窄间距压力管道氩电联焊焊接探讨分析

摘 要：通过对三点定位预制焊接工艺和“开天窗”焊接工艺对焊接质量的分析比较，结合工程中使用氩电联焊在油品管道中的应用经验，对三点定位氩电联焊在窄间距压力管道焊接过程中的应用进行探讨分析。

关键词：三点定位焊；压力管道；氩电联焊；焊接质量

本文通过对三点定位预制和“开天窗”方法从焊接操作、技术安全性、经济性及施工效率四个方面进行比较分析，结合盘锦港荣兴港区罐区一期工程为新建项目及管道预制安装的施工经验，对窄间距管道采取三点式定位焊进行论证，并总结了相应的范围与施工技巧。

1 窄间距压力管道氩电联焊存在的问题

采用手工氩弧焊打底、手工电弧焊填充、盖面焊接工艺，简称氩电联焊。工艺有以下特点：

①焊接质量好，射线探伤合格率高

氩电联焊工艺的探伤合格率明显高于手工电弧焊工艺，能使焊缝根部得到良好的熔合，且焊口内表面光滑、整齐，成型好，不易出现手工电弧焊打底焊接时可能出现的焊瘤、未焊透等缺陷。当进行射线探伤时，Ⅰ级、Ⅱ级片所占的比例显著增加，选用氩电联焊工艺更能满足管道焊接的要求。

②效率高、速度快

通过对比，同一焊工采用氩电联焊工艺和手工电弧焊工艺焊接同样的焊口，氩电联焊工艺的焊接效率是手工电弧焊的3.5倍。

2 焊接方式的选择

即三点定位预制与“开天窗”方法的比较分析。首先通过两者施工过程对比分析，得出存在的差异主要表现在以下四个方面。

2.1 可操作性分析

管道改造及维修工程施工现场，经常遇到各种位置的管道焊接（包括切割），其中部分焊缝处于不理想的位置，又因设备、厂房、地表条件等的限制，再加上管道纵横交错，使这些焊缝的背面无法正常施焊，或者正常施焊代价昂贵，这时候一般采取“开天窗”的方法进行施工。由于施工热输入的要求，所开天窗尺寸过大，但是要将焊枪及焊丝同时送入管道内部并进行施焊，所开窗口长度将不得小于20cm，“开天窗”后再进行开破口，打磨除锈，再焊接，用时几乎相当于同种规格管道的两倍余，将不利于节约时间，但是便于工人的焊接操作。

而采用三点定位焊，从管道下进行仰焊从施工技术难度上增加不少，直接给施工本身增加了更大的难度，但是有符合仰焊项目的合格焊工，只是焊接环境相对较差。

2.2 技术安全性分析

“开天窗”后，虽然能够清楚一部分由于切割时产生的焊渣，但是在焊接过程中不会很完美的把管道复原，首先从时间上会给管道安装增加过多的时间，再者须要破坏母材，将管道重新割开，再焊接，增大了焊接的热输入，并且不同程度的破坏了母材。焊接时产生的热输入会在焊缝冷却时产生较大的焊接应力，即使无损检测合格，焊接质量也存在安全隐患。

三点定位预制法，保证了最窄间距处的焊接质量，更适用于整个施工现场窄间距压力管道的焊接，而“开天窗”方法更侧重于管道维修、管道改造。

2.3 施工效率分析

经过对比，“开天窗”不如三点定位焊工期短。从天窗口焊接焊枪摆动幅度不如在管道外侧，更不便于焊丝的填充，从实际操作来看三点定位焊，要比“开天窗”节约40%的焊接时间。

2.4 综合考虑：经过以上因素综合考虑，本工程采取三点定位预制焊接的方式，焊接的质量将能有效的控制。

3 三点定位焊氩电联焊焊接工艺的确定与应用

3.1 焊接方法选择及检测

综合现场实际情况，采取三点定位氩电联焊的焊接方法。

3.2 坡口的加工及组对

①根据规范及图纸要求，此规格管道宜采用V型坡口。组对间隙为2～4mm，钝边≤2mm，坡口角度α为60°±2.5°。

②坡口选用坡口机加工方法。为了不影响焊缝组对尺寸及焊接质量，钢管采取现场组对完成即进行三点定位，减少了不必要的二次组对及二次吊装。

③氩电联焊由于采取氩弧焊打底，先对根部打底后进行5倍放大镜外观检查，合格后再进行手工电弧焊填充加封盖。焊接过程严格按照焊接工艺指导书施焊，焊接性能完全满足管道的安装质量。

4 对结果进行分析讨论

本文结合现场实际施工情况对窄间距氩电联焊压力管道焊接进行了分析讨论：

①本工程地处渤海海边，海洋性气候，多降水相对湿度较大，风力强，温差大，对焊接影响大。

②L245钢是流体卷制管，属于低合金钢，采取三点定位焊接比“开天窗”更能减少合金元素的损失。

5 焊接质量保证措施

5.1 焊接环境

焊接环境出现下列任一情况时，必须采取有效防护措施，否则禁止施焊。

①风速：氩弧焊时大于2m/s，焊条电弧焊时大于8m/s；

②焊接电弧1m范围内，相对湿度大于90%；

③L245钢焊接时温度低于-10℃。

5.2 材料管理

①要严格按照相应规范对所有进场母材进行复检报验，确保母材为合格产品且符合工程施工要求；

②对所有进场焊材都须进行检验，禁止不合格品的产品入场。进场焊材必须具有产品质保书；

③對入场焊材进行标准化分类管理，建立焊材库；由焊材保管员对焊材进行管理，质检员不定期检查，并做好焊材烘干、发放和回收记录留档备查。

5.3 焊接工艺管理及焊接人员管理

①根据图纸及设计要求，按照NB/T47014-2011《承压设备用焊接工艺评定》完成符合现场要求的焊接工艺评定；

②根据焊接工艺评定报告，编制焊接作业指导书，并发放到现场焊接人员，要求其严格执行焊接作业，保证焊接质量；

③施焊前对入场焊工及装配工进行焊接技术交底及安全技术交底，明确现场焊接中的控制要点及难点。

5.4 L245钢管后热处理

焊接后热处理：由于施工现场地处东北渤海附近，昼夜温差较大，须要在焊后采取缓冷处理。

采用三点固定式打底焊接，由于窄间距管道在焊接时，等到吊装就位，装配完毕，再把剩余填充及封盖处理完成，流水作业，加快了整体焊接速度。

6 分析与结论

①通过对三点定位预制焊接工艺和“开天窗”焊接工艺对焊接质量的分析比较，可以看出三点定位预制焊接工艺更具优越性。

②结合项目实际情况，按照NB/T47014-2011《承压设备用焊接工艺评定》对L245钢制定合格的焊接工艺评定及焊接工艺卡，保证焊接质量。

③通过现场的严格管理及过程控制，最终中建安装工程有限公司按时完成了3.5km的窄间距管道焊接安装，一次抽检合格率达到了99%，一次返修合格率达到100%，达到了工程的合格标准，方式行之有效。这样的施工工艺也为公司日后类似管道安装工程提供了有力的施工经验与施工技术力量。

参考文献：

[1]国家能源局.NB/T 47014-2011.《承压设备焊接工艺评定》[Z]. 2011.10.

[2]国家能源局.NB/T 47015-2011.《压力容器焊接规程》[Z]. 2011.10.

[3]国家质量技术监督检验检验总局.TSG D0001-2009《压力管道安全技术监察规程——工业管道》[Z].2009.5.

[4]国家住房和城乡建设部.GB 50235-2010 《工业金属管道工程施工规范》[Z].2011.6.

作者简介：

李新茂：男，1986年4月，山西孝义人，汉，助理工程师，研究方向，质量管理、机电安装工程。