厚壁管線焊接工藝的現場實踐與應用

【摘要】2011年儲氣庫注採試驗地面工程是儲氣庫總體規劃建設前期試驗站點，主要作用是獲取XX氣田南區儲氣庫水平井注採能力、流量變化規律以及壓縮機、節流閥、高壓球閥、流量計等關鍵裝置、關鍵技術、關鍵工藝的試驗資料，為儲氣庫整體建設做好前期評價工作。在整個施工過程，我們面對的主要困難為厚壁管線的焊接施工，特別是28mm和30mm厚壁管線的焊接，對於首次接觸厚壁管線，從最初的坡口形式選擇、組對的相關引數等方面都需要我們進行試驗和探討。

關健詞：厚壁管線 焊接工藝 坡口加工

2011年，我單位施工的XX儲氣庫注採試驗地面工程為XX油田首個儲氣庫前期試驗站點，在本次施工中主要施工難點就是厚壁管線的焊接，特別是28mm和30mm厚壁管線的焊接，因此，我單位技術人員配合公司技術科及焊考辦在2010年底就開始對管線的焊接工藝進行試驗。經過試驗確定了厚壁管線的焊接工藝。

1、焊接工藝

1。1、焊接方法

因管線壁厚較大，我們一方面要提高質量，一方面要提高工作效率，因此，我們再前期準備採用手工上向焊、半自動焊以及下向焊等方法。在整個焊接工藝的試驗過程中，通過幾次試驗，同時考慮本次工程厚壁管線焊接工作量較少，我們採用了手工氬電聯焊的方法。

1。2、焊材選用

焊材選用遵循匹配原則，本次厚壁管線材質為16Mn化肥用無縫鋼管，因此焊條採用H08Mn2SiA，焊條採用E5015焊條。

1。3、試件坡口形式

施工現場我們採用單V坡口，如下圖所示：

1。4、焊前清理及預熱

焊前清理坡口周圍≥20mm範圍內的鐵鏽、油汙以及氧化物等雜物。為改善焊縫應力，焊前對焊口進行預熱處理，預熱溫度為100-150℃，現場採用火焰加熱。預熱範圍以焊縫為基準中心，兩側各不小於3倍壁厚，預熱因均勻防止區域性過熱。採用紅外線測溫儀對焊縫進行測量，以確保達到要求預熱溫度。

1。5、焊材的使用

焊條在使用前進行350℃，1。5小時的烘乾，並存放在焊條保溫桶中，隨用隨取。當天未用完的焊條應回收，重新烘乾後使用，重新烘乾次數不應超過兩次。焊絲表面的油汙等雜質應清理乾淨。

1。6、焊接工藝引數

焊接採用氬弧焊打底，手工上向焊焊接，每層焊道焊完後用砂輪機和鋼絲刷清理焊渣後，方可進行下一層焊道焊接，每層焊道間隔不超過10分鐘。具體引數見表1。

1。7、焊後保溫

焊縫焊接完成後，清除焊渣，用保溫被保溫緩冷。

焊接工藝引數

2、現場施工實踐

2。1 現場焊接人員安排

施工現場根據焊接工藝要求氬弧焊打底1道，手工電弧焊填充7道，蓋面1道，打底焊1人完成，填充蓋面由2名焊工同時焊接，耗時4個多小時，單個焊口需消耗焊條100根左右，打底焊材採用H08Mn2SiA焊絲，填充和蓋面採用E5015焊條。

2。2 施工步驟

本次站外厚壁管線施工步驟如圖所示：

施工步驟

2。3 運、布管

由於管線距離較短，全線就近設1個臨時集中堆管點，用推土機平整，並堆出四條堆管帶，上部放置草袋一層。現場布管時採用吊車和炮車配合進行，布管時採用尼龍吊帶進行綁紮固定，將管子沿施工作業方呈鋸齒形擺開，每根管子在中間處由高0。5m的草袋裝細土堆撐起，首尾銜接，朝向一致，相鄰管口錯開1-1。5倍管徑，均勻分佈在施工作業帶內。

2。4 管線的組焊作業

管線組焊過程嚴格按照焊接工藝規定進行，具體工序如下圖所示：

焊接及檢驗工藝流程圖

由於到貨管材坡口角度與焊接工藝評定要求的坡口角度不符合，我們重新對坡口進行現場加工，我們採用CG2-11型磁力管道切割機，在現場對管線的坡口進行加工試驗，透過試驗，該型號切割機使用比較簡便，且坡口成型好，速度快，因此，我們再後續的連頭口的坡口加工中一直使用。（CG2-11型磁力管道切割機引數為：型號：CG2-11；機身尺寸：350×310×180mm ；輸入電壓：AC220V/50Hz ；切割無縫鋼管直徑：>108mm ；切割無縫鋼管厚度：6-50mm ；切割鋼板速度：50-750mm/min ；磁性吸附力：>50kg ；機器總重量：20kg。）

現場坡口加工

組對前應清理管內雜物，不得有石塊、沙土等，用電動鋼絲刷、銼刀等將管端20mm範圍清理乾淨，使其露出金屬光澤，但不得損傷坡口。管口組對坡口尺寸嚴格按照焊接工藝評定進行。

對口時，採用外對口器對口。點焊後火焰加熱焊縫升溫至120℃（用紅外線測溫儀檢測），方可進行焊接作業，在組焊過程中，我們最佳化機組配置，打底1人，填充時2人從兩邊同時施焊，蓋面1人，使得整道焊口的焊接時間縮短了半小時，極大的提高了工作效率。焊接完成後用保溫帶覆蓋，待其自然冷卻至室外溫度時，方可拆除保溫帶。

焊縫填充過程

焊後保溫

3、重點控制工序

3。1 坡口角度

在現場施工中，我們嚴格執行焊接工藝進行，首先對焊縫進行檢查，因廠家到貨坡口角度過大，直接焊接的話熔敷的金屬截面積偏大，對於焊縫的質量有一定的影響，因此，我們再施工前對到貨管材的坡口重新進行加工，以確保焊縫質量。

3。2 焊縫組對及焊前預熱

焊縫組對時採用外對口器進行組對，對每道焊縫的組對間隙進行測量，以確保間隙在工藝規定範圍內。點焊完成後，對焊縫進行預熱，由於剛開始焊接時，我們採用一套火焰加熱工具進行預熱，使得整圈焊縫的預熱不均勻，隨後立即增加裝置，從兩面同時進行預熱，在預熱過程中，我們再達到規定溫度的最高值後，進行短時間的保溫，使得焊縫兩側溫度達到均勻一致，更好的改善焊縫應力。

3。3 組焊過程控制

由於管線壁厚較厚，填充層數多，因此，為提高效率，必須保證焊縫的一次合格率。為此，我們在組焊過程中對每個焊工進行交底，填充的2名焊工，每層焊道焊接完成，用角向砂輪機和鋼絲刷清理完焊渣後，方可進行下層焊道的焊接。同時，兩名焊工同時施焊時，起弧位置應相互避開，而且下層焊道與上層焊道的起弧位置也應錯開。在蓋面時，由1名焊工獨立完成，確保焊縫外觀質量，整個焊接完成，清理表皮焊渣。

焊縫外觀

3。4 焊後保溫

整條焊縫焊接完成後，用保溫被對焊縫進行保溫，使其自然降溫。透過我們再現場對以上重點工序的控制，使得厚壁管線的焊接質量得到很大提高，整條注採管線以及井場內的厚壁管線共計50道焊口，一次合格率達到98%，得到了業主及各方的肯定。

3。5 焊縫缺陷及分析

在本次施工中，注採管線全線就發生一道返修，為6點鐘位置，缺陷融合，出現問題後，我們立即組織焊工對焊口進行打磨，並和檢測人員在現場確定缺陷位置，最後找出未融合部位為氬弧焊打底與第一道填充金屬間未融合。

因此道焊口為管線穿越處死口，在找出位置後，我們同施焊人員以及檢測人員一起分析原因，主要是因為焊接電流過小，同時由於在仰焊位置，焊工焊接速度過快造成。同時，操作空間過小也對此次缺陷有影響。

4、結束語

透過焊培中心以及兄弟單位的努力，我們對厚壁管線的焊接工藝進行多次試驗，並且取得了成功。同時，透過我們再現場的實踐和應用，更進一步證實了焊接工藝的準確性和實用性，為整個工程的施工提供了依據，為整個工程質量的提高奠定了基礎。