格型号必须符合设计要求。
9.2.2对口组装
1）除连死口和弯头处，管道组装应采用内对口器。
2）对口前应再次核对钢管类型、壁厚及坡口质量，必须与现场使用要求相符合。
3）对口时使用的吊管机数量不宜少于2台。
起吊管子的尼龙吊带宽度应大于100mm，且尼龙吊带应放置在活动管已划好的中心线处进行吊装。
4）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
小于或等于1.0mm
（1）焊后错边量要求≤1.6mm，为防止焊接变形，错口超标，管口组装时应控制错边量≤1.0mm。
（2）对口后，在根焊施焊前，若存在大于1.0mm、长度在240mm内的局部错口，可用下图所示方法矫正。
但根焊开始后，不得对管口进行任何校正。
图9.1
（3）对口间隙为1.6±0.4mm，用间隙样板或螺丝刀控制。
5）一般地段均采用沟上组装，组对的管口端部应设置稳固的支撑。
见下图：
图9.2
6）特殊地段的管道组装
（1）当在纵向坡角大于15°或横向坡角大于10°的坡地进行组装时，应对管子和施工机具采取锚固或牵引等措施，以防止发生位移。
（2）当纵向坡角小于20°时，钢管组装应自上而下进行；当大于或等于20°时，可在坡顶将管组焊完毕，再吊运或牵引就位；当坡地较长时应采用沟下组装，自下而上进行。
（3）当横向坡角大于18°时，应采取沟下组装的方法。
（4）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。
7）旁站监理应监督此工序的全部过程。
9.2.3预热
X65管材属于高强钢，焊前必须预热以消除内应力。
1）预热温度：
100℃一120℃，实际操作时应高于该值20℃～30℃，以保证施焊所需温度。
预热宽度：
坡口两侧各大于75mm；
测温方法：
测温笔或表面温度计；
预热方法：
应保证管口加热均匀。
常用的方法有火焰加热、中频感应加热等。
2）预热后若管口污染，应清除污染后重新预热。
3）预热完毕应立即施焊，以保证焊接所需温度。
9.2.4焊接
应根据工程焊接工艺评定制定如下具体条例。
（下面1至2）条的规定是新疆库鄯输油管线工程的具体要求，供读者参考）。
本工程管线焊接采用两种方法：
手工电弧下向焊（管线长度约375km）和手工焊打底、填充盖帽采用“林肯”半自动焊（管线长度约100km）。
1）手工电弧下向焊接工艺
（1）焊接材料准备
①本工程中使用E7010S、E8010S两种牌号，Ф3.2、Ф4.0、Ф4.8三种规格的电焊条。
②电焊条若包装不严或受潮时，应烘烤至70℃～80℃，但不能超过100℃。
（2）焊接设备
使用直流焊机，采用下降或恒电流外拖的外特性。
（3）接头设计
①接头型式。
②焊接层数、道数和焊接顺序。
表9.1
管壁厚
（mm）
根焊
热焊
填充焊
盖帽焊
单道焊
排焊
7.17.9
1
1
1
--
1
8.7
1
1
2
--
1
9.510.3
1
1
3
--
1
11.1
1
1
3
1
（2）
1
（2）
注：
括号内的数字为层中道数。
（4）焊接规范
表9.2
焊道名称
根焊
热焊
其余焊道
焊条牌号
KOBE
7010S
KOBE
8010S
KOBEKOBE
8010S8010S
直径（mm）
3.2或4.0
4.0
4.0（4.8）
极性
直流反接
电流范围（A）
70～90
130～160
130～160
145～180
电压范围（V）
21～90
22～35
25～35
25～35
焊接速度
（cm/min）
9～15
25～40
25～40
25～40
注：
括号内数字表示施工单位可根据实际情况选择焊条直径。
2）手工焊打底、“林肯”半自动焊接工艺
（1）焊接材料
电焊条采用5P+、Ф4.0mm；
药芯焊丝采用NR-207、Ф2.0mm。
（2）焊接设备
使用直流焊机，采用下降和平特性，送丝机使用LN-23P。
（3）接头设计
①接头型式：
见8.1.4.3。
②焊接层数、道数和焊接顺序
表9.3
焊接顺序
根焊
填充焊
盖帽焊
焊道数
1
1～5
1
焊材型号
5P+
NR-207
NR-207
规格（mm）
Ф4.0
Ф2.0
Ф2.0
注：
填充、盖帽焊可采用Ф1.7mm的焊丝，填充应根据壁厚不同选层数，但要求每层熔敷厚度应≤2.0mm。
（4）焊接规范
表9.4
焊道名称
根焊
填充
盖帽
焊条牌号
5P+
NR-207
NR-207
直径（mm）
4.0
2.0
2.0
极性
焊条接负
焊丝接负
焊丝接负
电流范围（A）
100～200
180～220
180～220
电压范围（V）
23～25
18～20
18～20
焊接速度（in/min）
90
90
3）技术要求
（1）全位置下向焊接应遵循薄层多遍焊焊道的原则，层间必须用砂轮或电动钢丝刷清除熔渣和飞溅物，外观检查后方可焊下一层焊道。
（2）焊机地线应尽量靠近焊接区，应用卡具将地线与管表面接触牢固，避免产生电弧。
（3）严禁在坡口以外管表面引弧。
（4）每相邻两层焊道接头不得重叠，应错开20～30mm。
（5）层间温度应大于100℃，根焊完成后应尽快进行下一焊道焊接。
（6）若使用内对口器，则根焊完成100%方可撤离；若使用外对口器，则根焊完成50%时才能撤离。
（7）焊接过程中，发现缺陷应立即清理修补。
盖帽焊完成后，应迅速检查焊缝质量，若缺陷超标，应趁焊口温度未降，及时修补。
（8）手工焊过程中，应避免焊条横向摆动过宽。
对壁厚11.1mm的管子宜采用排焊，其焊接顺序如图9.5。
（9）每处修补长度应大于50mm，相邻两修补处的距离小于50mm时，则按一处缺陷进行修补，每处缺陷允许修补二次。
各焊道的累计修补长度不得大于管周长的30%。
4）施焊环境要求
当不具备下述条件时，如无防护措施应停止焊接作业：
（1）雨天、雪天；
（2）风速超过8m/s；
（3）相对湿度超过90%。
5）施工组织
（1）管道下向焊宜采用流水作业，每层焊道由两名焊工同时对称施焊，施焊顺序如图9.6。
注：
表示焊接工序和清理工序；填充焊焊道数见8.4.1.3和8.4.2.3中的表格。
（2）当天施工结束时，不得留有未焊完的焊口。
对已组焊完毕的管段，每天收工前或工休超过2小时管口应做临时活动封堵。
预留沟下连头的管口应将盲板点焊封堵。
9.2.5焊后保温
当环境温度低于5℃时，应采取焊后保温措施，防止焊道急骤降温。
1）焊后先不打掉药皮，这样可起到焊道缓冷，待焊道冷却后再敲掉药皮，把焊道清理干净。
2）焊道完成后立即采取保温缓冷措施，保温材料可用毛毡和2m×1m×50mm的石棉被。
具体作法：
用喷灯烘烤石棉至80℃以上，然后立即将完成的焊口趁热裹上并盖上毛毡，用橡皮带捆紧。
保温时间至少在半小时以上。
如图9.7。
1—管段；2—石棉被；3—毛毡；4—橡皮带；5—焊口
图9.7
9.2.6填写施工检查记录
表9.5组装焊接施工检查记录
区段
管子
编号
管长
焊接方法
外观
检查
UT
RT
其它
根焊
热焊
填充
盖帽
施工单位代表：
年月日
监理单位代表：
年月日
业主代表：
年月日
9.2.7下道工序
组装焊接完毕后，即转入“质量检查与返修”工序。
9.2.8施工安全规定
1）对口安全规定
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