長輸管道工程焊接及其質(zhì)量控制

長輸管道工程焊接及其質(zhì)量控制

作者姓名：

導(dǎo)師姓名：

工作單位：

達成日期：2009年8月

作者簡介：

男，漢族，24歲，河北樂亭人，2008年7月畢業(yè)于，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位。現(xiàn)在工作。

指導(dǎo)老師：

姜志陽，機械設(shè)備設(shè)計所，副總設(shè)計師

付國強，機械設(shè)備設(shè)計所，一級設(shè)計師

2

目次

1.序言.....................................................................................................................12.焊前準(zhǔn)備.............................................................................................................22.1焊接人員..............................................................................................................22.2焊接資料..............................................................................................................32.3焊接用設(shè)備..........................................................................................................42.4坡口加工及清理..................................................................................................42.5定位/組對.............................................................................................................53焊接工藝評定及焊接工藝.....................................................................................64焊接過程控制.........................................................................................................84.1施焊環(huán)境..............................................................................................................84.2焊接操作..............................................................................................................95焊縫返修...............................................................................................................106焊后檢查...............................................................................................................106.1焊縫外觀檢查....................................................................................................106.2焊縫內(nèi)部質(zhì)量查驗............................................................................................106.3最后查驗、試驗................................................................................................117結(jié)論.......................................................................................................................11參照文件。..............................................................................................................12

I

長輸管道工程焊接及其質(zhì)量控制

綱領(lǐng)：長輸管道的焊接是壓力管道工程的重點環(huán)節(jié)之一。本文聯(lián)合川氣東送項目，

就焊接過程中的焊前準(zhǔn)備、焊接工藝評定及焊接工藝、焊接過程控制、焊縫返修、

焊后檢查五個重點環(huán)節(jié)概括怎樣控制管道焊接質(zhì)量。

重點詞：川氣東送管道工程、焊前準(zhǔn)備、焊接工藝評定及焊接工藝、焊接過程控

制、焊縫返修、焊后檢查

序言

管道輸送是石油天然氣運輸供給的主要方式之一。管道焊接質(zhì)量的利害將直

接影響管道安全牢固運行。以川氣東送管道工程為例：西起川東北普光首站，東

至上海市青浦區(qū)上海末站，全程超越5省2市，是一條貫串我國東西部地域的天

然氣輸送管道工程（見圖1）。川氣東送管線與國內(nèi)外其他管道工程對照，擁有

線路長、管徑大、地形條件復(fù)雜、站場多、設(shè)計壓力高、壓力等級多、技術(shù)難度

大、建設(shè)周期緊，設(shè)計施工要求高的特點。焊接是貫串管道施工建設(shè)中重點步驟，

特別是川氣東送管道工程，沿線地形地質(zhì)條件復(fù)雜，天氣潤濕、穿超越地段多，

特別在川渝、鄂西地域，地勢起伏、落差大，給焊接作業(yè)和焊接質(zhì)量的保證帶來

巨大的挑戰(zhàn)。因此，控制好管道的焊接質(zhì)量成為川氣東送管道工程建設(shè)順利與否

的重點。

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圖1

工程實踐中所碰到的影響焊接質(zhì)量的因素有好多，諸如焊接方法、焊接設(shè)備、

原資料的質(zhì)量、焊接資料的質(zhì)量及其控制與選擇、坡口的加工質(zhì)量及管道組對證

量、焊接環(huán)境(環(huán)境溫度、相對濕度、風(fēng)速等)、現(xiàn)場條件(如登高或地溝作業(yè)等)、

焊工素質(zhì)、焊接工藝的正確性及其詳盡推行情況等等，本文從上述諸多因素中，

概括整理為焊前準(zhǔn)備、焊接工藝評定及焊接工藝、焊接過程控制、焊縫返修、焊

后檢查五個環(huán)節(jié)，就怎樣能有效地使焊接全過程處于受控狀態(tài)，保證壓力管道的

焊接質(zhì)量進行分析總結(jié)。

焊前準(zhǔn)備

壓力管道施工作業(yè)前，需對整個項目制定詳盡的計劃表，在作業(yè)前進行全面

的準(zhǔn)備，筆者認(rèn)為焊前準(zhǔn)備應(yīng)從焊接人員、焊接資料、焊接設(shè)備、坡口加工加工

及清理定位/組對、幾方面著手進行。

2.1焊接人員

關(guān)于壓力管道焊接，最主要的人員是焊接責(zé)任工程師、是質(zhì)檢員、無損檢測

人員及焊工。

川氣東送項目管道線路長，工作量大，施工時間短，施工環(huán)境復(fù)雜，施工單

位多，參加焊接的焊工技術(shù)水平參差不齊，在這樣的情況下，嚴(yán)格依照規(guī)范施工、

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查驗、核查特別重要。焊接責(zé)任工程師是管道焊接質(zhì)量的重要負(fù)責(zé)人，主要負(fù)責(zé)

一系列焊接技術(shù)文件的編制及審查簽發(fā)。如焊接性能試驗、焊接工藝評定及其報

告、焊接方案以及焊接作業(yè)指導(dǎo)書等。質(zhì)檢員和無損檢測人員都是直接進行焊縫

質(zhì)量查驗的人員，因此必定經(jīng)上級主管部門培訓(xùn)核查獲取相應(yīng)的資格證書，持證

上崗，并應(yīng)熟悉有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程規(guī)范。所選焊工應(yīng)是依照現(xiàn)行《鍋爐壓力容器

焊工考試規(guī)則》、《現(xiàn)場設(shè)備工業(yè)管道焊接工程施工及查收規(guī)范》的規(guī)定進行考試

后，考試結(jié)果合格者，持證上崗。保證焊工技術(shù)過硬，如期抽查，保證焊縫質(zhì)量。

2.2焊接資料

焊接資料，特別是焊條和焊絲是直接進入焊縫的填充資料，將直接影響焊縫

合金元素的成分和機械性能，必定嚴(yán)格控制和管理。焊接資料的采用應(yīng)依照以下

原則：

⑴應(yīng)與母材的力學(xué)性能和化學(xué)成分相般配。

⑵應(yīng)試慮焊件的復(fù)雜程度、剛性大小、焊接坡口的制備情況和焊縫地點及焊

件的工作條件和使用性能。

⑶操作工藝性、設(shè)備及施工條件、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟合理性。

⑷焊接工人的技術(shù)能力和設(shè)備能力。

⑸焊材選擇還應(yīng)試慮環(huán)境因素及工作介質(zhì)。

川氣東送項目中，在知足以上原則的情況下，針對X70管線鋼資料，依照

實質(zhì)情況分析，確定了關(guān)于不相同的焊接方式所采用焊條、焊絲種類。

手工焊接，焊條應(yīng)符合AWSA5.1、AWSA5.5和GB/T5118的要求，采用的

部分焊條型號如表1：

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表1手工焊接焊條型號

AWS型號藥皮種類焊接地點電流種類

E6010高纖維素鈉型平焊、立焊、仰焊、水平焊直流反接

E8018-G低氫鉀型，鐵粉型平焊、仰焊、水平焊、立焊溝通或直流反接

E5515低氫鈉型平焊立焊仰焊水平焊直流反接

半自動焊接，自保護藥芯焊絲應(yīng)符合AWSA5.29的要求，選擇

E71T8-K6、E71T8-Ni1、E71T8-Ni1J或E81T8-G。焊絲直徑：2.0mm。

自動焊接，實芯焊絲應(yīng)符合AWSA5.28的要求，選擇ER70S-G、

ER80S-G。焊絲直徑：0.9mm。

不相同批號的焊接資料在工程使用前必定進行復(fù)檢工作。

2.3焊接用設(shè)備

焊接設(shè)備選擇合適，對獲取優(yōu)秀的焊接質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。川氣東送

項目焊接作業(yè)為例，采用了手工焊、半自動焊及自動焊的方式，因此在焊接前應(yīng)

保證所用到的手弧焊機、氬弧焊機、焊條烘干設(shè)備和焊縫熱辦理裝置應(yīng)齊備、完

好、性能牢固可靠，并應(yīng)裝有在周檢（校）期內(nèi)合格的電流、電壓表、壓力表。

盡可能采用綜合性能指標(biāo)較好的專用設(shè)備，采用焊接設(shè)備的原則首選專用，設(shè)備

性能指標(biāo)優(yōu)中選優(yōu)。同時對設(shè)備要做到正確使用、精心保護。

2.4坡口加工及清理

不相同項目關(guān)于坡口要求不相同，應(yīng)依照項目要求進行坡口加工辦理。川氣東送

項目設(shè)計規(guī)定，管端壁厚相等的對接接頭坡口型式參照《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》

GB50251-2003）附錄H“管端焊接接頭型式”中H.0.1條履行，外徑相同、壁厚不相同的管口進行對接時，按圖2的方法進行坡口的過分加工。坡口加工達成后，

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坡口表面應(yīng)平均、圓滑，不得有起鱗、磨損、鐵銹、渣垢、油脂、油漆和其他影

響焊接質(zhì)量的有害物質(zhì)，管內(nèi)表面面坡口兩側(cè)25mm范圍內(nèi)應(yīng)清理至展現(xiàn)金屬光

澤。

（a）δ2-δ1≤10mm

（b）δ2-δ1＞10mm

圖2不相同壁厚坡口對接加工表示圖

2.5定位/組對

管口組對應(yīng)在坡口加工、表面清理達成后進行。管口的組對定位焊是保證焊

接質(zhì)量、促進管接頭反面成形優(yōu)秀的重點，若是坡口形式、組對空隙、鈍邊大小

不合適，易造成內(nèi)凹、焊瘤、未焊透等弊端。組對空隙應(yīng)平均，定位時應(yīng)保證接

管的內(nèi)壁平齊，即要求內(nèi)壁錯邊量不高出管壁厚度的10%，且不應(yīng)大于1.5mm。

如壁厚不一致，應(yīng)按規(guī)定進行修磨過渡。若需焊接定位板時應(yīng)在焊管板角焊縫的

同一方向進行焊接。管件組對時應(yīng)墊置牢固，并應(yīng)采用舉措防備焊接過程產(chǎn)生變

形。定位焊時，應(yīng)采用與根部焊道相同的焊接資料和焊接工藝，并由合格焊工施

焊。

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焊接工藝評定及焊接工藝

焊接工藝評定是指為考證所制定的焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及

結(jié)果談?wù)?。焊接工藝評定在管道焊接作業(yè)中扮演重視要角色，是保證焊接質(zhì)量的

重要舉措，它能確認(rèn)為各樣焊接接頭編制的焊接工藝指導(dǎo)書的正確性和合理性。

經(jīng)過焊接工藝評定，查驗按制定的焊接工藝指導(dǎo)書焊制的焊接接頭的使用性能是

否符合設(shè)計要求，并為正式制定焊接工藝指導(dǎo)書供給可靠依照。其作用在于：

評定施焊單位可否有能力焊出符合有關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范所要求的焊接接頭。

考證施焊單位所制定的焊接工藝指導(dǎo)書可否正確。

為擬校訂式的焊接工藝指導(dǎo)書供給可靠的技術(shù)依照。

川氣東送項目對焊接工藝評定做了詳盡的要求：依照SY/T0452的規(guī)定，進

行了試件制備、外觀檢查、刻槽錘斷試驗、拉伸試驗、波折試驗。并對工程中使

用X70、X65、X60、X52在-20℃下進行夏比沖擊試驗，其夏比沖擊功與剪切面積百分?jǐn)?shù)見表2的要求。

表2夏比沖擊韌性要求夏比沖擊剪切面積

SA%夏比沖擊功鋼級地點（10mm×10mm×55mm）單個試樣三個試樣平均J最小值值X70≥≥單個試樣最小值≥603040三個試樣平均值≥90X65焊縫及熱≥30≥40單個試樣最小值≥45影響區(qū)三個試樣平均值≥55X60、X52≥30≥40單個試樣最小值≥30三個試樣平均值≥40

按SY/T4109的規(guī)定進行100%射線檢測或100%超聲檢測，射線檢測質(zhì)量不低于Ⅱ級為合格，超聲檢測質(zhì)量不低于Ⅰ級為合格。

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對焊縫金屬和熱影響區(qū)，在距鋼管內(nèi)表面1.5~3mm范圍，每區(qū)采用三個點

進行硬度試驗。試驗采用10㎏載荷，按GB/T4340.1規(guī)定測定接頭硬度并計算

HV10值。X70、X65的硬度測定點HV10硬度值應(yīng)不大于265，X60、X52的硬

度測定點HV10硬度值應(yīng)不大于240。

評定報告應(yīng)包括各試驗的主要環(huán)節(jié)、試驗設(shè)備、試驗數(shù)據(jù)及試驗結(jié)論和評定

試驗技術(shù)負(fù)責(zé)人和監(jiān)理代表的簽字。

焊接工藝主要包括2部分內(nèi)容：一是焊接工藝文件的編制，二是焊接工藝文

件的履行。

川氣東送項目編制的焊接技術(shù)規(guī)格書包括線路、站場兩部分，對焊接資料及

焊接工藝做了針對性的要求，且關(guān)于不相同的焊接方式分別進行了說明和規(guī)定。對

所依照的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求、試驗和查驗等內(nèi)容進行了編制說明。施工單位作業(yè)前

應(yīng)依照焊接技術(shù)規(guī)格書要求，編寫焊接工藝指導(dǎo)書或焊接方案、焊接作業(yè)指導(dǎo)書

等內(nèi)容。

為了保證壓力管道的焊接質(zhì)量，在焊接過程中除了嚴(yán)格履行焊接工藝文件的

規(guī)定外，還必定依照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程的規(guī)定，嚴(yán)格進行焊接質(zhì)量的查驗。焊

接質(zhì)量的查驗包括了焊前查驗（資料查驗、坡口尺寸與質(zhì)量查驗、組對證量及坡

口清理查驗、施焊環(huán)境及焊前預(yù)熱等查驗）、焊接中間查驗（定位焊質(zhì)量查驗、

焊接線能量的實測與記錄、焊縫層次及層間質(zhì)量查驗）、焊后查驗（外觀查驗、

無損檢測）。只有嚴(yán)格把好查驗與監(jiān)察關(guān)，才能使工藝紀(jì)律獲取落實，使焊接過

程向來處于受控狀態(tài)，進而有效保證壓力管道的焊接質(zhì)量。

川氣東送項目中，為了保證管道焊接質(zhì)量，聯(lián)合現(xiàn)場作業(yè)實質(zhì)情況對焊接工

藝做了以下工作：

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依照焊接工藝指導(dǎo)書,并聯(lián)合現(xiàn)場作業(yè)的實質(zhì)情況,制定方案和初

擬焊接工藝；

對母材和焊接資料的種類、牌號、成分及性能進行確認(rèn)；

進行焊接工藝評定試驗。若不合格，應(yīng)付焊接工藝進行合適改正，直至評定合格；

按試驗記錄整理試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)焊接工程師審查，由評定單位技

術(shù)負(fù)責(zé)人審批，報業(yè)主贊同；

以焊接工藝評定報告為依照，聯(lián)合焊接施工經(jīng)驗和實質(zhì)焊接條件編制焊接工藝規(guī)程。焊接工藝規(guī)程應(yīng)詳盡規(guī)定焊接程序、工藝參數(shù)、查驗

方法和合格標(biāo)準(zhǔn)。

焊接過程控制

前文提到的焊前準(zhǔn)備，焊接工藝評定及焊接工藝的制定，其目的就是保證在

焊接作業(yè)中可以獲取高質(zhì)量的焊接接頭，施焊環(huán)境、焊接操作是焊接過程中控制

管道焊接質(zhì)量利害的2個重點因素。

4.1施焊環(huán)境

施焊環(huán)境是影響焊接質(zhì)量的重要因素之一。施焊環(huán)境要求要有合適的溫度、

濕度、風(fēng)速、空氣質(zhì)量，才能保證所施焊的焊縫組織獲取優(yōu)秀的外觀成形與內(nèi)在

質(zhì)量，擁有符合要求的機械性能與金相組織。施焊環(huán)境應(yīng)符合以下規(guī)定：

（1）焊接的環(huán)境溫度應(yīng)能保證焊件焊接所需的足夠溫度和使焊工技術(shù)不受

影響。當(dāng)環(huán)境溫度低于施焊資料的最低贊同溫度時，應(yīng)依照焊接工藝評定提出預(yù)

熱要求。

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（2）焊接時的風(fēng)速不應(yīng)高出所采用焊接方法的相應(yīng)規(guī)定值。低氫型焊條手

工電弧焊，風(fēng)速不高出5m/s；纖維素型焊條手工電弧焊，風(fēng)速不高出8m/s；藥

芯焊絲半自動焊，風(fēng)速不高出8m/s；氣體保護焊，風(fēng)速不高出2m/s。當(dāng)高出以

上規(guī)定值時，應(yīng)有防風(fēng)設(shè)備。

（3）焊接電弧1m范圍內(nèi)的相對濕度應(yīng)不大于90%。

（4）當(dāng)焊件表面潤濕、覆蓋有冰雪，或在下雨、下雪起風(fēng)時期，焊工及焊

件無保護舉措或采用舉措仍達不到要求時，不應(yīng)進行施焊作業(yè)。

4.2焊接操作

正確的焊接操作對提高焊縫合格率以及低返修率特別重要，更加重點的是能

夠獲取高質(zhì)量的焊縫性能。

焊工應(yīng)嚴(yán)格依照焊接工藝規(guī)程進行操作。同時應(yīng)注意對現(xiàn)場焊接資料的使用

管理，電焊條應(yīng)進行保護防備機械損壞或性能下降，若發(fā)現(xiàn)焊條出弊端應(yīng)拋棄。

焊條的寄存和辦理過程中采用合適的預(yù)防舉措。焊接資料的儲藏及保存、烘干、

發(fā)放、回收等應(yīng)按規(guī)定嚴(yán)格履行。

其他應(yīng)注意在管道安裝過程中、一些資料需經(jīng)數(shù)道工序的辦理后才能進行安

裝，如管材及焊件閥門、配件、儀表等要依照輸送介質(zhì)的不相同，需經(jīng)多道工序的

辦理，各工序間必定做好防備辦理，且各工序之間要做好交接檢查工作，以防備

再次污染。保證焊接過程的牢固和焊縫成分與性能符合要求。

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焊縫返修

焊接過程中不可以防備的出現(xiàn)焊縫查驗不合格，依照規(guī)定必定進行返修作業(yè)。

焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜高出兩次，一、二次返修由焊接工藝人員對所

需返修的弊端分析產(chǎn)生原因并編制返修工藝，由焊接責(zé)任師審批，三次及三次以

上的焊縫返修由焊接責(zé)任師會同有關(guān)人員仔細(xì)分析原因確定防備返修再次發(fā)生

的舉措后編制返修工藝，由項目技術(shù)負(fù)責(zé)人或項目質(zhì)保師審批。焊縫返修后應(yīng)按

返修工藝的要求進行焊接查驗和無損檢測。要求焊后熱辦理的管道焊縫，一般應(yīng)

在熱辦理前進行返修，如在熱辦理后返修、補焊后應(yīng)做必要的熱辦理。焊縫返修

次數(shù)、部位及返修情況應(yīng)記入交薪資料，返修的紀(jì)錄、報告等內(nèi)容均匯入工程檔

案。

焊后檢查

焊后查驗主要包括：焊縫外觀檢查、焊縫內(nèi)部質(zhì)量查驗和最后查驗、試驗。

6.1焊縫外觀檢查

焊縫表面質(zhì)量的查驗應(yīng)在無損檢測以及耐壓試驗從前進行。因此焊縫表面質(zhì)

量均應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)樣板、量規(guī)、硬度計等進行100%的外觀查驗并符合SY/T4109以

及GB50236標(biāo)準(zhǔn)中的詳盡要求，應(yīng)如實記錄結(jié)果。特別是在穿超越