陳思達（廣東國信工程監(jiān)理集團有限公司， 廣東 茂名 525011）

0 引 言

工藝管道作為石化裝置的脈絡，一直以來都是石化工程建設中最為重要的一環(huán)，工藝管道焊接量占石化工程焊接總量的比例往往能夠達到60%～70%[1]。為了連接數(shù)量繁多的工藝設備及儀表，工藝管道中往往存在大量尺寸不一的支管；為了減少支管采用三通、四通等異徑管件帶來的成本高、制造周期長等不利因素，工程中往往大量采用支管臺、半管接頭或焊接支管補強結(jié)構(gòu)等支管連接方式。支管連接接頭特殊的結(jié)構(gòu)和焊縫形式提高了焊縫內(nèi)部檢測難度，支管連接接頭的未熔合、夾雜及氣孔等缺陷很難通過無損檢測方式發(fā)現(xiàn)。支管連接接頭中的內(nèi)部缺陷減少了焊縫的有效承載面積，降低了焊接接頭的強度并造成應力集中，極大增加了石化裝置運行的安全風險。支管連接接頭質(zhì)量問題導致的事故時有發(fā)生，支管連接接頭的質(zhì)量控制已經(jīng)成為工藝管道質(zhì)量控制的薄弱環(huán)節(jié)，加強支管連接接頭質(zhì)量管控工作刻不容緩。

1 支管連接接頭典型質(zhì)量問題分析及對策

1.1 焊工資質(zhì)管理存在誤區(qū)

支管連接接頭焊工資質(zhì)管理中存在著兩個典型錯誤：一是誤認為支管連接接頭為角焊縫，對焊工資質(zhì)不作要求；二是將安放式支管連接接頭與插入式支管連接接頭混淆，統(tǒng)一要求具備管板焊資質(zhì)。

造成上述誤區(qū)的原因，主要是質(zhì)量管理人員對支管連接接頭形式認識不到位，對規(guī)范條文的規(guī)定未能準確把握，而支管連接接頭結(jié)構(gòu)復雜、外觀酷似角焊縫以及接頭種類較多的特點，也加大了質(zhì)量管理人員對焊工資質(zhì)管理的難度。

對支管連接接頭及相關(guān)規(guī)范規(guī)定，應從以下方面進行把握。

（1）從支管連接接頭與角焊縫的本質(zhì)區(qū)別去把握。質(zhì)量管理人員應正確認知角焊縫與其他接頭結(jié)構(gòu)形式的本質(zhì)，并非所有類角接頭都屬于角焊縫，角焊縫強度主要與焊腳尺寸有關(guān)，而支管連接接頭的焊縫強度則主要依賴于全焊透形焊縫的厚度，即支管（或補強件）本身壁厚，與對接焊縫相似，與角焊縫結(jié)構(gòu)有著本質(zhì)的區(qū)別。

（2）從規(guī)范對插入式接頭及安放式接頭的規(guī)定去把握。支管連接接頭種類較多，依據(jù)組對要求可分為插入式與安放式兩種形式。插入式支管連接接頭是一種典型的管板角接頭，因此，焊接插入式支管連接接頭的焊工必須具備管板焊資質(zhì)，并在其適用的資質(zhì)范圍內(nèi)作業(yè)；在計算焊工資質(zhì)范圍時，應注意其對應壁厚應為接頭中主管的壁厚，管徑則為插入主管的支管或補強件外徑。安放式支管連接接頭在GB/T 20801-2020《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道》（以下簡稱“《規(guī)范》”）中被明確定義為對接焊縫與角焊縫組合焊縫，因此管板焊資質(zhì)并不適用于安放式接頭，焊接安放式支管連接接頭的焊工應持有對接資質(zhì)，并在其資質(zhì)范圍內(nèi)作業(yè)；其壁厚適用范圍應覆蓋支管（或補強件）的名義厚度或焊接坡口最深處厚度，其管徑適用范圍應覆蓋支管（或補強件）的外徑或焊接坡口直徑。

在準確把握插入式接頭及安放式接頭本質(zhì)區(qū)別的基礎上，應對支管連接接頭的焊工資質(zhì)管理采取相應對策。應加強支管連接接頭焊工資質(zhì)管理，質(zhì)量管理人員應制定相應的監(jiān)理細則及管控措施，對焊工資質(zhì)管理作出明確規(guī)定，避免超項焊接，從焊工資質(zhì)管理的源頭上把好關(guān)。

1.2 支管連接接頭開孔組對不當

支管連接接頭焊接質(zhì)量很大程度上由開孔組對質(zhì)量決定，開孔過小及組對間隙過小將導致打底層焊接時焊絲無法深入坡口鈍邊，易造成未熔合及未焊透缺陷，導致接頭強度下降及應力集中；開孔過大或安放式接頭在主管加工坡口會致使接頭橫截面積減小，同樣會降低接頭強度；組對間隙過大則易出現(xiàn)焊瘤缺陷，堵塞管道并造成應力集中。

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在支管連接接頭開孔組對施工中，安放式接頭開孔過大以及在主管開孔處加工坡口是最為典型的質(zhì)量問題。造成以上問題的主要原因如下。

（1）開孔方式粗放。安放式支管連接接頭開孔尺寸要求與支管或補強件內(nèi)徑相近，很多施工班組因未配備開孔器，通常采用支管或補強件在主管上比對放樣劃線確定開孔尺寸，而支管或補強件內(nèi)徑難以用于比對劃線，因此施工人員多采用支管或補強件外徑作為開孔尺寸，導致接頭開孔過大。

（2）施工人員對安放式支管開孔要求未能準確認知。安放式支管連接接頭組對坡口在支管或補強件上，主管一側(cè)不能加工坡口，多數(shù)施工人員不能正確區(qū)分兩種接頭形式對開孔組對的要求，故常發(fā)生安放式接頭在主管開孔處加工坡口的錯誤。

在對上述問題進行分析的基礎上，應從以下幾方面對支管連接接頭開孔組對質(zhì)量管控采取相應對策。

（1）監(jiān)理人員應督促施工單位針對支管開孔組對做好技術(shù)交底工作。普及安放式支管連接接頭與插入式支管連接接頭開孔組對要求，明確指出兩種接頭形式對開孔組對的要求的不同點。

（2）優(yōu)化開孔方法。對于小接管開孔，宜采用開孔器等設備確保開孔尺寸及圓度；對于無法使用開孔器的部位，采用支管或補強件外徑比對放樣劃線后，應依據(jù)支管或補強件壁厚縮小開孔劃線尺寸，開孔時應預留修磨空間，防止過度修磨造成開孔尺寸過大。

（3）完善開孔組對檢查制度。宜推行開孔組對共檢制度，強化開孔組對質(zhì)量控制，有效減少根部缺陷的產(chǎn)生。

1.3 母材變形燒損

母材變形燒損是薄壁管道支管連接接頭焊接中最常見的問題，產(chǎn)生這類問題的原因主要有以下幾方面。

（1）施工單位焊接技術(shù)交底不到位。由于未對焊縫尺寸要求進行交底，焊工在作業(yè)時容易出現(xiàn)支管連接接頭填角焊縫尺寸過大、接頭過于飽滿的現(xiàn)象，而接頭過于飽滿、焊縫熔覆金屬量過多會導致母材變形燒損。對于不銹鋼管道而言，其主管壁厚普遍較薄，在化工裝置中尤為突出，在支管連接接頭焊接過程中常因焊接參數(shù)過大、層間溫度過高以及填角焊縫尺寸過大出現(xiàn)母材晶粒粗大而導致塑韌性下降、主管變形甚至局部過熱燒塌的現(xiàn)象。

（2）焊工未嚴格執(zhí)行工藝紀律。焊接支管連接接頭時采用大參數(shù)焊接，且未控制層間溫度，會直接導致母材變形燒損問題的出現(xiàn)。

在對上述問題進行分析的基礎上，應從以下幾方面對支管連接接頭焊接施工質(zhì)量管控采取相應對策。

（1）應做好焊接技術(shù)交底工作。明確支管連接接頭焊縫尺寸要求及焊接工藝，《規(guī)范》中明確了支管連接接頭填角焊縫厚度應不小于0.7倍支管名義厚度和6.4 mm中的較小者。在實際現(xiàn)場檢查中，采用焊縫檢驗尺等工具難以直接測量填角焊縫厚度，可利用勾股定理簡單換算為填角焊縫焊腳尺寸，即支管連接接頭填角焊縫焊腳尺寸應為支管名義壁厚和9.1 mm中的較小值（如圖1所示）。

圖1 支管連接接頭填角焊縫焊腳尺寸

（2）加強支管連接接頭焊接施工作業(yè)行為管控。應做好對焊工工藝紀律執(zhí)行情況的巡查工作，不銹鋼支管連接接頭應在管道預制階段進行焊接，確保背面氣體保護效果。在焊接過程中焊工應嚴格控制焊接線能量與層間溫度，防止管道變形與母材晶粒粗大，宜保持全程背面氣體保護，防止母材背面過度氧化。除要求連續(xù)焊接的鉻鉬合金鋼外，宜采用內(nèi)窺鏡等工具檢查打底焊縫根部成形，確保焊接質(zhì)量。

1.4 支管連接接頭預熱、焊后熱處理施工不規(guī)范

支管連接接頭預熱及熱處理施工不規(guī)范的問題主要由以下原因造成。

（1）支管連接接頭的特殊結(jié)構(gòu)導致電加熱困難。在焊接預熱采用電加熱時加熱繩綁扎難度大，且影響焊接作業(yè)空間，易出現(xiàn)局部預熱不足的問題。

（2）施工作業(yè)人員對支管連接接頭熱處理要求不熟悉。由于施工作業(yè)人員對熱處理的認知有誤，導致熱處理綁扎施工不規(guī)范，焊后熱處理時，加熱帶及保溫棉只覆蓋支管連接接頭及其附近部位的現(xiàn)象時有發(fā)生，難以保證焊后熱處理質(zhì)量。

在對上述問題進行分析的基礎上，應從以下幾方面對支管連接接頭預熱及熱處理管控采取相應對策。

（1）完善施工措施。對難以電加熱預熱的支管連接接頭可采用火焰加熱的方式進行預熱，亦可在焊接前拆除預熱裝置，但應利用焊接熱量保持焊縫溫度，施工班組應采用紅外測溫槍等測溫工具測量焊縫冷端（遠離熔池一側(cè)）溫度，確保層間溫度。熱處理前應確保均溫帶、加熱帶和保溫帶環(huán)繞支管及主管全周，確保熱處理施工質(zhì)量。

（2）做好技術(shù)交底工作，加強作業(yè)行為糾偏。應將常見的不規(guī)范行為以圖示化的方式在施工現(xiàn)場明示，加強巡檢，及時糾正施工現(xiàn)場作業(yè)中的錯誤。

2 支管連接接頭監(jiān)理質(zhì)量控制措施

支管連接接頭的施工質(zhì)量問題既存在普遍性，也存在特殊性，監(jiān)理人員需要高度重視，提升應對各類問題的能力，采取針對性措施進行控制。

2.1 敦促做好交底，強化事前控制

在支管連接接頭施工前，監(jiān)理人員宜就支管連接接頭施工難點及要點采用工作聯(lián)系單等方式提醒施工單位相關(guān)人員，敦促施工單位制定支管連接接頭焊接工藝卡及作業(yè)指導書，并對作業(yè)人員做好技術(shù)交底工作。

2.2 推動工序自檢，做好事中控制

監(jiān)理人員應敦促施工單位落實施工過程班組自檢工作，在打底焊道完成后，及時對支管連接接頭根部質(zhì)量進行自檢，及時發(fā)現(xiàn)根部缺陷，降低返修成本。支管臺、半管接頭與支管連接的焊縫施工宜在支管連接接頭焊接完成后進行，以便進行支管連接接頭根部檢查。對有預熱、線能量控制及層間溫度控制要求的接頭，作業(yè)班組應做好實時檢測。

監(jiān)理人員應敦促施工單位落實焊后熱處理前熱處理責任人員自檢工作，熱處理責任人員應在熱處理加熱前檢查加熱片、保溫棉及熱電偶綁扎質(zhì)量。同時，監(jiān)理人員應加大對重點部位的巡檢頻次，嚴抓焊工工藝紀律，督促落實支管連接接頭施工各環(huán)節(jié)自檢工作。

2.3 強化三檢制度，落實事后控制

監(jiān)理人員應敦促施工單位建立健全三檢制度，督促施工單位做好支管連接接頭施工完成后的自檢、互檢及專檢工作。

質(zhì)量檢查人員宜配備內(nèi)窺鏡等工具，對所有接頭外表面成形及根部成形進行檢查確認，監(jiān)理人員應采用平行檢驗等方式對支管連接接頭施工質(zhì)量進行驗證。

3 結(jié) 語

近年來，石化工程建設對焊接質(zhì)量管理的要求日益提高，對于支管連接接頭焊接質(zhì)量管控的要求也趨于精細化。在相當長的一段時期，國內(nèi)外的規(guī)范未對支管連接接頭焊接施工質(zhì)量檢查要求作出明確規(guī)定。自2014年開始，ASME B31.3-2014《工藝管道》才對此有了較為詳細的要求；GB/T 20801.4-2020《壓力管道規(guī)范 工業(yè)管道 第4部分：制作與安裝》在2021年正式實施以后，國內(nèi)支管連接接頭質(zhì)量管控有了更為有力的依據(jù)。監(jiān)理人員應熟悉相關(guān)規(guī)范標準，對比不同規(guī)范對支管連接接頭施工的規(guī)定，準確把握規(guī)范的精髓，并將規(guī)范的要求融合到監(jiān)理工作當中，加強自身技術(shù)知識儲備，如此才能及時化解質(zhì)量風險。