天然气长输管道安装焊接方法现状及展望

(整期优先)网络出版时间:2021-02-24
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天然气长输管道安装焊接方法现状及展望

张恒

中石化河南油建工程有限公司 河南省郑州市 450000

摘要:天然气资源是我国经济发展的基础。在陆地上,长距离管道经常被用来运输天然气资源。这种运输方式不需要太多的运输成本,管道直径越大,成本越低,采用更多的地下敷设方式可以实现更大的运输量。天然气是一种易燃易爆物质。管道运行过程中如发生天然气泄漏,可能对附近生态环境造成污染。严重时还可能引发火灾、爆炸事故,天然气长输管道的施工质量应满足设计要求,采用科学合理的安装方法可以提高天然气输送的安全性。

关键词:天然气长输管道;安装焊接方法;现状;展望

1管道焊接

1.1管道组对焊接

某工程标段起于乾县分输站,经乾县、礼泉县、咸阳市至北塬枢纽站,总体为西北-东南走向,线路全长约37km。设计压力为4.0MPa,管径为406.4mm,全线共安装1根截断阀室。管道采用L360m螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管,氩弧焊焊接,焊条电弧焊覆盖。L360M钢管采用J507焊条和TIG-J50焊丝焊接而成。焊前检查坡口,坡口内外20mm范围内除油,除锈、除湿。两根管子的中心线应在一条直线上,用管对保证管子的直线度。焊管两端留1~2mm间隙。管口组合格后,方可进行定位焊。施焊时,每条焊缝应施焊一次,使相邻两层之间的焊缝起点错开20~30mm,不得通宵施焊。焊后焊缝外观应符合下列条件:(1)坡口上每道焊缝的宽度应保持在2~4mm之间。(2) 每条焊缝的剩余高度应在0~1.6mm之间,局部长度不应超过3mm,长度不应超过50mm。(3) 焊缝咬边深度不得超过0.5mm,连续长度不得超过30mm。(4) 焊缝外观要求无飞溅、凹陷、裂纹等不良现象。(5) 焊缝的偏差不得超过壁厚的8%。

1.2管道焊接的缺陷和防治

天然气输送管道的焊接质量的好坏,直接决定着工程总体质量的验收是否合格。本工程常见的焊接缺陷有咬边、气孔、圆形缺陷、异物、夹渣、未焊透、未熔合、焊块、弧坑等。其中,气孔最为常见,占焊接缺陷质量的70%。首先,由于焊缝中的气孔,这种质量缺陷减少了金属之间的有效横截面积,从而降低了焊接接头的强度。其次,气孔边缘会产生应力集中,如果气孔较多,气孔密集,焊缝金属组织疏松,焊缝塑性降低,不利于焊接质量。第三,气孔破坏了焊缝的紧密性,导致焊缝泄漏。第四,焊缝中的氢气孔也可能导致裂纹的产生和扩展。所有这些都会导致焊接施工过程中产生大量的气体影响因素,如大气、溶解在母材、焊丝和焊条钢芯中的气体、熔化过程中焊条涂层分解产生的气体,焊丝和母材等污物分解产生的气体,热分解后的水分和锈斑,以及焊接金反应产生的气体等。为了避免焊接质量气孔的形成,这就要求我们在焊接过程中,应特别注意以下几点:(1)不得使用存在涂层开裂、剥落、变质、偏心或焊芯腐蚀的焊条。(2) 焊剂和焊条在使用前,应按相应的规定和要求进行烘烤。烘干后放入焊条保温筒内,根据需要取用。特别是在焊条烘烤时,必须严格按照焊条规范要求,不能较低的烘干温度、较长的烘烤时间进行更换,不要重复烘干。(3) 焊接前,应及时清理焊丝与母材的坡口及其两侧,并彻底清除油污、水、锈斑等污物。(4) 适当的焊接电流和焊接速度也很重要,一般采用短弧焊接。为了减缓熔池的冷却速度,一般采用焊前预热的方法。这种操作有利于气体的充分逸出,从而避免了产生气孔的不良缺陷。(5) 在管道焊接时,还要避免风、雨等不利环境影响。焊接管道时应注意管道内的交叉通风效果。

2天然气长输管道安装存在的问题

2.1特殊管道安装存在的问题

天然气长输管道实际安装前,特殊管道安装存在的问题,安装单位应通过分析施工区域的地质条件和气候因素,采取有效的预防措施,提高安装质量。长输管道施工往往会遇到一些特殊的要求,给管道施工带来很大的困难。如果作业人员不按特殊设计要求施工,长输管道就不能正常使用,给管道作业单位带来麻烦。在特殊地质条件下,设计单位可以对该路段进行专项设计,并在施工图中体现。安装前还应进行技术交底。如果安装单位不科学组织施工,或不深入掌握施工图纸,就可能采用普通管道安装,这与设计要求偏差较大,将严重影响长输管道的安装质量。一些特殊用途的长输管道对清洁度要求很高,不能有油脂和其他杂质。安装前要彻底清除管道内壁的油污并进行脱脂处理,避免以后使用过程中发生安全事故。

2.2工艺参数失去控制

由于天然气管道所面临的恶劣自然环境,使工艺参数失去控制,影响管道的焊接质量,经常会有操作人员不按焊接规程操作,焊接工艺不合格,没有对管道安装过程的严格控制,无法为后续管道的使用提供安全保障。主要存在焊缝厚度不足、阀门安装不合格、不能保证阀门与其他部件与管壁紧密配合、中间有缝隙会使腐蚀环境中的金属部分与管道接触等问题,给管道的安全运行带来了隐患。这主要是由于操作人员为了赶进度,没有严格按照安装要求进行施工,造成了焊缝开裂、咬边等质量问题,控制阀与管道配合不严造成的,它将直接影响天然气长输管道的可靠性。

2.3管道挤压受损

为避免地面障碍物和河流对天然气长输管道的破坏,限制管道的建设,需要采用贯通法,对整个区域进行详细的地质调查,采取有效措施,防止管道被破坏土层,确定合理的进出口角度、曲率半径和穿越深度,并做好强度设计,选择合理的管材和壁厚,校核穿越过程中的应力,避免在高水位和泥浆的影响下发生局部屈曲。同时还要求选择具有良好耐磨性的管道外涂层,合理提高长输管道的腐蚀等级,避免穿越过程中的挤压损伤。

3天然气长输管道焊接工艺及质量控制

3.1管道焊接工艺评定和焊接施工的管理

长输天然气管道在正式进行焊接前,必须进行焊接工艺的评定审核,以确保焊接施工单位队伍具有天然气管道焊接施工资质,能保证焊接施工质量。进行焊接工艺评定的单位必须保证其具有从事焊接工艺评定工作的资格。在正式的焊接施工中,焊接工人要做好与管道工人的技术交接,要熟悉设计图纸上的各种焊接标准和要求,如焊接材料的种类、工艺参数的多少、焊前预热温度和时间等。焊接人员在确认施工管线编号、焊接设备、材料、坡口尺寸、缝隙宽度、钝边工艺等信息后,应严格按相应图纸要求进行焊接施工。当实际情况与图纸要求发生冲突时,焊工应与施工管理人员和焊接施工技术人员进行有效沟通,然后根据实际情况科学合理地调整焊接工艺,继续进行焊接工作。焊接作业完成后,应在管道焊缝一侧留下详细的施工信息,如焊工姓名、编号、具体施焊时间、质检员个人信息等,以便于发生焊接事故后管道的使用焊接问题的相关责任。作为焊接施工的质检员,应严格监督焊接施工的每一道工序,确保焊接工人的施工工艺完全符合施工设计的要求。

3.2管道焊接环境管理

天然气长输管道的焊接有严格的环境要求。首先,焊接现场的风速要求。采用气体保护金属极电弧焊工艺时,焊接现场风速应小于2ms,以免影响气体保护效果,造成气孔缺陷。如果采用其他焊接工艺,对风速的要求相对较小,但不应超过8m/s。其次,焊接现场的湿度要求。焊接时,要保持相对湿度低于90%的状态,如果焊接人员发现管道焊接表面比较潮湿,应立即暂停焊接施工。如果施工中遇到焊接、雨雪、大风等天气,焊接工人和焊接部位缺乏必要的防护措施,也要暂停焊接。

4结论

天然气长输管道一旦投入实际使用,管道内壁在输送天然气时将承受相当强的高压。如果管道接头处的焊缝不符合使用标准,很容易造成管道出现裂纹,造成天然气管道泄漏、爆炸,给周边地区带来很大的安全隐患。为确保天然气长输管道使用安全和人民生命财产安全,铺设天然气管道的施工单位必须加强对管道焊接质量的管理,确保焊工操作工艺符合要求,确保焊接质量,确保天然气长输管道的安全稳定。

参考文献:

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