天然气长输管道下向焊施工工法

天然气长输管道下向焊施工工法中国化学工程第三建设公司ZHGF-03-24天然气长输管道下向焊施工工法，适用于直径不小于Φ159mm，材质为碳素钢及普通低合金钢的输油、输气管道对接焊缝手工电弧焊全位置下向焊接。本工法获公司技术进步成果一等奖。一.施工工艺和操作要点㈠下向焊适用管材1.输油、输气用钢管应符合下列标准要求：1.GB9711－88《石油天然气管道用螺旋缝埋弧焊钢管》；SY5297－91《石油天然气输送用直缝电阻焊钢管》；GB8163－87《输送流体用无缝钢管》；２.采用国外钢管时，应符合如下要求：APIspecsl《管线管规范》系列（无缝钢管和焊接钢管）有a，b，x42，x46，x52，x56，x60，x65级；用非JIS标准热轧卷板t／s52k卷焊的钢管。㈡下向焊焊条的选用１.下向焊条应符合下列标准及要求：⑴焊条的性能应符合GB/T5117－1995《碳钢焊条》，GB/T5118－1995《低合金钢焊条》的规定。⑵焊条的焊接工艺性能应满足管道全位置下向焊接要求。２．国外焊条的选用，应符合如下要求：不同管材作纤维素型下向焊接，焊知选用条件见表1及表2纤维素型下向焊条选用条件表１管材等级焊条选用①GB9711可比较的API等级S305S240S290A,B,X42根焊道AWSE6010其余焊道S315S360②S385②X46X52②X56②根焊道AWSE6010或E7010G其余焊道AWSE6010④或E7010GS360③S385③S415②X52②X56③X60③根焊道AWSE6010或E7010G其余焊道AWSE7010GS415③S450X60③S65根焊道AWSE6010或E7010G其余焊道AWSE8010G低氢型下向焊条选用条件表２管材等级焊知选用①GB9711可比较的API等级S205S240S290S315S360S385S415ABX42X46X52X56X60根焊道AWSE7048其余焊道S415S450X60X65根焊道AWSE7048其余焊道AWSE8016-C3３、焊条的选用原则⑴输油输水管道宜选用纤维素型下向焊条，输气管道宜选用低氢型下向焊条。⑵两长管段联接的固定口及管子与管件焊接，应选用低氢型下向焊条。４、焊条的保管及焊前处理⑴管道焊接用下向焊条，必须有产品合格证和同批号的质量证明书。⑵焊条的存放、烘干、发放、回收应按说明和规定进行。㈢焊接设备、焊接工艺评定及焊工考试１、管道现场下向焊施工，根据焊材要求和施工条件，应使用性能稳定的直流弧焊机２、下向焊焊工考试应按照《锅炉压力容器焊工考试规则》执行。３、焊接工艺评定应按照SY4052－92《油气管道焊接工艺评定方法》执行。㈣焊接１、焊前准备⑴管道下向焊前，应根据焊接工艺评定制定下向焊接及缺陷修补工艺规程。⑵参加管道施工的电焊工必须持有有效期内的焊工考试合格证书。⑶管道施焊前应将坡口两侧各５０ｍｍ表面上的油污、浮锈、水份、泥沙、气割后的溶渣、氧化皮等杂物以及坡口内侧机加工毛刺等清除干净，使坡口及两侧各大于１０ｍｍ范围的内外表面露出金属光泽。⑷管口组对尺寸应按表３的要求检查。管道下向焊接管口组对尺寸表３┌─────────┬───────────────────────┐││管口组对尺寸││├───────────┬───────────┤│项目│纤维素型焊条│低氢型焊条││├─────┬─────┼─────┬─────┤││允许值│推荐值│允许值│推荐值│├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤│单边坡口角度（度）│30～35│25～37.5│30～35│27.5～40│├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤│钝边厚度（mm）│1.0～1.5│0.8～2.4│1.0～2.0│0.8～2.4│├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤│对口间隙（mm）│1.2～2.0│0.8～2.5│1.0～3.5│1.0～4.0│├─────────┼─────┴─────┴─────┴─────┤│最大错边量│不大于管壁厚的10%，且不大于1mm。│└─────────┴───────────────────────┘⑸当管道在沟外焊接时，管口处的作业空间不应小于500mm，在管沟内焊接时，工作坑尺寸应能保证焊工操作顺利和施工安全。２、焊接施工⑴管道组对宜选用内对口器，不需进行定位焊，调整间隙组对方便。⑵施焊时，管子应保持平稳，不得受到震动和冲击。⑶焊机接地线连接应牢固，禁止地线与管材间发生电弧而烧伤管材表面。⑷施焊时严禁在坡口外管材表面上引弧。⑸根焊道必须溶透，背面成形良好。⑹根焊道焊完后，应尽快进行热焊道焊接，根焊道与热焊道焊接间隔时间不宜超过5分钟。⑺全位置下向焊接应遵循薄层多遍焊道的原则，不同壁厚管道焊接层数宜符合表4规定。层间必须仔细清除熔渣和飞溅物，外观检查合格后方可焊下一层焊道。管道两侧立焊部位，在盖面焊前，应加焊一层。⑻每相邻两层焊道更换焊条时，接头不得重叠，应错开20～30mm。⑼每根焊条引弧后，应一次焊完，每层焊道应连续焊完，中间不应中断；要保证焊道层间温度要求，每道焊口应连续焊完。⑽管道下向焊施工宜采用流水作业，每层焊道由两名焊工施焊，施焊顺序如图Ａ，Ｂ。图A图B⑾用纤维素型下向焊条焊接的规范，宜符合表５规定的范围。⑿用低氢型下向焊条焊接的规范，应符合表６规定的范围。不同管壁厚度要求的焊道层数表４┌───────┬────┬────┬──────┬──────┐│壁厚（mm）│6│7～8│9～10│10～12│├───────┼────┼────┼──────┼──────┤│层数│3～4│4～5│5～6│6～8│└───────┴────┴────┴──────┴──────┘用纤维素型下向焊条焊接表５┌─────────┬────┬────┬─────┬─────┬─────┬────┐││焊条直径│电流│││焊接速度│││项目│││电流（A）│电压（V）││运条方法│││（mm）│极性│││（cm/mm）││├─────────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤││3.2│直流│70～130│21～30│10～30│││根焊├────┤├─────┼─────┼─────┤直拉│││4.0│反接│120～180│22～31│15～40││├────┬────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤│热焊，填││3.2│直流│90～130│20～34│10～30││││第二层├────┤├─────┼─────┼─────┤直拉││充焊及盖││4.0│反接│140～190│25～35│15～35│││├────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤│面焊│第三层及│4.0│直流│110～70│25～35│7～35│直拉或小│││├────┤├─────┼─────┼─────┤│││以后各层│4.8│反接│140～220│26～36│10～40│幅度摆动│└────┴────┴────┴────┴─────┴─────┴─────┴────┘用低氢型下向焊条焊接表６┌─────────┬────┬────┬─────┬─────┬─────┬────┐││焊条直径│电流│││焊接速度│││项目│││电流（A）│电压（V）││运条方法│││（mm）│极性│││（cm/mm）││├─────────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤│根焊│3.2│直流反接│70～120│19～26│6～20│直拉│├────┬────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤│热焊，填││3.2│直流│90～140│20～27│10～30│直拉或小│││第二层├────┤├─────┼─────┼─────┤││充焊及盖││4.0│反接│120～210│21～30│15～35│幅度摆动││├────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤│面焊│第三层及│3.2│直流│90～140│20～37│6～25│直拉或小│││├────┤├─────┼─────┼─────┤│││以后各层│4.0│反接│120～210│21～30│10～35│幅度摆动│⒀下列任何一种环境，如不采取有效的防护措施，不得进行焊接。①雨天或雪天。②风速超过8m/S。③大气相对湿度超过90％。⒁需要焊前预热或管道冬季施工焊接时，施工现场应随时测量并记录环境温度，并采取相应的预热措施。⒂预热要求应根据材质、气侯条件等因素，经焊接性试验及焊接工艺评定确定。焊前需预热的焊缝，层间温度应保持不低于预热温度。S205、S240、S290等级钢材，环境温度在摄氏零度以上，可不预热，直接进行现场焊接。对于S160等级钢材，环境温度在摄氏５度以上时，可不预热，直接进行现场焊接。对于S415等级钢材，在零度以上任何环境温度中施工，焊前必须预热到摄氏100～150度。⒃预热宽度应从坡口两侧各大于100mm为宜，该范围内预热温度应均匀一致，预热温度可采用测温笔或表面温度计在距焊缝中心线100mm对称测量。⒄需焊后热处理管道焊缝，应按焊接性试验及焊接工艺评定结果相应处理。⒅焊接施工中应接规定认真填写有关原始记录。㈤焊接检验及缺陷修补１、管道焊缝表面质量应在焊后及时检查。２、焊缝无损检验应按照SY4065－93《石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级》和SY4056－93《石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》执行。３、焊缝缺陷超过允许范围时，应进行修补或割掉重焊，且要重新进行无损检验并认真做好记录。二、劳动组织我处承建的24km陕甘宁气田至宁夏化肥厂天然气长输管线，管道规格Φ426×7，材质X52。工期９０天，工期紧、质量标准高。我们采取下向焊流水作业施工方式，确保了工期、质量要求。劳动力组合为：㈠项目队长兼安全员１人㈡技术负责人兼质量检查员１人㈢管工（可分为两个岗位组）８人㈣焊工８人㈤壮工６人三、机具配备（工程规模同上）根据24KM管道延长米的工作量及工期要求，需配备如下组对焊接机具：㈠内对口器一台，外对口器三台（备用）；㈡烘箱一台、焊条保温桶１６只；㈢移动式自发电电焊车七辆。四、质量控制㈠人员控制。建立完善的质量保证体系，保证施工过程质量处于受控状态。及时总结出焊缝缺陷存在的主要特征，以及产生缺陷的根本原因，开展ＱＣ小组活动。对焊接中存在的难点问题进行科技攻关。㈡现场控制。首先配备性能良好的直流弧焊机。焊工必须充分了解所使用焊机的性能，施焊过程容易把握使用电压、电流，保证焊缝质量。其次焊条的保管制度要严格执行。焊条的保管与回收利用要有详细记录，杜绝使用不合格焊条焊接。控制现场焊接条件，作好防护措施。五、安全措施使用低氢型及纤维素焊条焊接时要注意方向，并采取防护措施，保护焊工身体健康。六、经济技术分析下向焊接技术是一种较为先进的焊接工艺，从经济技术分析有如下优点：㈠提高工效：下向焊运条方式由上至下使用直拉或稍微摆动的手法，利用熔池的下坠趋势自然成形，比上向堆焊的方式优越。经试验比较，直径Φ426×6的焊缝三层焊道包括清根打磨时间为30分钟，上向焊则需50分钟。这样可以提高焊接速度，直接提高工程进度，缩短工期。㈡降低成本：下向焊通过控制运条速度比及焊接电流，保证焊缝等高要求，利用薄层多遍的特点，达到了减少焊条使用量的目的。经试验比较，Φ426×6的焊缝三层焊道使用Φ3.2×30焊条10根，Φ4.0×30焊条15根，而采用普通焊条进行上向焊接则需Φ3.2×30焊条15根，Φ4.0×30焊条20根。因此，下向焊对主材焊条的消耗很大程度上降低，减少成本，减少投资资金。七、运用实例我公司三０三工程处首先使用下向焊技术在陕甘宁气田至银川化肥厂的24KMΦ426长输管线上施工，该项目已在９８年９月