高寒地带长输管道冬季焊接施工

王 凯 张 李 程胜霞 张永康 王温温

河北华北石油工程建设有限公司 河北任丘 062552

高寒地带长输管道冬季焊接施工

王 凯 张 李 程胜霞 张永康 王温温

河北华北石油工程建设有限公司 河北任丘 062552

兰州—银川输气管道工程第2A单元所处位置海拔2450m，管道施工期间，环境最低温度达到-25℃，管道钢管材质为X 70钢。工程施工过程中，施工人员和技术质量管理人员通过摸索、总结和对比，从控制焊接施工的小环境温度、加强环境参数检测、落实焊道焊后保温缓冷等几方面着手，制定了一套行之有效的冬季施工措施和操作程序，很好地解决了高寒地带冬季施工如何保证焊接质量的技术难题。

长输管道 低温环境 焊接施工

近年来，随着我国工农业生产对油气资源的需求大幅度增加，配套的油气长输管道安装工程应运而生。长输管道具有距离长，管道沿途经过地理环境复杂，施工周期长的特点。在长输管道的敷设安装过程中，由于油气源产地不同，管道走向各异，管道施工过程中难免遇到高寒地带和冬季低温环境，所有这些环境，严重制约了管道焊接施工的有效工期和施工质量，不仅延长了工程整体工期，同时也为管道冬季施工质量保证提出了一大难题。以华油工建兰州—银川输气管道第2A单元施工过程的管理经验为例，对长输管道在高寒地带冬季施工如何控制焊接质量作介绍。

1 发展前景

随着国内国际石油天然气工业市场的高速开发，以及国内长输管道建设队伍的进一步成发展壮大，我们的管道施工队伍承揽的工程地域范围将会更广，气候环境将会更加复杂，伴随而来的施工难题和挑战将会更多，在这当中，遇到高寒地带和冬季低温环境施工在所难免。高寒地带管道的焊接施工，对于我们国内管道队伍来说，没有太多的类似工程施工经验，兰银管道2A单元工程施工，给我们提供了一个较好的高寒环境，通过本工程冬季焊接施工，我们总结出了一套较为完善的高寒地带冬季施工经验，对于将来类似工程施工具有一定的指导价值。

2 工程概况

华油工建兰银管道2A标段线路工程工作量共计30km主线路其他附属工程，管道规格为Φ610×8.8及Φ610×11，钢管材质为X 70钢；包括45个热煨弯头安装，243个冷弯管制作、安装，3处季节性河流穿越，4次西部管道穿越，2次201省道穿越以及4#分输阀/5#截断阀室安装工作。

本工程施工地段处于甘肃省北部,管道沿线断续通过丘陵及丘间谷地,管道所处地段海拔高度在2100～2420m之间,施工作业带处于丘陵背阴面,工程于2006年11月开工,恰逢当地环境最差时段，早晚气温在-25℃左右,最大温差达到35℃，施工作业环境十分恶劣。

3 管道低温焊接施工制约因素分析

（1）环境温度较低，施工人员作业环境恶劣，影响焊接工人技术水平的正常发挥；

（2）在低温环境中，焊道预热温度难以保证；

（3）低温环境中，焊接后焊道温度迅速下降，影响焊口内在质量。

4 冬季焊接施工措施

针对以上冬季施工的各种制约因素，分析施工现场实际情况采取相应的防护措施，有效地确保了焊接质量，施工效率得到明显提高。

首先，针对环境温度较低，施工人员作业环境恶劣这一情况，为每个焊接机组配备保温防风棚4个，替换非冬季施工防风棚，焊接人员施工时能够处于一个相对封闭的小环境中，不受外界风雪天气影响。另外，每个保温棚内配置1k W碘钨灯2台、投光灯1套。施工实践证明，采取这一措施后，结合管道焊口预热余温，保温防风棚内的平均温度能达到20℃，而且，碘钨灯和投光灯同时增加了保温棚内的照明，解决了冬季早晚光线较弱，保温棚内焊接、清根能见度低的缺点。以上这些措施，为焊接工人以及焊道清根打磨人员在寒冷低温的大环境里创造了一个常温小环境，杜绝了因低温焊接环境对焊接工人造成的手法变形，从而有效地提高了管道焊接质量和施工效率。

其次，在低温环境中，焊道预热温度以及焊道层间预热温度难以保证。根据《兰—银焊接工艺规程》的相应指标，焊前预热温度：≥100～150℃，层间预热温度：≥80～150℃，要达到这一参数要求，主要存在两方面困难：

（1）液化气在-25℃的自然环境中大部分处于液化状态，加热用的火焰烤把火力强度得不到使用要求，焊口焊前预热温度无法得到焊接工艺规程的要求；

（2）在自然低温环境中，焊口得到预热温度后，由于热量的迅速散失，使得每道焊口后期焊接部分实际预热温度已经远远低于焊接工艺规程要求温度。

针对第1种情况，我们从源头出发，对液化气瓶采取安全加热措施：结合以往常温施工环境经验，首先采用防火石棉布将液化气瓶包裹起来。然后，选用适当功率的电伴热带均匀缠绕在液化气瓶体上。最后利用保温材料将瓶体包裹起来，利用移动电站对伴热带进行供电。实践证明这一加热措施效果十分理想。

对于第2种情况，由于我们人为的在保温防风中制造了一个小的热场，预热温度迅速下降的问题已经得到了有效地解决，如果个别温度下降过快，低于超过焊接工艺规程允许范围的，可以局部重新加热。

另外，在低温环境自然中，管道焊接完成后，焊道温度迅速下降，影响焊道内晶相组织正常结构。

管道焊接完成的瞬间，温度相对较高，焊道内部金属组织结构正在成型，如果此时温度迅速下降，焊道内部将会形成晶粒粗大的马氏体组织，钢材脆性增大，严重影响后期使用寿命。

根据工程施工工序安排，管道焊接完成后，保温防风棚就要撤离这一焊道，转入下一道焊口的焊接施工，焊接完成后的高温焊口将暴露在低温环境中。根据以往常温环境中的管道施工经验，焊口在常温环境中的自然冷却时间为2h，为了保证管道焊接质量，应该确保低温环境中的焊口缓冷时间为2h，根据实际焊口焊接速度和缓冷时间，为保证焊道层间温度和焊后缓冷效果，每个机组配备25套石棉防雨保温被在焊接过程中循环使用。确保每道焊口焊接完成后第一时间在保温棚内加上保温被，每道焊口温度达到自然环境温度后才能进行拆除。

5 低温焊接效果分析

在施工过程中，由于施工现场采取了防风保温措施，为焊接施工创造了良好的施工环境，管道焊接外观质量及内在质量都得到了有效保证，焊接一次合格率达到99%。

6 需要进一步克服和完善的地方

兰银管道2A单元线路工程冬季施工，制定了一套较为细致的施工方案，最后虽然取得了较好的施工质量和较高的工程效率，但同时也还存在一些问题，主要表现在：在低温环境中，焊接设备发动困难，设备空转预热影响设备的使用寿命。另外，高寒地带施工预热和层间加热使用的液化气用量大大增加，在一定程度上增加了工程施工成本。所有这些问题需要在以后的研究中进一步加以克服和完善。

7 结束语

随着长输管道工程建设高峰期的到来，冬季或是高寒地带管道焊接作为一个新的技术课题摆在了所有管道人的面前，我们只有从理论和实践两方面同时着手，从保证管道焊接内在质量所需要具备的各种外在因素着手进行分析研究，制定出一套有效的施工措施，才能确保管道工程施工的顺利进行，才能更好地推动我国管道建设事业的进一步发展。

TE973

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1672-9323（2012）05-0083-02

2012-07-09）