油气管道工程建设过程中业主方的焊接质量管控

2021-01-14廖福金程志飞

石油工程建设 2021年4期

廖福金，赵杰，吴疆，程志飞，杜曼

1.廊坊中油朗威工程项目管理有限公司，河北廊坊 065000

2.中国石油集团工程有限公司北京项目管理分公司，北京100029

3.中海沥青股份有限公司，山东滨州 256600

油气长输管道是根据我国能源战略发展规划和业主方的业务需求而建设的，其建设过程必须符合相关的国家和行业标准规范。选材、设计、制造、焊接、验收、施工技术能力等各个环节都会直接影响管道工程焊接质量，业主方作为工程建设主管方或所有者，需提出焊接质量的总体目标和要求、管控焊接质量形成的过程并最终对焊接质量进行验收，同时业主方也是焊接质量的最终受益者和风险承担者，应对工程的焊接质量总体负责[1]。

本文在总结分析中俄二线、陕京四线、中靖联络线等以往工程经验基础上，从焊接工艺评定、焊工上岗考试、现场焊接实施、焊口质量检查和验收及焊口返修等5个管理规定方面归纳梳理出油气管道工程建设过程中焊接质量业主方的主要管控措施[2-5]，并指导了中俄东线（黑河－长岭）工程建设，将有助于提升业主方在今后我国油气管道工程建设过程中对焊接质量的管控能力。

1 以往工程总结与分析

对中俄二线、陕京四线、中靖联络线、宁夏成品油油气管道工程的焊口缺陷及产生的原因进行统计分析，总结出由于业主方各项管理规定不全面、不详细或因经验不足而出现的主要问题有：

（1）开展的焊接工艺评定和编制的焊接工艺规程中执行和引用的相关标准有差异，试验与检验内容和数量不同，过程监督缺失，试验与规程制定过程中虽然按照国家及行业标准和设计文件开展了相关焊接工艺评定和焊接工艺规程制定，但作为业主方缺乏更为科学严谨的油气管道工程焊接工艺管理规定以及严格的审核批准和监管。

（2）由于提出和落实的焊工管理规定不全面不严谨，致使各方对焊工资质审核不到位，存在部分参与施工的焊工没有通过正规的焊接系统培训或部分焊工未持证上岗，或者具有焊工资质证书但上岗证与具体施焊项目工艺要求不符的情况。

（3）由于参建方对焊工管理规定理解不充分或执行不到位，致使个别焊工上岗考试过程监督不严，流于形式，造成焊工对项目的焊接工艺、焊接设备、焊接技能要求掌握不够，导致在焊接作业时错用焊接工艺、违反焊接工艺规程。

（4）由于提出的焊接质量管理规定要求欠缺和施工现场落实不到位，监理和业主代表对焊接作业过程监督不严，存在焊接材料错用或者变质仍使用、焊接工艺规程要求不落实等情况。

（5）由于提出的现场无损检测管理和检测不符合项管理要求不够全面严谨，致使对焊接检验人员的资质、能力、经验的管理要求落实不到位，出现了一些错评漏评现象，严重影响了施工进度。

2 业主方应加强的焊接质量管控要点

2.1 焊接工艺评定过程

业主在焊接工艺评定过程中管控要点包括：

（1）业主可以根据焊接工艺特点确定焊接工艺的关键参数，并规定各关键参数的合理变化范围，关键参数的变化超出规定范围时须经业主审批。

（2）业主可根据焊接工艺特点对存疑的焊口质量提出现场取样进行力学性能试验要求，并提出现场焊接接头试验要求。

（3）半自动焊和自动焊工艺评定时，业主可以要求刻槽锤断试样在试验前进行宏观金相试验。

（4）业主可以选派专人对焊接工艺评定过程进行见证监督。

（5）业主可以根据工程的实际需要和质量控制目标提出相应要求：其一，在焊接工艺评定进行力学试验前对焊缝进行无损检测；其二，在焊接技术标准规范的基础上做额外类型（如金相试验、硬度试验、夏比冲击试验、断裂韧性试验等）和额外数量的力学试验来验证焊口的力学性能；其三，基于不同管材和不同焊接工艺在试验前要求增加冷却时间；其四，规定冲击功最小值、平均值的限值；其五，规定可返修的缺陷类型和尺寸以及是否接受多次返修。

2.2 焊工上岗考试过程

焊工上岗考试过程中的业主管控要点包括：

（1）业主指派具有相关经验和能力的人员对焊工的上岗考试过程进行见证监督。

（2）返修焊工上岗考试时业主可以指定返修考试的位置。

（3）业主可以根据返修工艺的特点选择在焊口质量薄弱处取样进行力学性能试验。

（4）针对对接焊的焊工上岗考试，业主可以选择射线或超声无损检测代替力学性能试验，也可以要求无损检测和力学性能试验都进行。

（5）当有一个弯曲试样试验结果不合格时，需要由业主判定该试样中的缺陷是否为该焊口焊缝的典型缺欠，如果是，则焊工不合格；如果不是，则允许在紧邻该试样附近再取一个替换试样试验，如替换试样仍不合格，则焊工不合格。

（6）焊工第一次资格考试失败后，业主应判定不合格的原因是否是由焊工不能控制的条件或环境所造成的，如果是，则允许焊工再考一次；如果不是，则焊工不合格，在完成相应的再培训和教育前不得再参加上岗考试。

（7）采用热输入控制工艺时，业主应检查焊工能否将热输入量保持在焊接工艺规程范围内。

2.3 现场焊接过程

现场实施焊接过程中业主方管控要点包括：

（1）现场加工坡口前采用手工氧气切割作业须经业主批准同意。

（2）业主可以在经评定合格的焊接工艺基础上规定现场焊接作业的气候条件，包括最低环境温度、湿度、风速等。

（3）返修口、变壁厚口及连头口等特殊焊口的焊接作业须由业主或其指定的代表在现场监督。

（4）在役管道焊接时业主可以规定焊接顺序。

2.4 焊口质量检查与验收过程

焊口质量检查与验收过程中的业主方管控措施主要包括：

（1）严格审查焊接检验人员的资质，必要时现场考核其业务能力。

（2）业主有权对任何焊口进行无损检测或力学性能试验，而且必须规定采用哪种或哪几种无损检测方法以及无损检测的比例，如针对关键焊口，RT和UT的检测比例都为100%。

（3）针对无损检测结果合格的焊口，业主如果认为焊口存在的缺欠有害，也可以拒收。

（4）业主可以提出比标准规范更为严格的质量检查和验收标准。

（5）业主可以要求无损检测承包商评定其检测规程和检测设备。

（6）业主可以要求无损检测人员报告所有观察到的缺欠。

（7）当不同的无损检测方法（如RT和AUT）检测结果不一致时，业主可以选择进行力学试验。

2.5 焊口返修过程

业主方的管理要点主要包括：

（1）所有的裂纹缺陷返修以及根焊道和填充焊道出现非裂纹缺陷的返修都必须经业主批准同意。

（2）业主可以根据自身的质量控制要求制定返修区域的尺寸限值，包括最小返修敷焊长度、单个修复区域长度或整个焊口累计修复区域总长度最大值（或完整焊缝长度的百分比）。

（3）在焊口缺陷返修完成后，业主可要求采用同样的检测方法复查包括返修区域的整个焊口。

3 工程应用

中俄东线天然气管道工程（黑河－长岭）干线总长715 km，管径1 422 mm，材质X80M，壁厚27.5 mm/30.8 mm，设计压力12 MPa。该工程项目涉及手工电弧焊、手工+半自动电弧焊、手工+半自动气体保护焊、手工电弧焊+全自动气体保护焊、手工氩弧焊+全自动气体保护焊、半自动电弧焊、半自动气体保护焊+全自动气体保护焊、全自动电弧焊、全自动气体保护焊等多种焊接方式。业主方以业主管理规定的形式下发至该工程项目所有参建方需执行的部分焊接质量管控要求有：

（1）焊接工艺评定方面，规定了力学试验的类型，包括夏比冲击、宏观金相和硬度3种试验及试样的数量。

（2）焊工上岗考试方面，规定了“返修焊上岗资格考试时，应将射线检测合格的焊口按5G管位置固定在考试工位上，去除3点钟至6点钟（包含6点钟）区域约320 mm长的焊缝，修出坡口和间隙，每名焊工应独立、连续完成全部焊接操作”。

（3）现场焊接过程管控方面，规定了若无有效的防护措施不应施焊的自然环境条件：“雨雪天气；大气相对湿度大于90%；自然环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度；自保护药芯焊丝半自动焊和埋弧自动焊，风速大于8 m/s；气保护电弧焊，风速大于2 m/s。”

（4）焊口质量检查和验收方面，规定了焊口外观的验收标准之一，即“焊缝外观成形应均匀一致，焊缝宽度应比外表面坡口宽度每侧增加0.5～2.0 mm”。

（5）焊口返修方面，规定了“每处返修长度应大于100 mm。两相邻缺陷距离小于100 mm时按一处缺陷进行返修”“除弧坑裂纹外，所有带裂纹的焊口宜从管道上切除”。

在该工程项目管道焊接质量管控过程中，业主方的各项规定满足焊接技术标准规范的要求，并对各个管控环节进行细化和完善，如规定“用于焊接工艺评定的钢管应为工程用钢管”。该工程最终竣工时圆满完成了焊接质量控制目标。