顶水、顶压焊修复技术在长输精磷矿管道上的应用

蒋泽华

摘要：随着科学技术的进步，管道输送技术得到不断进步与发展，在工业生产中长距离输送管道作为物料输送的方式得到广泛应用。本文通过笔者在生产实践中对长距离管道输送磷精矿及配套生产用回水管、尾矿管道在生产实践中进行顶水、顶压进行焊修复技术的应用进行总结。

关键词 ：长距离输送管道；顶水、顶压；操作技术应用

1.前言

随着科学技术的发展，管道作为物料输送的方式，在工业生产中越来越广泛，有着一定不可替代的作用。在实际生产过程中，长距离输送管道由于受使用地理环境、传输介质、金属疲劳等影响，在使用过程中裂纹、穿孔等情况。在工业生产，尤其是化工生产的运行特点，生产装置不能够随意停机，所以，保障生产装置连续连续性生产就显得特别重要。因此，顶水、顶压焊操作技术，是广大焊工基于管道焊补与实际生产的实际，通过广大焊工作业人员长期在生产实践对管道工件的补焊的实践中摸索出的一套经验做法，并进行理论总结后广泛应用的一种修复方法。顶水、顶压焊修复技术的应用，对化工生产装置连续运行可提供减少修复时间、避免装置停机（只降低生产负荷或局部停机）提供一条可借鉴的方法。

2. 顶水、顶压焊补方式在实践中的优缺点

2.1 顶水、顶压焊补方式的优点

随着工业技术的发展、焊接工艺水平的提高，顶水、顶压焊操作技术，是一种较为特殊的焊补修复方式，其最大的优点就在降低管道输送介质的负荷，或是对连续性运转生产装置进行局部停机时，能够快速消除管道存在的缺陷，为管道连续性输送及连续性运转生产装置提供保障。同时在一定程度上避免生产过程中各介质输送链，因长时间对管道进行焊补潜在的安全风险及安全隐患，与常规管道焊补方式相比较，能为生产企业缩短停机时间及相应的成本，为生产企业带来一定的经济效益。

2.2 顶水、顶压焊补方式的缺点

顶水、顶压焊操作技术，作为生产修复中的一种特殊方式，在实践中凸显其焊补方式的优点，同时也受到管道输送介质、生产装置特点，存在一定的局限性与不足。同时在特殊环境进行顶水、顶压焊补方式，对作业人员素质、技术水平要求较高，需要对所补焊部位、介质、周边环境有充分了解，并能做出相应防范措施且技能操作水平较高、经验丰富者方可操作。资料显示，近年来成功应用案例其操作者都是经验丰富、技术精湛的技能大师。因此若有条件，不建议采用此种修复方法。

2.2.1 受到输送、存放介质的物理、化学性质的影响，如输送（存放）易燃、易爆的介质，如汽油、丙酮、氢气、乙炔等的容器、管道，无法采用顶水、顶压的焊补方式。

2.2.2 高压介质的高压容器或管道，在高压状态下不宜进行顶水、顶压焊补方式。在上述环境下采取补焊方式一方面对泄漏点进行补焊，在压力的作用下漏点焊补不上。另一方面在高压工况条件下，输送（存储）介质易在补焊金属处喷射出来伤人，存在安全隐患。

3.顶水、顶压焊修复技术在长输精磷矿管道上的应用及具体实施方法

3.1 顶水、顶压焊修复技术的应用

笔者所在单位，于二00六年建成投产，共有三条长输管道，管道深埋地下1.5米～3米不等。其中精矿管道长14.5千米（管道设计压力7.0MPa，工作压力4.5MPa），尾矿管道长6.4千米（管道设计压力4.4MPa，工作压力2.4MPa），回水管道长6.2千米（管道设计压力4.4MPa，工作压力2.4MPa，流量300M3/h）。管道经多年使用，管道出现泄漏情况逐年增多，以2014至2016年度期间统计数据为列，三年出现管道泄漏情况参见下表：

年度	精矿管道（次）	尾矿管道（次）	回水管道（次）	总计（次）
2014	8	11	13	32
2015	17	15	15	47
2016	28	15	13	56

通过统计对比，尾矿管和回水管发生管道泄漏次数相对稳定，但精矿管道发生泄漏次数则逐年增多。笔者通过截取管道泄漏样本并进行经论证分析，发生管道泄漏的原因主要是部分管道泄漏是由于气蚀导致穿孔泄漏，部分管道泄漏是由于地处爬坡地段，物料磨损而导致管道厚度减薄，承受不了压力产生裂纹泄漏。通过分析结果，笔者结合多年实践经验，针对性的提出根据现场开挖情况，有选择的使用顶水、顶压焊修复技术，最大程度减少修复时间、提高修复效率、减少事故损失。通过实践应用顶水、顶压焊补方式，管道修复时间由原来8～12小时（完全泄压、泄料、泄水）提升至2～4小时。对于穿孔泄漏效率则更高。通过实践充分说明，顶水、顶压焊修复技术在长输精磷矿管道的应用是可行的，为企业生产顺利进行提供保障，也可以为相似企业提供可借鉴方法。

3.2顶水、顶压焊修复技术在长输精磷矿管道应用实例

3.2.1精矿管道长裂纹顶水焊修复具体实施方法

20XX年X月X日，精矿管道发生泄漏。现场开挖后，经测定，裂纹长度900MM，管道内贮满清水（冲洗管道、置于静压力状态下），管道材质Q345,采用顶水焊修复技术。

3.2.1.1

焊前工器具的准备

1.ZX7--400或BX1--300焊机一台；

2.5P手锤一把，錾子一把，棉纱 0.5Kg (主要用于擦拭管道）；

3.焊条E4303φ3.2/0.5Kg ， 焊条 E5015φ3.2/1Kg ；

4.氧乙炔火焰切割一套 ；

5.手提电钻一台配φ8钻花二支；

3.2.1.2 具体实施方法及要求

3.2.1.2.1 操作方法

在管道裂纹两端分别打φ8止裂孔（防止在焊接过程中裂纹扩张），在裂纹上按100MM左右距离点固。采用电弧吹力较大、对油、锈敏感性较小的酸性焊条E4303小直径（φ2.5或φ3.2）及较大电流（比平焊大10%--30%）进行分段焊接。第一道完成后，采用E5015焊条加焊2～3遍，即可达到焊补目的。

3.2.1.2.2焊接原理

采用E4303焊条，其可焊性较好、引弧容易，小直径、大电流，其目的是产生较大电弧吹力，以抵消泄漏点的水压，较大焊接线能量输入，利用金属受热膨胀原理，使裂缝局部迅速膨胀，达到暂时消除缝隙的效果，能迅速的将缝隙焊好。

3.2.1.2.3 焊接要求

要求将管道压力置于静压力状态下方可进行操作，焊工操作技能娴熟，准确判明焊接区域及周边环境状况。

3.2.2 精矿管道穿孔泄漏顶压焊修复实例

20XX年X月X日，精矿管道发生管道泄漏。现场开挖后，目测泄漏点约φ10MM，管道内贮满精矿浆，漏点位于整条管线中部（管道总长14.5千米）。修复措施停精矿泵、出口阀门全开，管中段由于物料回流（泄漏点矿浆喷出高度在2M以上），管道材质Q345,采用顶压焊修复技术。

3.2.2.1焊前准备

1.ZX7--400或BX1--300焊机一台;

2.5P手锤一把, 棉纱 0.5Kg (擦拭管道）, 錾子一把，φ14*150MM圆钢一支（一端磨成尖锥状）；

3.焊条 E4303φ3.2/0.5Kg，焊条E5015φ3.2/1Kg；

4.氧乙炔火焰切割一套；  

5. 水衣、水裤二套，有机玻璃面罩二顶。

3.2.2.2 具体实施方法及要求

3.2.2.2.1 操作方法

二人协同操作，穿戴好水衣、水裤并配戴有机玻璃面罩，使用已磨好圆钢将泄漏孔堵死，擦拭净焊接区域，开始焊接。采用对油锈敏感性较小的酸性焊条E4303小直径，平焊电流，以角焊缝形式进行焊接。漏点焊住后，切除多余圆钢，采用E5015焊条以漏点为中心，扩大5～8倍补焊面积，加焊2～3遍，即可达到焊补目的。

3.2.2.2.2 焊接要求

要求必须做好安全防护工作，焊工操作技能娴熟，动作迅速干脆，能准确判明管道及周边环境情况。

三、顶水、顶压焊修复长输送管道应用的意义

对于化工生产企业而言，连续性生产是其主要特征，如何在最短时间内将缺陷消除，这是一个长久且艰巨的课题。长距离输送管道因地理特征，起伏较大，若完全泄水、泄压、泄料，短则数小时，长则数天，低洼地段甚至无法排净物料，对生产企业来说，生产时效便是企业的生命线，而完全停机带来的经济损失，将是难以估量的。本文通过笔者对顶水、顶压焊补修补方式，在实践应用中的案例探索，在较短时间内将生产所需管道修复，维持生产装置的稳定运行。

参考文献：《焊工手册》  手工焊接与切割 焊工手册编写小组  北京  机械工业出版社.出版

         《化工厂机械手册--维护检修常用基础资料（二）》   《化工厂机械手册》编辑委员会   北京.化学工业出版社.出版