仇俊岳

中國(guó)石化集團(tuán)第四建設(shè)公司 天津 300000

提高不銹鋼復(fù)合管道施工質(zhì)量探討

仇俊岳

中國(guó)石化集團(tuán)第四建設(shè)公司 天津 300000

復(fù)合不銹鋼管的焊接，主要是保證內(nèi)部復(fù)合層的焊接質(zhì)量，避免復(fù)合層的不連續(xù)或合金含量不足而引起輸送介質(zhì)對(duì)管道的腐蝕，保證管道施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)總結(jié)施工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，探討了復(fù)合不銹鋼管道施工焊接結(jié)構(gòu)選擇、以及施工控制要求。

不銹鋼復(fù)合管 堆焊 坡口加工 復(fù)合層 過(guò)渡層 基層

隨著國(guó)內(nèi)煉油行業(yè)加工高硫、高酸原油裝置、含酸天然氣處理廠等建設(shè)過(guò)程的不斷增加，管道口徑的不斷變大，為了降低工程建設(shè)成本，不銹鋼復(fù)合管道在輸送酸性介質(zhì)的管道中越來(lái)越多的選用。鑒于管道工程施工的特點(diǎn)以及復(fù)合管道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在工程建設(shè)過(guò)程中如何提高復(fù)合管道的施工質(zhì)量，保證工程的“長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行，是擺在施工企業(yè)面前的問(wèn)題。

我公司通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的不銹鋼復(fù)合管道施工，逐步總結(jié)了一套成熟的不銹鋼復(fù)合管道施工質(zhì)量控制手段，通過(guò)不斷的改進(jìn)和工程實(shí)踐，按照這套程序施工能夠保證管道的施工質(zhì)量，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高工作效率。

1 影響施工質(zhì)量主要因素分析

按照影響工程質(zhì)量控制分析，影響施工質(zhì)量的主要方面為：人員素質(zhì)、材料質(zhì)量、機(jī)械設(shè)備、工藝方法、環(huán)境因素等4M1E，要達(dá)到工程質(zhì)量的有效控制，必須從上述的五個(gè)方面做好工作，才能保證施工的工程質(zhì)量。

人員素質(zhì)主要指參與施工的相關(guān)人員，必須對(duì)參加管道施工的人員做好培訓(xùn)、考核以及施工前的技術(shù)交底工作，從個(gè)人的操作技能和工程質(zhì)量要求、施工程序等提出要求，保證施工人員的工作能力滿足要求。

材料質(zhì)量主要是控制管道材料以及焊接材料的質(zhì)量，特別是焊接材料，包括從采購(gòu)、保管、烘烤、使用等全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，確保使用的材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。

機(jī)械設(shè)備是保證施工正常進(jìn)行的必要資源，在施工前必須將投入的機(jī)械設(shè)備按照要求進(jìn)行檢驗(yàn)、試驗(yàn)，確保其使用狀態(tài)良好、資源足夠。

工藝方法的合理性和有效執(zhí)行是保證工程質(zhì)量最為重要的方面，在工程開(kāi)工前必須制定詳細(xì)的工程施工工藝程序，并對(duì)參加施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底，讓參加施工的相關(guān)人員掌握工藝方法的控制要點(diǎn)、操作要求和檢驗(yàn)程序，并在過(guò)程中給予執(zhí)行，才能保證工程的質(zhì)量。

環(huán)境因素主要指施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，包括氣候條件以及周邊的施工條件等，作為施工質(zhì)量控制的一個(gè)重要因素，主要是環(huán)境的濕度和風(fēng)速等，必須保證施焊的環(huán)境因素滿足焊接工藝評(píng)定的要求,否則就應(yīng)采取必要的防風(fēng)、防雨等措施。

2 焊接結(jié)構(gòu)的選擇

不銹鋼復(fù)合材料已廣泛使用于壓力容器制造，目前大多數(shù)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也是以壓力容器規(guī)范中推薦的結(jié)構(gòu)形式來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是由于管道工程的管徑小、配件多等特點(diǎn)，在壓力容器上廣泛采用的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)難以在管道工程中采用。

圖1是SH3527-1999推薦的采用復(fù)合板的壓力容器接管結(jié)構(gòu)形式，設(shè)備接管要求在內(nèi)部最后焊接復(fù)合層。壓力容器一般直徑較大，操作人員可以進(jìn)入容器內(nèi)部進(jìn)行焊接，制造過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)，完全可以滿足施工質(zhì)量。

但是，對(duì)于管道工程而言，一般管道的直徑較小，復(fù)合層的厚度一般為2～3mm，特別是對(duì)于管道直徑DN500以下的管道，操作人員進(jìn)行管道內(nèi)部進(jìn)行焊接比較困難，難以按照上述的要求進(jìn)行管道支管焊接，因此在管道工程中必須考慮：

（1）從管道外部進(jìn)行焊接；

（2）保證復(fù)合層的焊接質(zhì)量；

（3）焊接過(guò)程中便于質(zhì)量檢驗(yàn)。

在滿足上述的條件后，應(yīng)選擇合理的支管或主管連接方法，便于施工人員現(xiàn)場(chǎng)的操作，并保證工程質(zhì)量，在分析了管道工程的特點(diǎn)后，采用的管道焊接結(jié)構(gòu)如圖2、3所示。

3 施工程序

3.1 管道對(duì)接連接

4 施工控制要點(diǎn)

4.1 管道對(duì)接焊縫

復(fù)合鋼管連接一般采取對(duì)接連接，包括管子、管件等對(duì)接。在施工條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇圖3的結(jié)構(gòu)以保證焊口的焊接質(zhì)量。

復(fù)合管在現(xiàn)場(chǎng)加工坡口時(shí)，應(yīng)將復(fù)層與基層適當(dāng)剝開(kāi)，并對(duì)復(fù)層和基層結(jié)合處進(jìn)行封焊處理，并檢查其質(zhì)量。

管道采用圖3所示結(jié)構(gòu)時(shí)，一般在預(yù)制階段，焊工可以到管道內(nèi)部進(jìn)行復(fù)層焊接，應(yīng)優(yōu)先選用先焊接外部基層，然后使用砂輪機(jī)清根后焊工到管內(nèi)部焊接過(guò)渡層和復(fù)層，保證焊接質(zhì)量。

對(duì)于固定焊口或不能進(jìn)入管道內(nèi)部的焊口焊接時(shí)，應(yīng)選擇圖2的焊接結(jié)構(gòu)，對(duì)于基層必須采用過(guò)渡層焊材進(jìn)行焊接。

4.2 支管焊接

設(shè)計(jì)選型要盡量選擇成型的管件連接管道的支管，盡量減少現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔連接方式，當(dāng)不可避免時(shí)，在焊接結(jié)構(gòu)的選擇上，必須保證內(nèi)部復(fù)層焊接連續(xù)性，保證管道內(nèi)部復(fù)合層的防腐蝕能力。

（1）主管開(kāi)孔和坡口加工：在復(fù)合管主管上開(kāi)孔要盡量采用鉆床鉆孔方式，但是當(dāng)支管管徑較大（≥100mm）時(shí)，一般可采用氧氣乙炔火焰切割，然后使用棒式砂輪機(jī)打磨除去氧化層，并將基層碳鋼打磨剝離出復(fù)合層，經(jīng)檢驗(yàn)合格后對(duì)坡口端進(jìn)行堆焊處理，保證復(fù)合層與基層的連接強(qiáng)度和復(fù)合層的連續(xù)性。堆焊層應(yīng)焊接兩遍，首先使用過(guò)渡層焊材，然后使用復(fù)層焊材，并保證堆焊層延伸到管道的外表面，如圖4、圖5所示。當(dāng)采用圖6的結(jié)構(gòu)時(shí)，可以不進(jìn)行坡口端的堆焊處理。

坡口端堆焊過(guò)渡層應(yīng)選用309型或309Mo型不銹鋼焊條焊接，以保證復(fù)層能夠有效延伸到主管的外表面，以保證復(fù)合層與支管完全連接，也是這類管道施工中加強(qiáng)控制的關(guān)鍵工序。

（2）支管坡口加工：支管按照放樣圖加工，復(fù)合管可采用氧氣乙炔火焰切割后將氧化層打磨清除，并對(duì)復(fù)層與基層連接處進(jìn)行封焊處理；而不銹鋼支管可以采用等離子切割后將氧化層打磨處理，加工成規(guī)定的焊口坡口。

復(fù)層與基層結(jié)合處的封焊應(yīng)采用309型或309Mo型不銹鋼焊條焊接，以避免在坡口加工時(shí)減弱了基層與復(fù)合層的連接強(qiáng)度，保證施工質(zhì)量的有效手段。

（3）組對(duì)：將主管和支管組對(duì)，檢查其組對(duì)質(zhì)量，可使用U型板組對(duì)卡具點(diǎn)焊到支管和主管上，臨時(shí)固定組對(duì)口。組對(duì)間隙為2～3mm。組對(duì)前必須檢查復(fù)合管的坡口端的堆焊質(zhì)量，確保其有效延伸到管外表面。

（4）焊接：復(fù)合層的焊接應(yīng)采用內(nèi)部充氬氣保護(hù)的氬弧焊完成，以保證復(fù)合層的焊接質(zhì)量。

（5）過(guò)渡層焊接：在復(fù)層焊接后，采用E309焊條焊接過(guò)渡層，焊接工藝采取小電流工藝，避免過(guò)渡層焊接燒穿復(fù)層，減少焊接過(guò)程摻混，以保證復(fù)層的金屬Ni、Cr含量。

（6）焊接基層：過(guò)渡層焊接后，焊接基層，第一遍基層焊接，采用小電流，避免焊條燒穿過(guò)渡層，確保過(guò)渡層的質(zhì)量?；鶎拥暮附討?yīng)采用過(guò)渡層焊材。

（7）對(duì)于圖6的焊接結(jié)構(gòu)，應(yīng)先焊接外層的焊縫，采用過(guò)渡層焊材焊接，然后焊工進(jìn)入管道內(nèi)部對(duì)支管內(nèi)部進(jìn)行封焊。封焊焊道必須著色檢驗(yàn)，以確保內(nèi)部的封焊焊道焊接質(zhì)量。

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）管道材料控制和焊接材料控制是重點(diǎn)，必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行材料的檢驗(yàn)和復(fù)驗(yàn)，對(duì)焊接材料按照規(guī)范的要求進(jìn)行管理；

（2）對(duì)參與施工的人員進(jìn)行技術(shù)交底，讓參與人員掌握施工要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；

（3）對(duì)焊工進(jìn)行培訓(xùn)，特別是對(duì)焊工進(jìn)行復(fù)合管復(fù)合層重要性的培訓(xùn)，讓操作者引起重視；

（4）對(duì)施工中的坡口加工工序、開(kāi)孔后的坡口加工與堆焊、組對(duì)質(zhì)量、焊接檢驗(yàn)等，每到焊口、每個(gè)工序均要由質(zhì)檢人員停點(diǎn)檢查、確認(rèn)合格后方可進(jìn)行下道工序，用工序質(zhì)量保證焊接質(zhì)量。

6 結(jié)束語(yǔ)

不銹鋼復(fù)合管雖然在石化裝置中選用的較少，但是這些管道一般均使用在輸送腐蝕性介質(zhì)管道上，一旦出現(xiàn)施工質(zhì)量問(wèn)題，特別是復(fù)合層焊接質(zhì)量問(wèn)題，如在施工階段沒(méi)有控制好，后續(xù)的試壓等檢驗(yàn)手段也無(wú)法檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)裝置引入了工藝物料，沒(méi)有復(fù)合層的管道將迅速腐蝕穿透，往往會(huì)引起裝置的不正常停車，給工廠運(yùn)行帶來(lái)隱患，因此此類管道必須嚴(yán)格進(jìn)行施工質(zhì)量控制，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求的施工質(zhì)量，以保證裝置的長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行。

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