论文部分内容阅读
【摘要】总结了小口径长输管道金口连头的技术要求，根据现场实际经验对小口径长输管道金口连头常出的质量问题进行了分析，并提出了质量措施。
【关键词】长输管道 金口连头 质量分析
1 引言
由于近年来中国经济迅猛发展，东西部能源供需矛盾日益突出，国家加大了发展长输管道的投资力度。近年来西气东输二线、西气东输三线等一系列长输管道的施工，标志着中国长输管道建设的新高峰。本单位参与施工了中贵线七标陇西支线及天水支线两条支线，两条支线的管径分别为Φ219和Φ273，属于小口径管道。由于管道途经多处山区及河流，地质情况复杂，管线分为多段施工，后期连头口较多，是管道施工的重点难点，其中金口连头的质量控制更是质量管理的重中之重。
在长输管道施工中将用一段钢管将两个相邻固定管道连接在一起的焊接接头称为连头焊口，俗称死口。其中不参与管道试压的连头焊口称为金口。长输管道建成运营后属于常年运行的状态，且输送介质为石油或天然气，一旦发生事故不堪设想，因而金口连头的质量直接关系到整条长输管道的安全。
2 技术要求
2.1 金口连头地点的选择
金口连头地点的选择应与焊接机组及施压机组充分沟通后选择在管道地势平坦段，连头焊口宜选择在直管段上，应避免连头焊口设在不等壁厚焊缝处、热弯和冷弯转角处，以及弯头、弯管、定向钻返平段等位置。通过金口位置的选择可充分避免金口焊接完成后承受应力。
2.2 连头所用管材的质量要求
金口连头所用管材应在使用前按照长输管道施压标准进行强度及严密施压方可使用，避免由于管材母材缺陷导致质量问题。连头用钢管或管段的长度应不小于1.5倍的管径。连头用管段应尽量选择带有原钢管管端的短管，在现场切割的管段，管端切斜最大应不超过3°。切斜如下图所示；
2.3 下料及组对
由于金口连头的两端管口已固定，管道不能轴向拉动和移动，测量、划线和切割过程中应考虑热胀冷缩的影响量，确保下料准确。金口连头地点两侧管道的自由端长度宜为每端20～30米，以方便组对。连头坡口宜采用机械坡口机或带轨道的火焰自动切割机，采用坡口机时须去除机械加工造成的内卷边，采用火焰切割机切割后将坡口打磨成型，用磨光机去除氧化层，使其露出金属光泽。管口组对采用外对口器，不得强力组对，组对前对管端25mm范围内的油污，铁锈、毛刺等进行清理。管口清理完成后应立即进行组装焊接，避免二次清管。应将相邻制管焊缝在对口处错开不小于100mm的距离，严禁十字焊缝的发生。连头焊口的组对间隙和错边量应符合焊接工艺规程的要求，同时满足《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB 50369-2006）10.2.2条规定。组对完成后要做好组对纪录，并与焊工互检，合格后办理工序交接。当组对质量不符合规范要求时，不应进行焊接。2.4 金口焊接
焊接是金口连头最关键的一环，焊接中一定要严格执行焊接作业规程及焊接作业指导书。在根焊层的焊接过程中要保持匀速运条，同时注意避免熔池过高，严格控制熔孔直径在2.5mm左右，焊条尽量伸向根部并在停弧后用角磨机对接头进行打磨，这样可有效避免未焊透、焊瘤及内凹的产生。热焊层中易发生的缺陷有夹渣及气孔：根焊层清根可避免夹渣的产生；电弧长度小于焊条直径，做好焊条烘干，适当延长焊接金属的保温时间，在焊接过程中注意观察熔池的冷却可有效避免气孔的产生。当发现熔池中有气孔产生时应立即停止作业，待角磨机打磨掉缺陷部位后重新焊接。咬边及接头超高是盖面层易发生的质量缺陷：严格控制熔池形状为椭圆状，注意焊条在坡口边缘的停留时间可避免咬边的产生；施焊时适当延长电弧对母材的预热时间，压弧后快速运条可预防接头超高。
当环境温度低于-10℃的情况下，除采取焊接工艺规程规定的措施外，还应采取电加热等伴热措施保证预热温度和层间温度，当发现层间温度不满足焊接规程要求时应停止施焊，立即用火焰加热器重新加热。应在环境温度变化下降前至少完成根焊缝的焊接，根焊过程中，不应振动或移动管道。每层焊道的厚度不应超过3mm。连头作业完成后，宜将2道连头焊口以外的未回填管道部分回填，待后道工序完成后再回填连头作业坑处的焊口。
2.5 修补和返修焊接
焊接过程中的层间缺陷应立即清理修补，并控制层间温度，每处修补长度应大于50mm，且不大于钢管周长的1/3。若相邻两修补处的距离小于50mm时，应按一处缺陷进行修补。焊缝余高不应大于2mm，局部不能大于3mm，超高部分可进行打磨，但不能伤及母材，要与母材圆滑过渡。盖面焊缝局部余高不足，或表面存在明显气孔、咬边等缺陷时，应对相应部位焊缝的整个表面宽度进行打磨和焊接修补。
返修焊接应严格执行返修焊接工艺规程的各项规定，根部焊缝存在不合格时不允许进行返修，除根部焊缝缺陷外，同一部位返修不應超过1次，返修不合格应进行割口。返修过程中应使用角向砂轮机清除焊缝内部缺陷。打磨部位应严格遵守“返修通知单”的要求，返修焊缝打磨长度要适当，一般打磨长度应以返修长度为中心向两侧延伸20-30mm，即打磨总长度应为返修长度加上40-60mm，并形成船形的圆滑过渡，打磨深度应超过缺陷深度1-2mm。返修焊接前应仔细检查焊道以证实缺陷完全清除。返修焊接应进行整口预热，预热宽度应大于坡口两侧100mm。低温环境条件下施焊应采取伴热措施保证层间温度，焊后对返修区域进行保温，防止快速冷却。返修焊道的起点与终点不应与原始焊道的起点与终点相重合。
3 常见焊口缺陷及质量措施
经统计天水支线金口连头焊接缺陷多数为气孔，其余缺陷为根部未融合。通过与现场焊接人员及参与工程各方开展质量分析会探讨，以及长时间的现场观察后，确认引起焊接缺陷的主要原因为管道内外温差引起的气流。由于长输管线跨度长，穿越不同地形，极易致管道内外温差过大，在连头焊接时内外气压不一致形成气流，从而影响焊接质量。针对此现象采取的质量措施主要有两个：一是选择在温度变化不大的时间进行连头焊接。运用温度记录仪长时间测量管温及环境温度，发现凌晨及傍晚内外温差较小，故选在这两个时间进行进口焊接；二是在金口连头前往管材两端塞入泡沫球。泡沫球可有效阻挡气流，但应该注意的是泡沫球应做好标记，在管线贯通后利用通球器将泡沫球全部清出，做好统计避免泡沫球遗留在管道内。
4 结论
作为长输管道质量控制的关键一环，金口连头质量关系着整个长输管线的安全。通过对各个环节的质量控制，以及应对常见缺陷的专项质量措施，可有力的保证金口连头的施工质量。
参考文献
[1] 张宇辉，长输管道连头及“金口”焊接引起的思考[J].科学论坛，2007（8）
[2] 董占庭，刘照元.浅谈长输管道的焊接质量控制[J].科技资讯，2008（11）
【关键词】长输管道 金口连头 质量分析
1 引言
由于近年来中国经济迅猛发展，东西部能源供需矛盾日益突出，国家加大了发展长输管道的投资力度。近年来西气东输二线、西气东输三线等一系列长输管道的施工，标志着中国长输管道建设的新高峰。本单位参与施工了中贵线七标陇西支线及天水支线两条支线，两条支线的管径分别为Φ219和Φ273，属于小口径管道。由于管道途经多处山区及河流，地质情况复杂，管线分为多段施工，后期连头口较多，是管道施工的重点难点，其中金口连头的质量控制更是质量管理的重中之重。
在长输管道施工中将用一段钢管将两个相邻固定管道连接在一起的焊接接头称为连头焊口，俗称死口。其中不参与管道试压的连头焊口称为金口。长输管道建成运营后属于常年运行的状态，且输送介质为石油或天然气，一旦发生事故不堪设想，因而金口连头的质量直接关系到整条长输管道的安全。
2 技术要求
2.1 金口连头地点的选择
金口连头地点的选择应与焊接机组及施压机组充分沟通后选择在管道地势平坦段，连头焊口宜选择在直管段上，应避免连头焊口设在不等壁厚焊缝处、热弯和冷弯转角处，以及弯头、弯管、定向钻返平段等位置。通过金口位置的选择可充分避免金口焊接完成后承受应力。
2.2 连头所用管材的质量要求
金口连头所用管材应在使用前按照长输管道施压标准进行强度及严密施压方可使用，避免由于管材母材缺陷导致质量问题。连头用钢管或管段的长度应不小于1.5倍的管径。连头用管段应尽量选择带有原钢管管端的短管，在现场切割的管段，管端切斜最大应不超过3°。切斜如下图所示；
2.3 下料及组对
由于金口连头的两端管口已固定，管道不能轴向拉动和移动，测量、划线和切割过程中应考虑热胀冷缩的影响量，确保下料准确。金口连头地点两侧管道的自由端长度宜为每端20～30米，以方便组对。连头坡口宜采用机械坡口机或带轨道的火焰自动切割机，采用坡口机时须去除机械加工造成的内卷边，采用火焰切割机切割后将坡口打磨成型，用磨光机去除氧化层，使其露出金属光泽。管口组对采用外对口器，不得强力组对，组对前对管端25mm范围内的油污，铁锈、毛刺等进行清理。管口清理完成后应立即进行组装焊接，避免二次清管。应将相邻制管焊缝在对口处错开不小于100mm的距离，严禁十字焊缝的发生。连头焊口的组对间隙和错边量应符合焊接工艺规程的要求，同时满足《油气长输管道工程施工及验收规范》（GB 50369-2006）10.2.2条规定。组对完成后要做好组对纪录，并与焊工互检，合格后办理工序交接。当组对质量不符合规范要求时，不应进行焊接。2.4 金口焊接
焊接是金口连头最关键的一环，焊接中一定要严格执行焊接作业规程及焊接作业指导书。在根焊层的焊接过程中要保持匀速运条，同时注意避免熔池过高，严格控制熔孔直径在2.5mm左右，焊条尽量伸向根部并在停弧后用角磨机对接头进行打磨，这样可有效避免未焊透、焊瘤及内凹的产生。热焊层中易发生的缺陷有夹渣及气孔：根焊层清根可避免夹渣的产生；电弧长度小于焊条直径，做好焊条烘干，适当延长焊接金属的保温时间，在焊接过程中注意观察熔池的冷却可有效避免气孔的产生。当发现熔池中有气孔产生时应立即停止作业，待角磨机打磨掉缺陷部位后重新焊接。咬边及接头超高是盖面层易发生的质量缺陷：严格控制熔池形状为椭圆状，注意焊条在坡口边缘的停留时间可避免咬边的产生；施焊时适当延长电弧对母材的预热时间，压弧后快速运条可预防接头超高。
当环境温度低于-10℃的情况下，除采取焊接工艺规程规定的措施外，还应采取电加热等伴热措施保证预热温度和层间温度，当发现层间温度不满足焊接规程要求时应停止施焊，立即用火焰加热器重新加热。应在环境温度变化下降前至少完成根焊缝的焊接，根焊过程中，不应振动或移动管道。每层焊道的厚度不应超过3mm。连头作业完成后，宜将2道连头焊口以外的未回填管道部分回填，待后道工序完成后再回填连头作业坑处的焊口。
2.5 修补和返修焊接
焊接过程中的层间缺陷应立即清理修补，并控制层间温度，每处修补长度应大于50mm，且不大于钢管周长的1/3。若相邻两修补处的距离小于50mm时，应按一处缺陷进行修补。焊缝余高不应大于2mm，局部不能大于3mm，超高部分可进行打磨，但不能伤及母材，要与母材圆滑过渡。盖面焊缝局部余高不足，或表面存在明显气孔、咬边等缺陷时，应对相应部位焊缝的整个表面宽度进行打磨和焊接修补。
返修焊接应严格执行返修焊接工艺规程的各项规定，根部焊缝存在不合格时不允许进行返修，除根部焊缝缺陷外，同一部位返修不應超过1次，返修不合格应进行割口。返修过程中应使用角向砂轮机清除焊缝内部缺陷。打磨部位应严格遵守“返修通知单”的要求，返修焊缝打磨长度要适当，一般打磨长度应以返修长度为中心向两侧延伸20-30mm，即打磨总长度应为返修长度加上40-60mm，并形成船形的圆滑过渡，打磨深度应超过缺陷深度1-2mm。返修焊接前应仔细检查焊道以证实缺陷完全清除。返修焊接应进行整口预热，预热宽度应大于坡口两侧100mm。低温环境条件下施焊应采取伴热措施保证层间温度，焊后对返修区域进行保温，防止快速冷却。返修焊道的起点与终点不应与原始焊道的起点与终点相重合。
3 常见焊口缺陷及质量措施
经统计天水支线金口连头焊接缺陷多数为气孔，其余缺陷为根部未融合。通过与现场焊接人员及参与工程各方开展质量分析会探讨，以及长时间的现场观察后，确认引起焊接缺陷的主要原因为管道内外温差引起的气流。由于长输管线跨度长，穿越不同地形，极易致管道内外温差过大，在连头焊接时内外气压不一致形成气流，从而影响焊接质量。针对此现象采取的质量措施主要有两个：一是选择在温度变化不大的时间进行连头焊接。运用温度记录仪长时间测量管温及环境温度，发现凌晨及傍晚内外温差较小，故选在这两个时间进行进口焊接；二是在金口连头前往管材两端塞入泡沫球。泡沫球可有效阻挡气流，但应该注意的是泡沫球应做好标记，在管线贯通后利用通球器将泡沫球全部清出，做好统计避免泡沫球遗留在管道内。
4 结论
作为长输管道质量控制的关键一环，金口连头质量关系着整个长输管线的安全。通过对各个环节的质量控制，以及应对常见缺陷的专项质量措施，可有力的保证金口连头的施工质量。
参考文献
[1] 张宇辉，长输管道连头及“金口”焊接引起的思考[J].科学论坛，2007（8）
[2] 董占庭，刘照元.浅谈长输管道的焊接质量控制[J].科技资讯，2008（11）