曹延雙 高鐵龍 劉博洋

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)北京管道維搶修分公司

摘要：山地大直徑管道停輸換管作業(yè)存在彎管曲率半徑和結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度中心線難以精準(zhǔn)測(cè)量的問(wèn)題。通過(guò)采用在役彎管側(cè)拉線垂直測(cè)量半徑法，測(cè)量舊彎管，再根據(jù)舊彎管空間相對(duì)位置，完成換管部位的作業(yè)坑開(kāi)挖及對(duì)曲率半徑、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度的測(cè)量，確定采取合理的作業(yè)方式。本文總結(jié)了一起換管搶修施工案例的經(jīng)驗(yàn)做法，為相關(guān)作業(yè)提供參考。

關(guān)鍵詞：山地大直徑管道；彎管；停輸換管；下料切割；組對(duì)質(zhì)量

相對(duì)于平原地區(qū)，大直徑山地管道換管作業(yè)存在測(cè)量不精、組對(duì)難度大等問(wèn)題，從而影響了焊接的成功率。途經(jīng)山區(qū)的某Φ1219 mm天然氣管道在環(huán)焊縫質(zhì)量排查中發(fā)現(xiàn)，地處山體一側(cè)的埋地管道熱煨彎管下游焊縫中，存在一處寬度30 mm、長(zhǎng)度2515 mm的內(nèi)角邊缺陷，射線檢測(cè)判定為Ⅳ級(jí)不可接受缺陷，嚴(yán)重影響管線運(yùn)行安全，決定進(jìn)行換管作業(yè)。本文對(duì)這起換管作業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，供同行參考借鑒。

1  前期準(zhǔn)備工作

（1）精準(zhǔn)測(cè)量提前支護(hù)。動(dòng)火作業(yè)前期，由4～5人協(xié)同反復(fù)測(cè)量管件的角度、尺寸，保證較高測(cè)量精度，以提高下料準(zhǔn)確率。根據(jù)埋地管道地形、地貌和走勢(shì)判定應(yīng)力釋放量，提前采取支護(hù)措施臨時(shí)支撐，防止管線下沉，盡量減小應(yīng)力釋放過(guò)多導(dǎo)致的上下游管口錯(cuò)位。必要時(shí)配置挖掘機(jī)開(kāi)挖管溝釋放管線壓力，調(diào)整管道中心軸距，減少偏差，提高連頭焊口組對(duì)質(zhì)量。

（2）取消焊口預(yù)制保證組對(duì)質(zhì)量。提前預(yù)制焊口常用于在役管道加裝三通管件作業(yè)中，目的是避免焊接作業(yè)相互影響。但在復(fù)雜地形情況下，對(duì)斷管后的應(yīng)力變形預(yù)判存在誤差，預(yù)制焊口難以保證組對(duì)質(zhì)量。2016年初，河北唐山某Φ1016 mm管道連頭作業(yè)時(shí)，為減少動(dòng)火焊口數(shù)量，提前在彎管處預(yù)制焊接袖管。開(kāi)挖斷管后，因應(yīng)力釋放導(dǎo)致管道連頭處偏差過(guò)大無(wú)法組對(duì)，重新開(kāi)挖管溝調(diào)整走向后完成組對(duì)。同年，河北廊坊Φ1016 mm在役管道彎管和三通連接動(dòng)火作業(yè)中，先將彎管和三通進(jìn)行了預(yù)制焊接，但因?qū)�斷管后管口軸線偏差預(yù)判有誤，組對(duì)的焊口間隙達(dá)不到規(guī)程要求。鑒于預(yù)制焊口的不利影響，本次大直徑管道換管作業(yè)，取消焊口預(yù)制操作，動(dòng)火作業(yè)直接焊接3道焊口，雖耗時(shí)較多，但保證了組對(duì)質(zhì)量，降低了焊接質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

（3）借助工器具降低作業(yè)難度。山地管道現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量大直徑彎頭曲率半徑和結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)水平度調(diào)整受限較多。為提高測(cè)量精度，自制液壓調(diào)整管支架進(jìn)行支護(hù)調(diào)平，配合使用具有量角功能的測(cè)量平臺(tái)，測(cè)量彎頭角度較為快捷精準(zhǔn)，如圖 1所示。充分利用半自動(dòng)火焰切割機(jī)微調(diào)裝置，改善傳統(tǒng)火焰切割機(jī)調(diào)節(jié)裝置在切割斜口時(shí)易卡頓現(xiàn)象，能夠精準(zhǔn)調(diào)節(jié)割嘴沿著切割線進(jìn)行切割下料，切割的管口平整光滑，角度一致，且能進(jìn)行內(nèi)口減壁厚切割，減少了打磨時(shí)間，降低了打磨作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了打磨質(zhì)量，如圖 2所示。

圖 1 大直徑彎管液壓調(diào)整測(cè)量平臺(tái)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

圖 2 火焰切割機(jī)微調(diào)裝置應(yīng)用

2  測(cè)量下料方法

此次需要更換的彎管所處位置特殊，空間角度復(fù)雜，須采取先割除彎管和彎管下游的管道短節(jié)，根據(jù)新彎管的尺寸，分配斜口角度，按旋轉(zhuǎn)疊加斜口角度切割上游管口，再根據(jù)管道中心線走向疊加相應(yīng)角度組對(duì)新彎管，最后根據(jù)彎管管口測(cè)量出剩余短節(jié)的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行下料和組對(duì)。

將割除的彎管吊出作業(yè)坑，測(cè)量上下游管道中心線交叉角度。先期測(cè)得未斷開(kāi)在役管道舊彎管角度為 34.0°，管道斷開(kāi)后再次測(cè)得舊彎管角度為 35.5 °。需要更換的新彎管角度僅 31.5°，差４°，不滿足《油氣長(zhǎng)輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》要求，需要通過(guò)組對(duì)３道斜口，將４°合理分配。

管工將在役管道上游管口切磨成2°斜口，根據(jù)管道中心線走向把新彎管旋轉(zhuǎn)疊加一定角度與之組對(duì)、焊接，予以固定。測(cè)量已固定的新彎管管口與在役管道下游管口的距離，得出管段短節(jié)尺寸，將剩余2°分配在該短節(jié)兩端管口上，進(jìn)行斜口下料。組對(duì)完成的彎管和短節(jié)，如圖 3所示。

圖 3 完成組對(duì)后的管道現(xiàn)場(chǎng)

3  選擇消磁方式

埋地管道因磁化作用容易帶磁，且管道越長(zhǎng)、直徑越大、磁性也越強(qiáng)，需要在焊接前采用共軛式消磁器進(jìn)行消磁，解決帶磁焊口強(qiáng)磁場(chǎng)造成焊接磁偏吹的問(wèn)題[1]。

外對(duì)口器固定、組對(duì)焊口后，纏繞共軛式消磁器的消磁線圈進(jìn)行消磁。整口消磁難度大的焊口，可分區(qū)域進(jìn)行，待局部滿足焊接要求后施焊。采用搭橋式定位焊點(diǎn)固，避免傷及坡口根部。分段對(duì)稱完成部分根焊焊縫后，再?gòu)氐浊宄�定位焊縫，以免缺陷存留。

4  焊口預(yù)熱和防護(hù)措施

山地作業(yè)環(huán)境溫度低于5℃，采取覆蓋石棉被、保溫巖棉等方式，有效防止焊縫快速冷卻。在焊口完成加長(zhǎng)定位點(diǎn)固并撤離對(duì)口器后，要及時(shí)根據(jù)作業(yè)環(huán)境搭設(shè)牢固的防風(fēng)雨棚，確保焊接過(guò)程順利進(jìn)行。

5  對(duì)稱分段焊接方法

為避免大直徑焊口根焊焊縫間隙收縮過(guò)大問(wèn)題，采用兩名焊工對(duì)稱分段退焊法施焊，根焊焊接順序如圖 4所示[2]。在焊接間歇可分別對(duì)己方和對(duì)方的焊縫背面成形進(jìn)行觀察、把關(guān)和提醒。遵循“間隙最小的焊縫先焊，錯(cuò)邊量最大的焊縫次之，間隙大的焊縫最后焊接”原則，利用焊縫收縮特性以減小大間隙焊縫的長(zhǎng)度。盡量把焊接位置舒適、間隙合適的標(biāo)準(zhǔn)焊縫留作“觀察窗”，最后焊接，以便觀察已完成根焊焊縫的背面成型，減少根部未焊透、內(nèi)凹、焊瘤等缺陷，確保根部焊縫的成形質(zhì)量。通過(guò)建立良好的溝通和配合，在開(kāi)始焊接前確定焊縫焊接順序和焊接進(jìn)度，開(kāi)始修磨時(shí)通知對(duì)方焊工及時(shí)停止施焊，避免打磨影響對(duì)方焊接質(zhì)量。錯(cuò)邊位置的焊接要做到坡口兩側(cè)熔敷金屬的厚度一致，防止應(yīng)力開(kāi)裂。

圖 4 Φ 1219 mm管道焊口打底焊接順序

6  建議

（1）研究改進(jìn)在役管道彎管曲率半徑和結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度中心線精準(zhǔn)測(cè)量方法。

（2）開(kāi)發(fā)研制能精準(zhǔn)劃斜口線的工具及完善精準(zhǔn)切割斜口的設(shè)備。

（3）開(kāi)展管道焊接練兵活動(dòng)，強(qiáng)化技能和體能儲(chǔ)備，適應(yīng)作業(yè)強(qiáng)度，保證作業(yè)質(zhì)量，縮短作業(yè)時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]李軍濤，韓立鋒.天然氣長(zhǎng)輸管道停輸換管作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析及控制措施[J].化工管理，2013（12）：48.

[2]孫寶龍，王志方，宋紅兵．B型套筒用于大口徑高鋼級(jí)管道環(huán)焊縫隱患治理的質(zhì)量管控措施[J]，管道保護(hù)，2019（5）：48-51.

作者簡(jiǎn)介：曹延雙， 1971年生，國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)北京管道維搶修分公司，焊工高級(jí)技師，從事天然氣管道焊接施工及維搶修工作20年。聯(lián)系方式：18635699122 ，1805729217@qq.com。