高寒地带长输管道冬季焊接施工

石油 天然气学报 ( 江汉石油学 院学 报)2 0 1 3 年 4 月 第 3 5 卷 第 4 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y( J J p I )A p r 2 0 1 3 V o 1 3 5 N o 4 2 8 1 高寒地带长输管道冬季焊接施工 张新 生 ( 中国石油天然气管道局国内 事业部， 河北廊坊0 6 6 0 0 0 ) 王凯 ，张李 ，程胜霞 ( 中国 石油 天然气管道局第五工程公司，河 北廊坊0 6 2 5 5 2 ) 摘 要兰州一 银川输 气管道 工程 第 2 A 单 元所 处位 置海拔 2 4 5 0 m，管道施 工 期 间，环境 最低 温度 达 到一 2 5 ，管道钢 管材质为 X7 0钢 ，工程 施工过程 中，施工人 员和技 术质量 管理 人 员通 过摸 索、总结和对 比， 从控 制焊 接施工的小环境温度 、加 强环境参 数检测、落 实焊道 焊后 保温 缓冷 等几 方面 着手 ，制 定一 套行 之有效 的冬季施工措施和操作程序 ，很好地 解决 了高寒地带冬季施工 的如何保证 焊接质量 的技术难题 。 关键 词长输管道 ；低温环境 ；焊接 施工 中图分类号T E 9 7 3 3 文献标志码A 文章编号1 0 0 0 9 7 5 2( 2 0 1 3 )0 4 0 2 8 1 一o 2 近年来 ，随着我国工农业生产的对油气资源的需求大幅度增加 ，配套的油气长输管道安装工程应运 而生 。长输管道具有距离长 ，管道沿途经过地理环境复杂，施工周期长的特点 。在长输管道的敷设安装 过程 中，由于油气源产地不 同，管道走 向各异 ，管道施工过程 中难免遇到高寒地带和冬季低温环境 ，所 有这些环境 ，严重制约了管道焊接施工的有效工期和施工质量 。不仅延长了工程整体工期 ，同时也为管 道冬季施工质量保证提 出了一大难题 。下面以华油工建兰州一 银川输气管道第 2 A单元施工过程 的管理 经验为例 ，对长输管道在高寒地带冬季施工如何控制焊接质量作一介绍。 1 工 程概况 华油工建兰银 管 道 2 A 标段 线路 工 程工 作 量共 计 3 0 k m 主 线路 和 其他 附属 工程 ，管 道规 格 为 6 1 0 mm8 8 ram及 6 1 0 mm1 l mm，钢管材质为 X 7 0钢 ；包括 4 5个热煨弯头安装 ，2 4 3个冷弯管 制作 、安 装 ，3处季 节性 河 流穿 越 ；穿越 4次 西部 管道 ，穿 越 2次 2 0 1省道 以及 4 分输 阀 5 截 断 阀室 安装工作 。 该工程施工地段处于甘肃省北部 ，管道沿线断续通过丘陵及丘间谷地 ，管道所处地段海拔高度在 2 1 0 0 m 至 2 4 2 0 m之间，施工作业带处于丘陵背 阴面 ，工程于 2 0 0 6年 l 1月开工 ，恰逢当地环境最低时 段 ，早 晚气温在一2 5 左右 ，最大温差达到 3 5 ，施工作业环境十分恶劣。 2 管道低温焊接施工制约因素 管道 低温 焊接 施工 制约 因素如下 ： 环 境 温度 较 低 ，施 工 人 员 作业 环 境 恶 劣 ，影 响 焊 接工 人 技 术 水平的正常发挥。在低温环境 中，焊道预热温度难 以保证。低温环境 中，焊接后焊道温度迅速下 降，影响焊 口内在质量 。 3 冬季焊接施工措施 针对以上冬季施工的各种制约因素 ，分析施工现场实际情况采取相应的防护措施 ，有效地确保 了焊 收稿 日期 2 0 1 3一O l一0 3 作者简介 张新 生 ( 1 9 5 9一 ) ，男 ，2 0 0 4年河北工业大学毕业 ，高级工程师 ，现从事工程项目管理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 油 气管道 工程 2 0 1 3 年 4 月 接质 量 ，施工 效率 得到 明显 提高 。 1 )针 对环 境温 度较 低 ，施工 人员 作 业 环 境 恶 劣 这一 情 况 ，为 每个 焊 接 机 组 配备 保 温 防风 棚 4个 ， 替换非冬季施工防风棚 ，焊接人员施工时能够处于一个相对封闭的小环境 中，不受外界风雪天气影响 。 另外 ，每个保温棚内配置 l k W 碘钨灯 2台、投光灯 1套。施工实践证明 ，采取这一措施后 ，结合管道 焊 口预热余温，保温防风棚内的平均温度能达到 2 0 ，而且 ，碘钨灯和投光灯 同时增加 了保温棚 内的 照 明 ，解 决 了冬季 早 晚光线 较弱 ，保 温棚 内焊 接 、清根 能见度 低 的缺 点 。以上这 些措 施 ，为 焊接工 人 以 及 焊道 清根 打磨人 员 在寒冷 低温 的大 环境 里创 造 了一个 常温小 环境 ，杜 绝 了 因低 温 焊接环 境对 焊 接工人 造成的手法变形 ，从而有效的提高了管道焊接质量和施工效率。针对第 1种情况 ，从源头 出发，对液化 气 瓶采 取安 全加热 措施 ：结 合 以往 常 温 施 工环 境 经 验 ，首 先 采 用 防 火石 棉 布 将 液 化 气 瓶 包裹 起 来 ，然 后 ，选用适 当功率的电伴热带均匀缠绕在液化气瓶体上 ，最后利用保温材料将瓶体包裹起来 。利用移动 电站对伴 热 带进行 供 电 ，实 践证 明这 一加 热措 施效 果十 分理 想 。 2 )在低 温环 境 中 ，焊 道预 热温度 以及 焊道 层 问预热 温度 难 以保证 。根 据 兰一 银 焊接 工艺 规程 的 相 应指 标 ，焊前 预热 温度 1 0 0 1 5 O ，层 间预热 温 度 8 O 1 5 O ，要 达 到这 一 参数 要 求 ，主要 存 在 两方 面 困难 ： 液化 气在 一2 5 的 自然 环境 中大 部分处 于 液化状 态 ，加热 用 的火焰 烤把 火力 强度 得不 到 使用要求 ，焊 口焊前预热温度无法得到焊接工艺规程的要求 ；在 自然低温环境中，焊 口得到预热温度 后 ，由于热量的迅速散失 ，使得每道焊 口后期 焊接部分实际预热 温度 已经远远低 于焊接工艺规程 要 求 温 度 。 对于第 2种情况 ，在第 1种情况下 ，由于人为的在保温防风中制造了一个小的热场，预热温度迅速 下降的问题 已经得到 了有效的解决 ，如果个别温度下降过快 ，低于超过焊接工艺规程允许范围的，可以 局部 重新加 热 。 3 )在 低温 环境 自然 中 ，管道 焊接 完成后 ，焊道 温度 迅 速下 降 ，影 响焊 道 内 晶相 组织 正 常 结 构 。管 道焊接完成的瞬间，温度相对较高 ，焊道内部金属组织结构正在成型 ，如果此时温度迅速下降 ，焊道内 部将会形成 晶粒粗大 的马氏体组织 ，钢材脆性增大，严重影响后期使用寿命 。 根据 工程施 工 工序安 排 ，管道 焊接 完成 后 ，保温 防风 棚就要 撤 离这 一焊 道 ，转 入 下一道 焊 口的焊接 施工，焊接完成后的高温焊 口将暴露在低温环境 中。根据 以往常温环境 中的管道施工经验 ，焊 口的在常 温环境中的 自然冷却时间为 2 h ，为了保证管道焊接质量 ，应该确保低温环境 中的焊 口缓冷时间为 2 h ， 根据 实 际焊 口焊接速 度 和缓冷 时 间 ，为 保证 焊道 层 间温 度 和焊 后缓 冷 效 果 ，每 个 机组 配 备 2 5套石 棉 防 雨保温被在焊接过程 中循环使用。确保每道焊 口焊接完成后第一时间在保温棚内加上保温被；每道焊口 温度达到 自然环境温度后才能进行拆除。 4 低温焊接效果分析 在施 工 过程 中 ，由于施工 现 场采取 了防风保 温措 施 ，为 焊接施 工创 造 了 良好 的施 工环 境 ，管道 焊接 外观质量及内在质量都得到了有效保证 ，焊接一次合格率达到 9 9 。 5 下步注意事项 兰银管道 2 A单元线路工程冬季施工 ，制定了一套较为细致的施工方案 ，最后虽然取得了较好的施 工质量和较高的工程效率 ，