1樓：匿名使用者
天然氣管道１８世紀後期用鑄鐵管，１９世紀９０年代開始使用鋼管。輸氣動力開始全靠天然氣井口壓力，１８８０年，美國採用蒸汽驅動的壓氣機。２０世紀２０～３０年代採用了雙燃料發動機驅動的壓氣機給管內天然氣加壓，輸氣壓力從原來５８８３.
６帕上升到２７,４４０帕～４１,１６０帕。輸送距離也越來越長。後來又出現了規模巨大的管網系統。
６０年代開始，在天然氣進出口國之間，相繼建成了許多跨國管道，如由蘇聯經原捷克和斯洛伐克、奧地利、德國的１７８０千米的輸氣管道；由奧地利到義大利的長７７４千米的管道；由阿爾及利亞經突尼西亞、地中海和突尼西亞海峽到義大利的全長２,５００千米的管道等。到１９８３年時，世界輸氣管道總長達到９１.３４萬千米。
長距離輸氣管道普遍採用壓氣機增壓輸送。輸氣管道在管材選用、提高輸送效率、實現全線自動化等方面的技術也有了迅速的發展。管材廣泛採用ｘ—６０低合金鋼（度極限４１,１６０帕），並開始採用ｘ—６５、ｘ—７０等更高強度的材料。
為降低管道內的摩擦阻力，４２６毫米以上的新鋼管已普遍採用內塗層。此外還開展了不同物性的氣體在同一管道中順序輸送，以及－７０℃低溫、７５,４６０帕高壓的氣態和液態天然氣管道輸送試驗 天然氣管道的特點
該天然氣管道工程,具有長輸管道工程的所有特點,即:
(1) 相對流動性。管道與輸送介質之間是相對流動的,因此要求管道內部,特別是管壁內焊口部位盡
可能光滑,以利減少摩阻力。
(2) 固定性。天然氣管道埋於地下,除改造、敷設新線路等特殊原因外,管道一般不會發生位移。
(3) 輸送的連續性。天然氣管道一旦建成、投產,一般情況下應連續執行。
(4) 威脅性。天然氣屬易燃易爆氣體,在役執行的天然氣管道穿越中心城區對地面建、構築物或區域
長期構成威脅。
(5) 潛在的危險性。天然氣管道除特殊地形、特殊要求外,一般均為地下敷設,建設中未檢出的缺陷在
執行中不易發現,存在不可預見的潛在危險。
上述特點說明,天然氣管道工程質量是確保安全執行和延長使用壽命的決定性因素。而天然氣管道
敷設則完全依靠焊接而成,因此焊接質量在很大程度上決定了工程質量,焊接工序是天然氣管道施工的關
鍵環節。而管材、焊材、焊接工藝以及焊接裝置等是影響焊接質量的關鍵因素。 焊接特點與難點
(1) 流動性施工對焊接質量的影響。施工作業點隨著施工進度而不斷遷移,與工廠化生產相比,施工、
質量、安全等各個方面的管理都增加了難度;因此,焊接質量的保證也增加了難度。
(2) 地形地貌對焊接質量的影響。施工單位不能主動選擇理想的施工場地,該天然氣管道工程將穿越
城市溝渠、箱涵、土堤等處, 可能會遇到多種地形,焊接位置複雜,焊接難度大。
(3) 氣候環境對焊接質量的影響。本工程管道焊接主要集中在夏季及雷雨風暴較多的期間內,氣候環
境條件的影響,增加了焊接質量控制難度。
(4) 現場焊接時,採用對口器進行管口組對。為提高作業效率,一般在對好的管口下墊置枕木或土堆,
在焊接前一個對介面的同時,開始下一個對介面的準備。由於鋼管熱脹冷縮的影響,在碰死口時因對口不當容易造成附加應力而導致焊接出現質量問題。
(5) 現場焊接位置多為管道水平固定或傾斜固定對接,包括平焊、立焊、仰焊、橫焊等焊接位置。對焊
工的操作技能要求更高、更嚴。
(6) 施工環境對焊接質量的影響。該天然氣管道穿越城市主幹道,由於種種不可預見的因素,導致施
工不能連續進行,往往給焊接帶來困難;外界因素的干擾,造成現場施焊接頭數量增加,質量難以保證,使
得焊接成本上升。
(7) 焊接質量要求高。根據《鋼質管道焊接及驗收》(sypt4103) 的規定,焊縫超聲波探傷比例100 % ,合
格級別為ⅱ級;焊縫x射線探傷比例為20 % ,合格級別為ⅱ級。穿越段進行100 %x 射線探傷,合格級別
為ⅱ級。 管道施工焊接技術
國內外管線常用的焊接技術
國外管道焊接施工經歷了手工焊和自動焊的發展歷程。手工焊主要為纖維素焊條下向焊和低氫焊條
下向焊。在管道自動焊方面,前蘇聯研製的管道閃光對焊機,在前蘇聯時期累計焊接大口徑管道數萬公
裡。其顯著特點在於效率高,環境適應能力強。美國crc 公司研製的crc 多頭氣體保護管道自動焊接系
統,由管端坡口機、內對口器與內焊機組合系統、外焊機三大部分組成;到目前為止,累計焊接管道長度超
過30000 千米。法國、前蘇聯等其他國家也都研究應用了類似的管道內外自動焊技術,此技術已成為當今
世界大口徑管道自動焊技術發展主流方向。
我國鋼質管道環縫焊接技術經歷了幾次大的變革,七十年代採用傳統焊接方法,低氫型焊條手工電弧
焊上向焊操作技術;八十年代初開始推廣手工下向焊工藝,同時研製開發了纖維素型和低氫型向下焊條,
與傳統的向上焊工藝比較,向下焊具有速度快、***,節省焊材等突出優點,因此在管道環縫焊接中得到
了廣泛的應用;90 年代初開始推廣自保護藥芯焊絲半自動手工焊,有效地克服了其它焊接工藝方法野外
作業抗風能力差的缺點,同時也具有焊接效率高、***且穩定的特點,成為現今管道環縫焊接的主要方
式。歸納目前國內外管道常用焊接方法主要有:
(1) 手工焊,包括藥皮焊條電弧焊(smaw) 、手工鎢極氬弧焊(tig) ;
(2) 半自動焊,包括熔化極氣體保護半自動焊[含活性氣體保護stt(su***ce tension transfertm) 半自動
焊、半自動熔化極氬弧焊(mig) 、半自動活性氣體保護焊(mag) ] 、自保護藥芯焊絲電弧焊(fcaw) ;
(3) 熔化極活性氣體保護自動焊(aw) ;
(4) 埋弧自動焊(saw) 、電阻焊- 閃光對焊(fbw) 等。
本工程中應用的焊接技術
在上述對國內外管道焊接技術分析的基礎上,結合本工程實際情況,因工程選用管材為l290<711 ×11
螺旋縫雙面埋弧焊鋼管,其管徑和壁厚都較大,同時鑑於公司目前焊接裝置配備狀況,在管道連線中採用
手工氬電聯焊技術,即:手工鎢極氬弧焊(tig) 打底、手工電弧焊蓋面的組合焊接技術。
焊接工藝
(1) 焊接工藝評定:
為檢驗制定的焊接工藝技術的可靠性和可操作性,施工前,按jb4708 - 2000《鋼製壓力容器焊接工藝
評定》、sypt4103《鋼質管道焊接及驗收》及gb50236 - 98《現場裝置工業管道焊接工程施工及驗收規範》標
準規定的指標進行的焊接工藝評定,報監理進一步確認。並根據工藝評定編制相應焊接工藝作業指導書,
指導現場焊接施工。工藝評定適用範圍見下表1。
(2) 焊接工藝指導書中制定了相應焊接工藝控制技術引數(見表2) 及焊接材料(見表3) 。
(3) 焊接接頭坡口形式:
在施工現場採用坡口機加工管件坡口,坡口角度為32. 5°±2. 5°,鈍邊為1. 5 ±0. 75mm;加工好坡口的管件,如不能及時組對,按要求堆放好,備用。
表1 焊接工藝評定專案適用範圍對照表
評定標準評定方法適用範圍
sypt4103《鋼質管道焊接及驗收》ⅱ類(l290) 鋼管手工氬電聯焊對接焊縫l290 材質鋼管對接焊縫、彎頭與直管對接
表2 氬電聯焊工藝控制技術引數
焊接方法層次
填充金屬
牌號直徑mm
極性焊接電流
(a)電弧電壓
(v)焊接速度
(cmpmin)
鎢極直徑
mm噴嘴直徑
mm氣體流量
lpmin
tig 根層j50 2. 4 直流正極135 - 145 17 - 19 10 - 25 3. 2 7 9
d 1 t427 3. 2 直流反極90 - 110 21 - 23 20 - 30
d 2 t427 3. 2 直流反極90 - 110 21 - 23 20 - 30
表3 碳素鋼焊接選用的焊接材料
鋼號手工焊焊條
型號對應牌號
氬弧焊打底焊絲牌號
20 # 、l290 e4303 j422 j427 tig- j50
l290 + 16mnr e4315 j427 tig- j50
(4) 預熱與層間溫度控制:
預熱的主要目的是為了降低鋼材的淬硬程度,延緩或改善焊縫的冷卻速度,以利於氫的逸出和改善應
力條件,從而降低接頭的延遲裂紋傾向。管道焊接施工的預熱溫度範圍應考慮母材的強度、組織效能變化
規律、管徑和壁厚,以及焊接材料的含氫量等因素。對於厚壁鋼管的多層焊,還要考慮控制焊道層間溫度
來控制近縫區的冷卻速度。層間溫度一般與預熱溫度相近。在避免近縫區過熱的前提下,較高的層間溫
度可防止多層焊時冷裂紋的產生。本工程在施工中當焊件溫度低於0 ℃時,將所有焊縫始焊處100mm 範
圍內預熱到15 ℃以上。
4. 4 焊接質量控制
(1) 由於現場施焊條件差,因此對焊工的技能要求更為嚴格。參與管道焊接的焊工除必須具有鍋爐壓
力容器焊工合格證外,且必須通過業主及監理組織的現場模擬考試方可上崗。
(2) 加強焊接裝置的管理。根據焊材要求和施工條件,選用直流逆變氬弧焊p手工焊專用焊機,焊機性
能必須穩定,功率等引數應能滿足焊接條件;現場配置的焊機應處於良好的工作狀態,具備良好的安全性
能,有較強適用於露天的工作效能。
(3) 加強焊接材料的管理。管道焊接採用焊材必須有產品合格證和同批號的質量證明書,嚴格按規定
保管、烘烤、發放;氬氣使用前應檢查瓶上的合格證,要求氬氣純度≥99. 96 %以上。
(4) 加強工序管理。正式焊接前,分別對裝配質量、坡口清理、臨時支撐或固定設施、預熱、焊條烘烤等
焊前準備工作逐項確認。
(5) 嚴格工藝評定管理。在施焊過程中,應嚴格按照工藝評定所確定工藝技術引數實施焊接作業控
制,克服工藝評定與施工現場引數控制不一致的現象。
(6) 焊接裂紋的預防措施:
a. 採取焊前預熱,管口淨化並確定合理的焊接順序,可較大程度地減少焊接應力,控制焊接變形。
b. 高度重視焊縫始端和終端的質量。始端採用後退引弧法,終端須將弧坑填滿。多層焊的每層接頭
應予以錯開。
c. 拆除對口器等工、卡具時不得傷及管道焊縫。拆除後應打磨平滑,並進行磁粉或滲透探傷檢查。
d. 每條焊縫宜採用連續焊接,不得隨意中斷,如因故中斷,在繼續焊接前,首先應確認焊縫無裂紋,同
時根據工藝要求採取預熱措施,方可按原工藝要求繼續施焊。
e. 焊接後宜立即對焊縫實施後熱消氫處理,操作過程中應按要求保證加熱溫度與保溫時間。
f . 焊縫如出現氣孔、裂紋等缺陷,應磨去重焊。並嚴格控制返修、補焊工藝。
g. 焊縫同一部位的補焊次數不宜超過兩次,如超過,補焊前應經單位技術總負責人批准,並採取可靠
的技術措施;所有修補的焊縫長度,均應大於50mm。
(7) 在管道焊接施工過程中應考慮到鋼管所承受的外部應力作用帶來的影響。同時應考慮環境溫度、
環境溼度和環境風速對不同焊接方法的影響,採取必要的措施保證焊接質量。
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