浅谈输水工程施工过程中大口径钢管的焊接质量控制.doc

浅谈输水工程施工过程中大口径钢管的焊接质量控制【摘 要】本文结合实际工程，分析了输水工程中钢管焊接质量控制的一系列操作措施，从焊接前焊接材料质量控制、焊接工艺评定及焊工资格能力核查，焊接过程焊接工艺控制、管道焊缝主要的质量缺陷及其产生的原因，焊接完成后焊缝质量的检验检测控制措施等方面阐述了在输水工程中钢管的焊接质量控制。【关键词】钢管；焊接；输水工程；质量控制1 工程概况广州某引水工程使用引水管材主要有pccp和钢管，其中钢管段单管长度累计超过73公里，引水管主线及支线钢管分别有dn4800、dn3600、dn3200、dn2800、dn2600、dn2400、dn2200、dn2000等多种口径，钢管管材板厚分别有40mm、32mm、26mm、24mm、20mm、16mm等多种规格，钢管主要用于城区繁华区域、交通繁忙路段、地质基础复杂地段、穿越铁路、河道、高速路等地形及施工环境受限地段，钢管的安装形式有明挖埋管、顶管、盾构、沉管等多种方式，钢管采用焊接方式连接。2 焊接前的质量控制措施落实事前控制。第一，把好管材进场检查验收关；第二，制定合理的焊接工艺；第三严格审查焊工的资格能力。2.1 管材进场的检查验收及储放管材直接决定了管道焊接质量，因本工程使用的钢管主要是大口径钢管，钢管容易发生外径、不圆度等变形，为降低管材在运输、保管等环节碰撞挤压变形的影响，以保证管道圆度等偏差满足焊接过程中管道对接精度要求，本工程的所有大口径钢管均根据管材的口径及管材壁厚设置“米”字支撑及“+”型支撑。在上述加固保护措施的基础上，做好管材进场检验是管道焊接质量控制的首要环节。施工单位、监理单位严格把握管材进场的源头关，对进场钢管按照设计和技术规范进行验收，是保证钢管安装焊接质量的关键。钢管到货后，施工单位及监理单位必须对根据不同管径不同壁厚的各种规格钢管的允许偏差进行检查，包括钢管管身、管端外径、壁厚、弯曲度、不圆度、管端机械坡口坡角、钝边、切斜，同时注意检查管件焊缝外观，包括焊缝余高和咬边的深度，是否有裂缝、夹渣、气孔、缩孔等缺陷。在上述尺寸偏差及外观检查的同时还需要着重检查影响焊接质量的随管的产品合格证书，包括：2.1.1 钢材、焊接材料、连接件和涂装材料的质量证明书，使用说明书或实验报告；2.1.2 焊接程序和工艺报告；2.1.3 焊缝质量检验结果，重点检查焊缝无损检测是否按设计图纸技术标准及相关规范要求执行2.1.4 缺陷修整和焊缝缺陷处理记录2.1.5 钢管管节和附件的尺寸偏差检查记录2.1.6 内外防腐涂装质量检验报告2.1.7 管道公差检测结果2.1.8 管道安装前注意事项管材检查验收合格交接完成后，应选择合适地点放置，提供防护，避免损坏。2.2 焊接工艺本工程使用的钢管主要是大口径钢管，且部分钢管安装位置特殊，如盾构段的dn4800钢管，沉管段的dn368040mm厚壁钢管，顶管段的dn3600、dn3200、dn2400钢管等，无论是钢管规格型号、安装条件还是运行环境都有特定的要求，故在钢管安装前，施工单位必须熟悉施工图纸及技术要求，根据钢管材质、结构的特点及质量要求拟定焊接工艺指导书，经过焊接工艺评定合格后，编制对焊接施工提供指导的焊接工艺规程，作为焊工实际焊接作业的指导和依据，在上述系列环节监理单位必须从严进行监督审查。2.3 焊工的资格能力从事本工程输水管焊接的焊工应按dl/t679、sl35或锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则考试合格并具有相应主管部门签发的焊工合格证。焊工焊接的钢材种类、焊接方法和焊接位置等，均应与焊工本人考试所取得的合格项目相符。焊工合格证的审验必须在有效期内。焊工上岗前需进行实际焊接操作考核，考核通过后才能进入岗位施工。3 施工过程的质量控制3.1 钢管焊接前的吊装为避免钢管及管件在搬运吊装过程中碰撞变形超出允许偏差范围，钢管及管件的吊装要按管材供应厂家的吊装说明进行吊装，管道吊装要确保管子变形力最小，吊装钢管及管件期间不能使管子摔落，互相撞击、自由滚动或沿地面拖拉。3.2 焊工操作焊工必须熟悉本工程焊接工艺和施工图，并严格按照工艺规定的要求施焊，不得疲劳作业，不允许单独作业，至少需要两人或以上互相监督、互相照应。施焊前，应将坡口及其两侧10mm20mm范围内的铁锈、熔渣、油垢、水迹清除干净。并应检查装配尺寸、坡口尺寸和定位焊缝质量，定位焊缝上的裂纹、气孔、夹渣等缺陷均应清除。焊接过程中不得随意引弧或电弧擦伤，收弧时要填满弧坑，绕角焊时填满包角。3.3 焊接设备管道焊接所需的手弧焊机、焊条烘干设备装置应齐全、完好,性能稳定可靠。接设备的电压表、电流表是施焊计量仪表,直接影响焊接操作。焊接设 备必须由专管人员加强管理,定期保养及检验,并做好相关记录。焊接设备必须经过调试校准，焊工焊接前自行检查焊接设备及仪表的运行情况，确认无误后方可进行作业；气体保护焊气瓶流量表必须完好并能够通电加热，气体纯度不低于标准要求；焊接前先确认焊丝、焊条、焊剂是否正确，不得混用、乱用，焊材的储存必须在干燥、通风良好的地方，由专人保管，焊条烘烤时，严禁高温急烘，防止药皮脱落，焊条使用时，焊条筒必须插电保温，焊接环境湿度不宜高于85，在焊接时需有可靠的防护屏障和保温措施，防止焊接操作区渗水、滴水等影响焊接质量，当焊件表面有潮湿时，应采取加热除湿措施。4 焊接完成后焊缝质量检测因本工程输水管线长，在施工过程中会因应沿线施工现场条件及施工计划安排进行分段施工，对于工程主要的开槽埋装管道施工形式，钢管安装施工的主要流程如下：沟槽开挖地基处理钢管焊装焊缝检测钢管防腐沟槽回填按上述流程，焊缝检测是钢管焊装完成后的钢管防腐覆土前的重要环节，是把控管道焊装质量的关键，焊接质量好坏将直接影响到整个工程输水管线日后运行的安全与稳定。考虑到工程参建各方所处利益立场不同，若此环节的检测纯粹靠施工方自觉地进行焊接施工的自控自检难以达到理想的质量控制效果，必须建立有效的监控机制促使施工单位将一系列质量控制措施落到实处。鉴于此，在监理单位的旁站、巡视和平行检验等形式监督的基础上，业主方委托了专业的焊缝无损检测单位对钢管焊缝质量进行抽检，以全面掌握全线焊接施工的质量水平，及时了解工程全线最新的焊接施工质量发展趋势，发现异常及时进行处理，从全局控制焊接施工质量。运用于本工程钢管焊缝质量无损检测的方式以射线透照检测为主，在某些特殊位置部位采用超声（ut）检测为辅的手段。4.1 射线透照检测在确定上述焊接质量抽检监控措施后，针对工程开工阶段必然会有一个现场焊工对环境的熟悉，对焊接工艺的熟习及焊接工艺的完善过程，故在工程沿线各钢管焊装施工点开工阶段，安排了焊缝检测单位对焊接质量进行射线透照检测。射线透照检测主要是采用射线或射线对焊缝进行透照，通过底片上的影像所反应的缺陷性质、尺寸、数量和密集程度，判定焊缝的质量等级。焊缝质量以达到gb3323-2005金属熔化焊焊接接头射线照相中级为合格。在无损检测前，先对焊缝质量进行外观判断，若焊缝出现咬边、余高不足外观缺陷，直接判定不合格要求返工。在射线检测的过程中，重点抽检丁字缝和底部位置必检等焊接薄弱点位，经统计分析抽检结果，焊缝质量主要缺陷集中在条形缺陷及圆形缺陷上，未出现裂纹等重要缺陷，但偶尔会出现未熔合、未焊透等缺陷。因本工程出现的焊接质量缺陷主要为圆形及条形缺陷，着重分析其出现的原因。圆形及条形缺陷包括气孔、夹渣和夹钨，气孔。结合本工程施工现场实际条件，焊接过程各环节的操作，分析得引起上述缺陷的原因主要有以下几点：焊接的基本金属或填充金属的表面有锈、油污、油漆或有机物质存在；焊条或焊剂没有充分烘干或焊条成份不当，焊条药皮变质；焊接电弧拉得过长或焊接速度太快；焊接时周围环境的空气湿度太大；多层焊接时清渣不彻底。针对上述分析结果，业主方会同施工单位及监理单位采取了相应的措施积极应对，在施工单位方面，加大对焊工的检查教育力度，增强焊工的责任心，要求焊工对焊接工艺各环节的操作认真严格执行到位，特别重视做好以下环节工作：焊接前对焊件坡口周围的油污和有机物质清理干净，多层焊时特别注意焊渣的彻底清理；焊条必须按照要求进行烘干，并存放于保温合盒随取随用；不使用药皮已变质的焊条；尽量采用短弧焊接；减慢焊接的速度；焊接场所设置防雨防风设施。在监理单位方面，则在现场巡检过程中加强对焊工操作及设备运行参数的检查，对未合格批次的焊缝，施工单位在监理单位的监督下进行全面复检返修，确认合格后再报业主再次进行抽检。在业主方，在安排抽检的过程中，业主方将视情况对不合格批次的焊缝加大抽检力度，提高该批复检焊缝的抽检比例，抽检全部合格后才进入下一工序。对个别出现的二次抽检仍检出不合格状况，责令施工单位监理单位全面对焊接工艺、焊接施工环境、焊接设备、焊工操作等各方面因素进行全面检查，查找原因，在查清原因彻底解决问题并全部修复缺陷前，不得进行下一工序施工。业主方委托第三方采用抽检手段监控焊接质量异常情况，快速反应处理的模式有效地保证了施工过程的焊接质量。如在工程施工过程中，某个标段某钢管焊装施工点刚开工，无损检测单位发现焊缝的首次抽检合格率对比其该标段其它施工点的合格水平有较大幅度下降，经返修复检后仍出现不合格状况，鉴于此，业主及时将此异常情况通报施工单位监理单位。施工单位、监理单位技术负责人及质量控制负责人召开紧急现场会议，分析原因，经排查焊工操作、焊接设备、焊接施工环境一系列影响因素后，分析得由于施工单位新进一批焊工充实施工队伍，新焊工资质合格能力符合要求，但因为施工单位出于计划工期考虑，该批焊工未完全熟悉本工程钢管焊装施工要求，未熟习焊接工艺即进入施工岗位进行操作，同时受当时外界阴雨天气印象，为赶进度，防雨防风措施未落实到位，焊接操作未能完全按焊接工艺规程执行，由此引致焊缝出现大量圆形缺陷及条形缺陷。查出问题所在后，施工单位立刻将该批焊工从焊接施工现场撤换下来。上述整改措施完成后，该焊接施工点的焊缝合格率大幅跃升后保持在一稳定水平，表明相关处置措施得力有效。4.2 超声波（ut）检测在工程施工中，除了通常采用射线透照检测这一常规方法外，在工程某些特殊地段因条件限制不能采用射线透照检测这一方法进行检测时，则辅以超声检测这一手段对焊接质量进行控制，例如本工程中的dn4800盾构标，在盾构内衬钢管灌浆孔焊缝的检测操作中，因钢管安装紧贴盾构内衬，无法在进行射线透照检测的贴片操作，故在此位置采用超声波（ut）检验的方式检查焊缝焊接质量。4.3 压力试验在本工程各施工点钢管安装完成并在外观、无损检测合格后，各施工点的管段均委托了专业资质的检测机构进行输水管道水压试验。水压试验按gb50268-2008给水排水管道工程施工及验收规范第九章管道功能性试验规定执行，试验分为预试验和主试验阶段，选用允许压力降值作为试验合格的最终判定依据。5 结束语本工程输水管钢管焊接质量控制是管道安装质量保证体系的重要环