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1、2006年科技論 文 冬季管道施工措施作者:張青士 黃高優(yōu) 張忠 付新鋒建設(shè)工程總公司第七分公司2006年12月17日冬季管道施工措施 作者:張青士 黃高優(yōu) 張忠 付新鋒(工作單位:建設(shè)工程總公司第七分公司,聯(lián)系電話)【摘要】冬季氣溫低、風(fēng)雪大,為長(zhǎng)輸管道施工帶來(lái)很大難度。對(duì)于口徑越來(lái)越大,采用的鋼級(jí)越來(lái)越高,工期越來(lái)越短的長(zhǎng)輸管道發(fā)展趨勢(shì)而言,冬季施工已經(jīng)不可避免。為保證低溫環(huán)境下的焊接、補(bǔ)口等施工質(zhì)量,本文根據(jù)管道施工的特點(diǎn)和以往冬季管道施工中的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行匯總,以便使員工充分熟悉和掌握低溫條件下施工需要的必要措施和規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工。【關(guān)健詞】冬季 管道施工1管道冬季施工趨勢(shì)近年來(lái)相繼建設(shè)的陜
2、京二線靖榆段輸氣管線(1016)、西氣東輸淮武支線(610)、西部管道原油(711)、成品油管線(508)、蘭銀輸氣管道工程(610)及中哈原油管道(813)等均經(jīng)歷了在普降大雪,氣溫驟降的冬季施工歷程。冬季氣溫低、風(fēng)雪大,為長(zhǎng)輸管道施工帶來(lái)很大難度。對(duì)于口徑越來(lái)越大,鋼級(jí)越來(lái)越高,工期越來(lái)越短的長(zhǎng)輸管道發(fā)展趨勢(shì)而言,冬季施工已經(jīng)不可避免。2冬期施工時(shí)間的定義建筑工程冬期施工規(guī)范JGJ104-97規(guī)定:當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5即進(jìn)入冬期施工,當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定高于5即解除冬期施工1。3冬季施工容易出現(xiàn)的主要質(zhì)量問(wèn)題3.1焊接質(zhì)量問(wèn)題焊接各工序之間的銜接需要一定時(shí)間,而在低溫
3、或有風(fēng)的情況下,焊接過(guò)程中熱量散失快,造成焊縫容易產(chǎn)生延遲冷裂紋、氣孔等缺陷,尤其是冷裂紋,給管道施工質(zhì)量帶來(lái)重大隱患。3.2管道防腐補(bǔ)口質(zhì)量問(wèn)題在低于-20的條件下,收縮套打開(kāi)時(shí)會(huì)膠體發(fā)生龜裂脫膠,不能正常使用。冬季管口噴砂除銹后,加熱返銹嚴(yán)重,在大風(fēng)天氣,揚(yáng)塵會(huì)污染涂刷底漆,無(wú)法保證補(bǔ)口質(zhì)量。寒冷冬季施工時(shí),難以滿足保證剝離試驗(yàn)要求20+5的環(huán)境溫度要求。 收縮套脫膠 返銹嚴(yán)重 4冬季施工技術(shù)措施4.1施工準(zhǔn)備在冬季來(lái)臨之前,除合理部署外,還要加大設(shè)備和人員投入進(jìn)行測(cè)量放線、作業(yè)帶開(kāi)拓、施工便道的修筑及管材儲(chǔ)備等前期準(zhǔn)備工作, 為以后進(jìn)行的組焊、補(bǔ)口、管道開(kāi)挖等作業(yè)加速、提速全面展開(kāi)創(chuàng)造暢
4、通的作業(yè)面。4.2防風(fēng)防塵冬季施工大風(fēng)揚(yáng)塵天氣時(shí)候發(fā)生,采取加設(shè)防風(fēng)棚來(lái)防風(fēng)和減緩冬季低溫環(huán)境熱量的散失。當(dāng)風(fēng)速大于要求環(huán)境風(fēng)速或環(huán)境風(fēng)速小于要求風(fēng)速但不能保證焊接質(zhì)量時(shí),對(duì)相關(guān)層位加設(shè)防風(fēng)棚,防風(fēng)棚要起到保溫、防風(fēng)、防寒的效果。大風(fēng)揚(yáng)塵天氣 加設(shè)防風(fēng)棚 yesNOyesNOyes 收口到位 增設(shè)擋風(fēng)帆布 焊接各層位加設(shè)防風(fēng)棚后,行動(dòng)速度較慢,要注意移動(dòng)設(shè)備的載重及保養(yǎng)維護(hù),可將設(shè)備狀態(tài)相對(duì)良好的焊接車(chē)設(shè)置在靠前位置,防止移動(dòng)設(shè)備一旦損壞,全部層位都得停下現(xiàn)象,否則要超壓占地,增加成本,影響生態(tài)。4.3防止前過(guò)堂風(fēng)防風(fēng)棚內(nèi)焊接時(shí),可以保證填充、蓋面的焊接環(huán)境,但來(lái)自管內(nèi)前后的穿堂風(fēng)是產(chǎn)生根部缺
5、陷的主要原因。風(fēng)速較大時(shí),雖然設(shè)置防風(fēng)棚,但組對(duì)端管口處會(huì)有氣流沿管道內(nèi)由前向后越過(guò)內(nèi)對(duì)口器到達(dá)根焊部位,產(chǎn)生根部氣孔。為此在組對(duì)管道端口部加帆布減少自然風(fēng)流入管內(nèi);另外在對(duì)口器頂端加設(shè)海面外包耐磨帆布,來(lái)防止進(jìn)入管道內(nèi)的極少的過(guò)堂風(fēng)達(dá)到根焊部位。管道端口部加帆布擋風(fēng) 對(duì)口器頂端加設(shè)擋風(fēng)設(shè)施 4.4防止后過(guò)堂風(fēng)管線始端有堵板焊死,當(dāng)根焊后填充、蓋面焊時(shí),管內(nèi)的空氣會(huì)因高溫加熱而膨脹,而產(chǎn)生一定壓力的氣流向施焊前進(jìn)方向流動(dòng),而在根焊時(shí)的組對(duì)間隙中逃逸并生產(chǎn)較大風(fēng)速的氣流,導(dǎo)致根焊時(shí)(尤其收口時(shí))產(chǎn)生氣孔。采取在一個(gè)連續(xù)區(qū)段內(nèi),管線始端堵板暫時(shí)不要焊死,待本區(qū)段焊接完畢后,再將堵板焊死,以降低熱焊
6、、填充、蓋面時(shí)產(chǎn)生的熱膨脹氣流對(duì)根焊的沖擊的辦法防止。4.5組焊提前預(yù)熱組對(duì)前,用火焰加熱器從防腐管內(nèi)壁預(yù)熱,預(yù)熱寬度距管口500mm范圍。除去管內(nèi)清理后殘留的冰雪,使內(nèi)壁的水蒸汽完全蒸發(fā),避免單獨(dú)外側(cè)加熱管口外熱內(nèi)冷、組對(duì)預(yù)熱和根焊熱量造成內(nèi)壁殘留的冰雪融化成水后流到焊道上的現(xiàn)象。提前預(yù)熱在管口組對(duì)前35分鐘提前完成,減少管口預(yù)熱時(shí)間,提高施工效率。預(yù)熱溫度不要超過(guò)80,避免損壞管道外防腐層。 液化氣瓶要采取保溫措施。防腐管內(nèi)壁預(yù)熱 液化氣瓶保溫 4.6提高焊前預(yù)熱溫度為減緩因低溫環(huán)境熱量的散失,采用環(huán)行火焰加熱器對(duì)管口預(yù)熱。溫度由規(guī)范要求的預(yù)熱溫度提高50。管口加熱時(shí)隨時(shí)采用數(shù)字顯示紅外線
7、測(cè)溫儀進(jìn)行溫度測(cè)量,均勻測(cè)量圓周上的8個(gè)點(diǎn)(1、3、5、7、9、11、12)。預(yù)熱完成后應(yīng)立即進(jìn)行根焊道的焊接。環(huán)行火焰加熱器要結(jié)構(gòu)合理、火力強(qiáng)、使用方便、加熱均勻快速。yesyes環(huán)行火焰加熱 合格加熱器 NOnoyes禁止使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)陋,火力不強(qiáng),加熱速度慢,加熱不均勻的環(huán)行火焰加熱器。 NOyes由于組對(duì)時(shí)往往采用靈活方便的鋼夾板來(lái)控制組對(duì)間隙。如果夾板不及時(shí)拆除,環(huán)形加熱器火焰會(huì)偏離坡口中心,會(huì)造成火力強(qiáng)一側(cè)的防腐層燒損現(xiàn)象。組對(duì)完成后要及時(shí)拆除此鋼夾板,使火咀對(duì)準(zhǔn)坡口中心,并在管道防腐層上增設(shè)膠皮保護(hù)。組對(duì)夾板 防腐層燒損 增設(shè)膠皮 NOyesYES4.7根焊層間保溫冬季氣溫過(guò)低,根焊
8、由起點(diǎn)位置焊接到終點(diǎn)位置時(shí)預(yù)熱溫度也降低到自然溫度。由于材質(zhì)鋼級(jí)高,焊接性較差,增加根部微裂紋產(chǎn)生的機(jī)率,起不到預(yù)熱效果,焊接質(zhì)量難以保證。為降低溫降速度,采取在根焊前,用火焰對(duì)防風(fēng)棚內(nèi)空氣進(jìn)行加熱,使棚內(nèi)局部溫度上升的措施,來(lái)避免根焊道溫度下降過(guò)快。根焊焊接完畢后立刻將可控電伴熱帶固定在焊口部位并通電、溫度上升到設(shè)定層間溫度后,方可移動(dòng)保溫棚。棚內(nèi)空氣加熱 層間保溫 可控電拌熱帶 4.8熱焊、填充、蓋面焊的層間保溫 層間利用根焊、熱焊、填充電伴熱的層間溫度分別保證熱焊、填充、蓋面的預(yù)熱溫度。熱焊防風(fēng)棚就位、火焰提升空氣溫度后,拆除根焊位的伴熱帶并用紅外線測(cè)溫儀檢測(cè)層間溫度,低于要求層間用火焰
9、加熱合格后方可作業(yè)。熱焊完成后,立刻將可控電伴熱帶固定在焊口部位通電開(kāi)啟后再向前移動(dòng)保溫棚,填充、蓋面焊同上依次進(jìn)行。層間保溫 紅外線測(cè)溫 4.9焊后緩冷 蓋面焊完成后,清渣前立即用輕便,密實(shí),保溫效果較好的玻璃絲防火保溫被包裹嚴(yán)密,進(jìn)行焊后保溫緩冷,并將填充遺留的伴熱帶移交根焊層位。待焊口溫度降低到環(huán)境溫度后,(約30min50min)方可拆除保溫被和清渣作業(yè)。 玻璃絲防火保溫被 焊后保溫 NOyes 保溫被未綁扎 綁扎不徹底 NOyes由于玻璃絲防火保溫被破損后不僅降低保溫效果,其散落的碎絲,易隨風(fēng)飄逸,粘附到皮膚上后會(huì)感到刺刺痛難忍,所以在安裝、拆除時(shí)要戴手套,避免其與皮膚直接接觸,不要
10、在地上拖拉,保護(hù)其完好。 破損保溫被 NOyesNO4.10優(yōu)化補(bǔ)口各作業(yè)之間的銜接 除嚴(yán)格遵照防腐補(bǔ)口施工及驗(yàn)收規(guī)范施工外,合理安排施工時(shí)間和各工序之間的銜接,采用先預(yù)熱將管道表面的水分除去、再除銹和二次預(yù)熱來(lái)防止加熱返銹,預(yù)熱溫度達(dá)到的上限值,并提前做好底漆的調(diào)配、烘烤PE層并拉毛等包裹準(zhǔn)備工作來(lái)減少工序間熱量散失。避免在早晚氣溫較低施工,盡量安排氣溫上升后施工,除銹完畢但當(dāng)天未完成補(bǔ)口的焊口,次日需重新除銹后方可作業(yè)。4.11補(bǔ)口材料存放 補(bǔ)口材料庫(kù)房要有采暖措施,防止補(bǔ)口底漆結(jié)冰上凍和收縮套脆裂和脫膠。施工時(shí),將底漆、收縮套等補(bǔ)口材料保存在溫度較高的車(chē)內(nèi),打開(kāi)使用前用烤把稍微加熱后方可
11、使用。4.12防大風(fēng)揚(yáng)塵防腐作業(yè)組必須配備簡(jiǎn)易防風(fēng)棚,防止大風(fēng)揚(yáng)塵影響涂刷好的底漆質(zhì)量。 簡(jiǎn)易防風(fēng)棚示意圖4.13剝離試驗(yàn)在寒冷冬季施工時(shí),難以滿足保證剝離試驗(yàn)要求20+5的環(huán)境溫度要求。采取中哈管線的經(jīng)驗(yàn):為保證每100個(gè)口抽測(cè)1個(gè)剝離粘結(jié)力檢查要求,在相同操作人員、相同操作設(shè)備、相同補(bǔ)口材料、相同操作方法、相同施工環(huán)境下,每100個(gè)補(bǔ)口段內(nèi)增設(shè)1個(gè)在提前預(yù)制好的管圈上補(bǔ)口。完畢后,將管圈移至室內(nèi),待環(huán)境溫度達(dá)到要求后,邀請(qǐng)監(jiān)理和現(xiàn)成代表一起在室內(nèi)按程序進(jìn)行剝離試驗(yàn)。4.14與和管道下溝的銜接 防腐口完成后與下溝回填工序要緊密銜接,參考以往冬季施工工程經(jīng)驗(yàn)兩工序之間時(shí)間間隔不應(yīng)超過(guò)10天,防
12、止長(zhǎng)時(shí)間在低溫下放置產(chǎn)生收縮套翹邊及物性改變,影響補(bǔ)口質(zhì)量。4.15設(shè)備運(yùn)行方面 由于冬季施工對(duì)機(jī)械、設(shè)備的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)存在較大的限制因素。為保證施工順利進(jìn)行,針對(duì)在嚴(yán)冬季節(jié)設(shè)備常出現(xiàn)的故障儲(chǔ)備一些易耗、易損件,如啟動(dòng)馬達(dá)、電瓶、濾子、風(fēng)扇皮帶、防凍液、-35#柴油等常規(guī)用料的儲(chǔ)備。備用濾子、電瓶等 備用啟動(dòng)馬達(dá)、離合器等 另外除增加經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)嫻熟的操作手和保養(yǎng)修理人員外,還在夜間派專(zhuān)人看護(hù),每間隔2小時(shí)發(fā)動(dòng)1次設(shè)備,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間0.5小時(shí),保證設(shè)備不凍壞,凌晨7點(diǎn)啟動(dòng)后持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),保證班組上班后可立即作業(yè)。 4.16人員防寒方面為保證操作人員的防寒和順利操作,為現(xiàn)場(chǎng)人員配置高質(zhì)量的保暖內(nèi)衣、
13、外衣、皮鞋、手套等防寒制品及保溫筒、保溫杯、保溫飯盒等生活用具。 4.17其他方面冬季公路路面易結(jié)霜、結(jié)冰,在車(chē)輛運(yùn)輸過(guò)程中,應(yīng)加設(shè)防滑鏈,應(yīng)減小載重量,多配備修理工具和配件,水箱應(yīng)添加防凍液。管線下溝作業(yè)時(shí)應(yīng)增加起吊設(shè)備的數(shù)量,防止管線的局部曲率過(guò)大,要輕吊輕放避免造成焊縫和防腐層的破壞。連頭處坑下作業(yè)場(chǎng)所應(yīng)做好防滑工作。5結(jié)束語(yǔ)長(zhǎng)輸管道發(fā)展趨勢(shì)而言,冬季施工已經(jīng)不可避免,為保證在低溫環(huán)境下焊接、補(bǔ)口等施工質(zhì)量,還需要長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累。如地形起伏較大上述防風(fēng)棚顯然是不實(shí)用的,如何制作出簡(jiǎn)單、實(shí)用、方便、靈活的防風(fēng)棚?溝下組焊使用上述防風(fēng)棚存在溝底過(guò)寬問(wèn)題、如何防側(cè)面、上部來(lái)風(fēng)?焊后緩冷采用不同保溫材料在不同環(huán)境溫度下,有不同的溫降速度,保證焊接質(zhì)量的最佳保溫時(shí)間等等問(wèn)題仍需要以科學(xué)的態(tài)度不斷的摸索、試驗(yàn)和總結(jié)。參考文獻(xiàn): 1 作者:黑龍江省建筑科學(xué)研究院,書(shū)名建筑工程冬期施工規(guī)范JGJ104-97,出版時(shí)間1998.5
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