陳 哲 柴明亭 宋學(xué)深 蘇 磊 沈 號(hào)

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)，遼寧阜新，123000；2.山東能源集團(tuán)兗礦東華建設(shè)有限公司，山東鄒城，273500；3.中國(guó)水利水電第一工程局有限公司機(jī)電安裝分局，遼寧大連，116041)

壓力管道的定義為：公稱壓力大于等于0.1MPa，直徑大于25mm，輸送介質(zhì)為氣體、蒸汽、液化氣，最高工作溫度高于或等于其標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)的液體或可燃、易爆、有毒、有腐蝕性的液體的管道。但化工廠管道使用壽命大概在10年左右就需要進(jìn)行整體更換，甚至還需要在管道運(yùn)行時(shí)進(jìn)行非停車作業(yè)，危險(xiǎn)性巨大。安裝單位在中標(biāo)以及采購(gòu)相應(yīng)材料后，還需辦理告知文件到當(dāng)?shù)卣趴蛇M(jìn)行管道更換作業(yè)，告知文件包括告知書、施工及管理人員資格證書、企業(yè)安裝資質(zhì)、壓力管道安裝安全質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)申請(qǐng)書和施工組織設(shè)計(jì)等文件，具體要求還需參照當(dāng)?shù)卣遊1]。準(zhǔn)備工作完成之后，最重要的還是在安裝單位施工過程中遇到的問題以及相對(duì)應(yīng)的創(chuàng)新型解決辦法，以安全為準(zhǔn)繩，提高工作效率，保證工期順利完成，提升企業(yè)形象。

1 管線圖繪制

1.1 管線圖繪制常見問題

化工廠現(xiàn)場(chǎng)管道預(yù)置之前需要由技術(shù)人員以及管工繪制相應(yīng)的管道單線圖，為焊工預(yù)置焊接提供直觀的資料。但在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)遇到的不確定性因素頗多，比如：

(1)需要進(jìn)行壓力管道大面積更換的化工廠運(yùn)行時(shí)間必然大于10年，在10年內(nèi)很大程度上會(huì)發(fā)生一些難以避免的泄露問題，需要增加一些擋板、止回閥以及支管等進(jìn)行堵漏或者改道，延長(zhǎng)化工設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，因此只看設(shè)計(jì)單位給的原始圖紙可能會(huì)導(dǎo)致遺漏材料、材料盈余以及購(gòu)買型號(hào)不匹配等問題。

(2)有時(shí)可能會(huì)遇到圖紙與現(xiàn)場(chǎng)管線排布路線不同的情況，原因可能是在化工廠初建時(shí)建設(shè)單位為了給現(xiàn)場(chǎng)騰出較大活動(dòng)空間或在預(yù)制過程中出現(xiàn)失誤。如果這時(shí)管線圖繪制不準(zhǔn)確可能會(huì)導(dǎo)致安裝過程出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致停工并延誤工期的情況，更可能會(huì)延誤化工廠生產(chǎn)運(yùn)行，導(dǎo)致虧損。

1.2 管線圖繪制常見問題解決辦法

(1)首先管線圖的繪制可以將圖紙與現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)管線分布情況各繪制一份出來，這樣無論甲方想要采取那種方式更換管道都能迅速反應(yīng)進(jìn)行管段預(yù)置，但一般情況都需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際。測(cè)量工具一般選擇卷尺、米尺，但大型化工設(shè)備一般在20米以上，因此也需要準(zhǔn)備長(zhǎng)距離激光測(cè)量?jī)x進(jìn)行遠(yuǎn)距離以及高處管道的測(cè)量[2]。

(2)其次，現(xiàn)場(chǎng)管道出現(xiàn)閥門、止回閥、擋板、流量表以及支管等設(shè)備多余或缺少時(shí)，一定要及時(shí)與甲方溝通，并理解其中緣由。因?yàn)榛S管道中不僅只有蒸汽，可能還會(huì)包括煤氣、甲烷，苯蒸汽和萘蒸汽等劇毒氣體，如在不明情況時(shí)進(jìn)行切割管道，可能會(huì)導(dǎo)致泄露、中毒、爆炸等重大風(fēng)險(xiǎn)事故，甚至出現(xiàn)重大人員傷亡。

最后，管線圖的繪制一定要細(xì)心、精確，只有打好前期基礎(chǔ)，這樣在真正停車更換管道時(shí)才能更快、更高質(zhì)量地完成。

2 焊接作業(yè)

2.1 壓力管道焊接作業(yè)常見問題

化工廠壓力管道材料一般選擇20#鋼、304不銹鋼以及15CrMo耐蝕鋼，其中20#鋼焊接性最為優(yōu)異，較易焊接；而304不銹鋼和15CrMo耐蝕鋼焊接性較差，容易產(chǎn)生焊接熱裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致管件檢測(cè)不合格，無法進(jìn)行安裝。因此，合理的焊接工藝和高水平的焊工是管道焊接合格的關(guān)鍵[3]。

2.2 確定壓力管道焊接作業(yè)焊接工藝

2.2.1 合理選擇坡口

(1)焊件在組對(duì)前，應(yīng)按圖紙(或規(guī)范)設(shè)計(jì)開好坡口，并將焊口表面內(nèi)外壁油漆、垢、銹等清理干凈，直至露出金屬光澤，并檢查母材無裂紋、夾層等缺陷。

(2)焊件的對(duì)口應(yīng)內(nèi)壁齊平，焊口清理范圍10—15mm，對(duì)接接頭坡口形式及尺寸如下：

壁厚≤3.5mm的坡口形式按圖1-A加工；

壁厚3.6—22.2mm的坡口形式按圖1-B加工；

壁厚>22.2mm的坡口形式按圖1-C加工。

管子內(nèi)徑或外徑不等時(shí)應(yīng)將厚管壁削薄，其削去的厚度與長(zhǎng)度之比為1:3。

圖1 坡口形式

2.2.2 焊材及焊機(jī)的選擇

在焊接作業(yè)前需要將焊條進(jìn)行烘干處理，防止出現(xiàn)氣孔裂紋等的問題，以20#鋼，304不銹鋼和15CrMo耐蝕鋼三種材料為例，焊條使用前應(yīng)根據(jù)其說明書進(jìn)行烘培，每周重復(fù)烘培不得超過兩次。烘培好的焊條應(yīng)裝入溫度為100—150℃的專用保溫箱內(nèi)，隨用隨取。焊絲在使用前應(yīng)清除銹垢和油污，直至露出金屬光澤。

焊材選擇及焊條烘干見表1。

表1 焊材選擇及焊條烘干情況

烘干箱的選擇見圖2。

圖2 自控紅外電焊條烘干保溫箱

目前施工單位作業(yè)使用的電焊機(jī)全部更新為脈沖直流電焊機(jī)，以前的直流電焊機(jī)和交流電焊機(jī)已經(jīng)被淘汰，電焊機(jī)的選擇見圖3。

圖3 WS-400脈沖直流電焊機(jī)

2.2.3 焊道焊層的確定

(1)氬弧焊打底的焊層厚度不大于3mm。其他焊道的單層厚度不大于所用焊條直徑加2mm。

(2)氬弧焊打底的根層焊縫檢查后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行次層焊縫的焊接，以防止產(chǎn)生裂紋，多層多道焊接時(shí)，應(yīng)逐層進(jìn)行檢查，經(jīng)自檢合格后，方可焊接次層，直至完成。

(3)施焊中，應(yīng)特別注意接頭和收弧的質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿。

(4)厚壁管道應(yīng)采用多層多道焊，其中氬弧焊打底的焊層厚度不小于3mm，其他焊道的單層厚度不大于所用焊條直徑加2mm，單焊道擺寬度不大于所用焊條直徑的5倍，多層多道焊的接頭應(yīng)錯(cuò)開。焊道排列要求如圖4，焊道實(shí)際狀態(tài)如圖5。

圖4 焊道理論排列分布

圖5 焊道實(shí)際排列分布

3 壓力管道的無損檢測(cè)要求

壓力管道厚度小于或等于30mm優(yōu)先選用射線檢測(cè)，大于30mm采用超聲檢測(cè)，有色金屬壓力管道優(yōu)先采用X射線檢測(cè)，具有鐵磁性的壓力管道選用磁粉檢測(cè)。根據(jù)壓力管道無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，化工廠用壓力管道GC1管道需要100%無損檢測(cè)，焊縫等級(jí)為Ⅰ級(jí)；GC2管道需要20%無損檢測(cè)，焊縫等級(jí)為Ⅱ級(jí)；GC3管道焊縫等級(jí)為Ⅴ，不需要進(jìn)行無損檢測(cè)，可以按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行抽檢。當(dāng)管道直徑小于500mm時(shí)需要對(duì)整條環(huán)焊縫進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)管道直徑大于500mm時(shí)只需要檢測(cè)長(zhǎng)度大于150mm即可。管理人員應(yīng)熟悉壓力管道檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)檢測(cè)規(guī)則進(jìn)行掌握，防止一些不法檢測(cè)機(jī)構(gòu)亂檢，錯(cuò)檢。

施工人員將壓力管道預(yù)制焊接以及清理焊口后，無損檢測(cè)部門需要在夜晚無人員在場(chǎng)時(shí)進(jìn)行射線檢測(cè)，防止射線對(duì)人體細(xì)胞產(chǎn)生危害，進(jìn)而導(dǎo)致一系列的并發(fā)癥[4]。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工常見風(fēng)險(xiǎn)以及預(yù)防

4.1 管道拆除

煤化工化工廠壓力管道中的物質(zhì)一般為煤氣、粗笨、萘、硫銨以及循環(huán)水等物質(zhì)，因此在壓力管道更換過程堅(jiān)決禁止氧乙炔切割管線，只能利用手割刀以及鋼鋸等冷切割方法對(duì)舊管道進(jìn)行拆除。

在拆除管道時(shí)為防止出現(xiàn)突發(fā)情況，需要進(jìn)行以下準(zhǔn)備防止出現(xiàn)危險(xiǎn)以及將損失降到最低。

(1)等待甲方停車吹掃管道，待管內(nèi)剩余液體清掃干凈后再進(jìn)行切割。

(2)提前做好技術(shù)方案交底，根據(jù)方案進(jìn)行切割作業(yè)，使工程有條不紊地進(jìn)行。

(3)由于煤氣和苯等物質(zhì)具有強(qiáng)毒性、強(qiáng)致癌性，現(xiàn)場(chǎng)需要準(zhǔn)備好強(qiáng)力吹風(fēng)設(shè)備并保持現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濕潤(rùn)通風(fēng)，一旦在不確定情況下切割管道導(dǎo)致煤氣、粗笨管道泄露時(shí)，立即背對(duì)眾人打開吹風(fēng)設(shè)備并快速逃離現(xiàn)場(chǎng)，等待專業(yè)人員搶修，防止出現(xiàn)大的傷亡情況，安全第一，生命至上[5]。

(4)施工人員利用冷切割切管道時(shí)需要穿好防化服和防毒面具，雖然較為笨重，但在出現(xiàn)泄露時(shí)能夠保證生命的安全。

4.2 管道安裝

壓力管道的更換基本都屬于搶修范圍的施工，需要施工單位具有過硬的技術(shù)水平，以及完善的制度保障和人員配置，才能使管道的置換在保證安全的情況下順利完成。

舊管道拆除后，新管道的安裝依然具有很大的風(fēng)險(xiǎn)，需要我們時(shí)刻注意以下幾點(diǎn)：

(1)由于長(zhǎng)年累月的腐蝕，連接設(shè)備的管道以及塔頂、爐頂?shù)姆ㄌm及焊接處已經(jīng)嚴(yán)重腐蝕，隨時(shí)可能掉落傷人，因此作業(yè)人員不能站在塔頂焊接作業(yè)，需要兩臺(tái)甚至更多吊車吊物、吊人，在不接觸塔臺(tái)的情況下作業(yè)，防止出現(xiàn)高處墜落風(fēng)險(xiǎn)。

(2)化工廠高處的管道一般在20m以上，甚至能達(dá)到50m，安裝過程底部稍微有一絲偏差，就會(huì)導(dǎo)致頂部管口偏離設(shè)備連接處很大一段距離，因此，需要購(gòu)買對(duì)應(yīng)材料的活套法蘭對(duì)設(shè)備口和管道進(jìn)行連接。

(3)地面管道焊接過程需要注意盲板位置，禁止設(shè)備過熱以及焊漏，出現(xiàn)爆炸、火災(zāi)等風(fēng)險(xiǎn)。

管道在安裝后需要立即開車，無法再進(jìn)行二次抽檢，因此，換新管道時(shí)需要高超技術(shù)的焊工進(jìn)行焊接以保證良好的焊接質(zhì)量。

5 結(jié)語

“安全第一，生產(chǎn)第二”，本文本著以人為本，生命至上的原則，從圖紙繪制、焊接、無損檢測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)施工常見風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)防四個(gè)方面對(duì)化工企業(yè)管道更換過程進(jìn)行了全方位的分析，以期為廣大管道安裝從業(yè)者提供成功的經(jīng)驗(yàn)，保障施工人員的安全，使工程能夠順利完成。