長(zhǎng)輸管道工程焊接及其質(zhì)量控制

長(zhǎng)輸管道工程焊接及其質(zhì)量控制

作者姓名：

導(dǎo)師姓名：

工作單位：

達(dá)成日期：2009年8月

作者簡(jiǎn)介：

男，漢族，24歲，河北樂(lè)亭人，2008年7月畢業(yè)于，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)在工作。

指導(dǎo)老師：

姜志陽(yáng)，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)所，副總設(shè)計(jì)師

付國(guó)強(qiáng)，機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)所，一級(jí)設(shè)計(jì)師

2

目次

1.序言.....................................................................................................................12.焊前準(zhǔn)備.............................................................................................................22.1焊接人員..............................................................................................................22.2焊接資料..............................................................................................................32.3焊接用設(shè)備..........................................................................................................42.4坡口加工及清理..................................................................................................42.5定位/組對(duì).............................................................................................................53焊接工藝評(píng)定及焊接工藝.....................................................................................64焊接過(guò)程控制.........................................................................................................84.1施焊環(huán)境..............................................................................................................84.2焊接操作..............................................................................................................95焊縫返修...............................................................................................................106焊后檢查...............................................................................................................106.1焊縫外觀檢查....................................................................................................106.2焊縫內(nèi)部質(zhì)量查驗(yàn)............................................................................................106.3最后查驗(yàn)、試驗(yàn)................................................................................................117結(jié)論.......................................................................................................................11參照文件。..............................................................................................................12

I

長(zhǎng)輸管道工程焊接及其質(zhì)量控制

綱領(lǐng)：長(zhǎng)輸管道的焊接是壓力管道工程的重點(diǎn)環(huán)節(jié)之一。本文聯(lián)合川氣東送項(xiàng)目，

就焊接過(guò)程中的焊前準(zhǔn)備、焊接工藝評(píng)定及焊接工藝、焊接過(guò)程控制、焊縫返修、

焊后檢查五個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)概括怎樣控制管道焊接質(zhì)量。

重點(diǎn)詞：川氣東送管道工程、焊前準(zhǔn)備、焊接工藝評(píng)定及焊接工藝、焊接過(guò)程控

制、焊縫返修、焊后檢查

序言

管道輸送是石油天然氣運(yùn)輸供給的主要方式之一。管道焊接質(zhì)量的利害將直

接影響管道安全牢固運(yùn)行。以川氣東送管道工程為例：西起川東北普光首站，東

至上海市青浦區(qū)上海末站，全程超越5省2市，是一條貫串我國(guó)東西部地域的天

然氣輸送管道工程（見圖1）。川氣東送管線與國(guó)內(nèi)外其他管道工程對(duì)照，擁有

線路長(zhǎng)、管徑大、地形條件復(fù)雜、站場(chǎng)多、設(shè)計(jì)壓力高、壓力等級(jí)多、技術(shù)難度

大、建設(shè)周期緊，設(shè)計(jì)施工要求高的特點(diǎn)。焊接是貫串管道施工建設(shè)中重點(diǎn)步驟，

特別是川氣東送管道工程，沿線地形地質(zhì)條件復(fù)雜，天氣潤(rùn)濕、穿超越地段多，

特別在川渝、鄂西地域，地勢(shì)起伏、落差大，給焊接作業(yè)和焊接質(zhì)量的保證帶來(lái)

巨大的挑戰(zhàn)。因此，控制好管道的焊接質(zhì)量成為川氣東送管道工程建設(shè)順利與否

的重點(diǎn)。

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圖1

工程實(shí)踐中所碰到的影響焊接質(zhì)量的因素有好多，諸如焊接方法、焊接設(shè)備、

原資料的質(zhì)量、焊接資料的質(zhì)量及其控制與選擇、坡口的加工質(zhì)量及管道組對(duì)證

量、焊接環(huán)境(環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速等)、現(xiàn)場(chǎng)條件(如登高或地溝作業(yè)等)、

焊工素質(zhì)、焊接工藝的正確性及其詳盡推行情況等等，本文從上述諸多因素中，

概括整理為焊前準(zhǔn)備、焊接工藝評(píng)定及焊接工藝、焊接過(guò)程控制、焊縫返修、焊

后檢查五個(gè)環(huán)節(jié)，就怎樣能有效地使焊接全過(guò)程處于受控狀態(tài)，保證壓力管道的

焊接質(zhì)量進(jìn)行分析總結(jié)。

焊前準(zhǔn)備

壓力管道施工作業(yè)前，需對(duì)整個(gè)項(xiàng)目制定詳盡的計(jì)劃表，在作業(yè)前進(jìn)行全面

的準(zhǔn)備，筆者認(rèn)為焊前準(zhǔn)備應(yīng)從焊接人員、焊接資料、焊接設(shè)備、坡口加工加工

及清理定位/組對(duì)、幾方面著手進(jìn)行。

2.1焊接人員

關(guān)于壓力管道焊接，最主要的人員是焊接責(zé)任工程師、是質(zhì)檢員、無(wú)損檢測(cè)

人員及焊工。

川氣東送項(xiàng)目管道線路長(zhǎng)，工作量大，施工時(shí)間短，施工環(huán)境復(fù)雜，施工單

位多，參加焊接的焊工技術(shù)水平參差不齊，在這樣的情況下，嚴(yán)格依照規(guī)范施工、

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查驗(yàn)、核查特別重要。焊接責(zé)任工程師是管道焊接質(zhì)量的重要負(fù)責(zé)人，主要負(fù)責(zé)

一系列焊接技術(shù)文件的編制及審查簽發(fā)。如焊接性能試驗(yàn)、焊接工藝評(píng)定及其報(bào)

告、焊接方案以及焊接作業(yè)指導(dǎo)書等。質(zhì)檢員和無(wú)損檢測(cè)人員都是直接進(jìn)行焊縫

質(zhì)量查驗(yàn)的人員，因此必定經(jīng)上級(jí)主管部門培訓(xùn)核查獲取相應(yīng)的資格證書，持證

上崗，并應(yīng)熟悉有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程規(guī)范。所選焊工應(yīng)是依照現(xiàn)行《鍋爐壓力容器

焊工考試規(guī)則》、《現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工業(yè)管道焊接工程施工及查收規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行考試

后，考試結(jié)果合格者，持證上崗。保證焊工技術(shù)過(guò)硬，如期抽查，保證焊縫質(zhì)量。

2.2焊接資料

焊接資料，特別是焊條和焊絲是直接進(jìn)入焊縫的填充資料，將直接影響焊縫

合金元素的成分和機(jī)械性能，必定嚴(yán)格控制和管理。焊接資料的采用應(yīng)依照以下

原則：

⑴應(yīng)與母材的力學(xué)性能和化學(xué)成分相般配。

⑵應(yīng)試慮焊件的復(fù)雜程度、剛性大小、焊接坡口的制備情況和焊縫地點(diǎn)及焊

件的工作條件和使用性能。

⑶操作工藝性、設(shè)備及施工條件、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)合理性。

⑷焊接工人的技術(shù)能力和設(shè)備能力。

⑸焊材選擇還應(yīng)試慮環(huán)境因素及工作介質(zhì)。

川氣東送項(xiàng)目中，在知足以上原則的情況下，針對(duì)X70管線鋼資料，依照

實(shí)質(zhì)情況分析，確定了關(guān)于不相同的焊接方式所采用焊條、焊絲種類。

手工焊接，焊條應(yīng)符合AWSA5.1、AWSA5.5和GB/T5118的要求，采用的

部分焊條型號(hào)如表1：

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表1手工焊接焊條型號(hào)

AWS型號(hào)藥皮種類焊接地點(diǎn)電流種類

E6010高纖維素鈉型平焊、立焊、仰焊、水平焊直流反接

E8018-G低氫鉀型，鐵粉型平焊、仰焊、水平焊、立焊溝通或直流反接

E5515低氫鈉型平焊立焊仰焊水平焊直流反接

半自動(dòng)焊接，自保護(hù)藥芯焊絲應(yīng)符合AWSA5.29的要求，選擇

E71T8-K6、E71T8-Ni1、E71T8-Ni1J或E81T8-G。焊絲直徑：2.0mm。

自動(dòng)焊接，實(shí)芯焊絲應(yīng)符合AWSA5.28的要求，選擇ER70S-G、

ER80S-G。焊絲直徑：0.9mm。

不相同批號(hào)的焊接資料在工程使用前必定進(jìn)行復(fù)檢工作。

2.3焊接用設(shè)備

焊接設(shè)備選擇合適，對(duì)獲取優(yōu)秀的焊接質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用。川氣東送

項(xiàng)目焊接作業(yè)為例，采用了手工焊、半自動(dòng)焊及自動(dòng)焊的方式，因此在焊接前應(yīng)

保證所用到的手弧焊機(jī)、氬弧焊機(jī)、焊條烘干設(shè)備和焊縫熱辦理裝置應(yīng)齊備、完

好、性能牢固可靠，并應(yīng)裝有在周檢（校）期內(nèi)合格的電流、電壓表、壓力表。

盡可能采用綜合性能指標(biāo)較好的專用設(shè)備，采用焊接設(shè)備的原則首選專用，設(shè)備

性能指標(biāo)優(yōu)中選優(yōu)。同時(shí)對(duì)設(shè)備要做到正確使用、精心保護(hù)。

2.4坡口加工及清理

不相同項(xiàng)目關(guān)于坡口要求不相同，應(yīng)依照項(xiàng)目要求進(jìn)行坡口加工辦理。川氣東送

項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)定，管端壁厚相等的對(duì)接接頭坡口型式參照《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》

GB50251-2003）附錄H“管端焊接接頭型式”中H.0.1條履行，外徑相同、壁厚不相同的管口進(jìn)行對(duì)接時(shí)，按圖2的方法進(jìn)行坡口的過(guò)分加工。坡口加工達(dá)成后，

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坡口表面應(yīng)平均、圓滑，不得有起鱗、磨損、鐵銹、渣垢、油脂、油漆和其他影

響焊接質(zhì)量的有害物質(zhì)，管內(nèi)表面面坡口兩側(cè)25mm范圍內(nèi)應(yīng)清理至展現(xiàn)金屬光

澤。

（a）δ2-δ1≤10mm

（b）δ2-δ1＞10mm

圖2不相同壁厚坡口對(duì)接加工表示圖

2.5定位/組對(duì)

管口組對(duì)應(yīng)在坡口加工、表面清理達(dá)成后進(jìn)行。管口的組對(duì)定位焊是保證焊

接質(zhì)量、促進(jìn)管接頭反面成形優(yōu)秀的重點(diǎn)，若是坡口形式、組對(duì)空隙、鈍邊大小

不合適，易造成內(nèi)凹、焊瘤、未焊透等弊端。組對(duì)空隙應(yīng)平均，定位時(shí)應(yīng)保證接

管的內(nèi)壁平齊，即要求內(nèi)壁錯(cuò)邊量不高出管壁厚度的10%，且不應(yīng)大于1.5mm。

如壁厚不一致，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行修磨過(guò)渡。若需焊接定位板時(shí)應(yīng)在焊管板角焊縫的

同一方向進(jìn)行焊接。管件組對(duì)時(shí)應(yīng)墊置牢固，并應(yīng)采用舉措防備焊接過(guò)程產(chǎn)生變

形。定位焊時(shí)，應(yīng)采用與根部焊道相同的焊接資料和焊接工藝，并由合格焊工施

焊。

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焊接工藝評(píng)定及焊接工藝

焊接工藝評(píng)定是指為考證所制定的焊接工藝的正確性而進(jìn)行的試驗(yàn)過(guò)程及

結(jié)果談?wù)?。焊接工藝評(píng)定在管道焊接作業(yè)中扮演重視要角色，是保證焊接質(zhì)量的

重要舉措，它能確認(rèn)為各樣焊接接頭編制的焊接工藝指導(dǎo)書的正確性和合理性。

經(jīng)過(guò)焊接工藝評(píng)定，查驗(yàn)按制定的焊接工藝指導(dǎo)書焊制的焊接接頭的使用性能是

否符合設(shè)計(jì)要求，并為正式制定焊接工藝指導(dǎo)書供給可靠依照。其作用在于：

評(píng)定施焊單位可否有能力焊出符合有關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范所要求的焊接接頭。

考證施焊單位所制定的焊接工藝指導(dǎo)書可否正確。

為擬校訂式的焊接工藝指導(dǎo)書供給可靠的技術(shù)依照。

川氣東送項(xiàng)目對(duì)焊接工藝評(píng)定做了詳盡的要求：依照SY/T0452的規(guī)定，進(jìn)

行了試件制備、外觀檢查、刻槽錘斷試驗(yàn)、拉伸試驗(yàn)、波折試驗(yàn)。并對(duì)工程中使

用X70、X65、X60、X52在-20℃下進(jìn)行夏比沖擊試驗(yàn)，其夏比沖擊功與剪切面積百分?jǐn)?shù)見表2的要求。

表2夏比沖擊韌性要求夏比沖擊剪切面積

SA%夏比沖擊功鋼級(jí)地點(diǎn)（10mm×10mm×55mm）單個(gè)試樣三個(gè)試樣平均J最小值值X70≥≥單個(gè)試樣最小值≥603040三個(gè)試樣平均值≥90X65焊縫及熱≥30≥40單個(gè)試樣最小值≥45影響區(qū)三個(gè)試樣平均值≥55X60、X52≥30≥40單個(gè)試樣最小值≥30三個(gè)試樣平均值≥40

按SY/T4109的規(guī)定進(jìn)行100%射線檢測(cè)或100%超聲檢測(cè)，射線檢測(cè)質(zhì)量不低于Ⅱ級(jí)為合格，超聲檢測(cè)質(zhì)量不低于Ⅰ級(jí)為合格。

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對(duì)焊縫金屬和熱影響區(qū)，在距鋼管內(nèi)表面1.5~3mm范圍，每區(qū)采用三個(gè)點(diǎn)

進(jìn)行硬度試驗(yàn)。試驗(yàn)采用10㎏載荷，按GB/T4340.1規(guī)定測(cè)定接頭硬度并計(jì)算

HV10值。X70、X65的硬度測(cè)定點(diǎn)HV10硬度值應(yīng)不大于265，X60、X52的硬

度測(cè)定點(diǎn)HV10硬度值應(yīng)不大于240。

評(píng)定報(bào)告應(yīng)包括各試驗(yàn)的主要環(huán)節(jié)、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)數(shù)據(jù)及試驗(yàn)結(jié)論和評(píng)定

試驗(yàn)技術(shù)負(fù)責(zé)人和監(jiān)理代表的簽字。

焊接工藝主要包括2部分內(nèi)容：一是焊接工藝文件的編制，二是焊接工藝文

件的履行。

川氣東送項(xiàng)目編制的焊接技術(shù)規(guī)格書包括線路、站場(chǎng)兩部分，對(duì)焊接資料及

焊接工藝做了針對(duì)性的要求，且關(guān)于不相同的焊接方式分別進(jìn)行了說(shuō)明和規(guī)定。對(duì)

所依照的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求、試驗(yàn)和查驗(yàn)等內(nèi)容進(jìn)行了編制說(shuō)明。施工單位作業(yè)前

應(yīng)依照焊接技術(shù)規(guī)格書要求，編寫焊接工藝指導(dǎo)書或焊接方案、焊接作業(yè)指導(dǎo)書

等內(nèi)容。

為了保證壓力管道的焊接質(zhì)量，在焊接過(guò)程中除了嚴(yán)格履行焊接工藝文件的

規(guī)定外，還必定依照有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程的規(guī)定，嚴(yán)格進(jìn)行焊接質(zhì)量的查驗(yàn)。焊

接質(zhì)量的查驗(yàn)包括了焊前查驗(yàn)（資料查驗(yàn)、坡口尺寸與質(zhì)量查驗(yàn)、組對(duì)證量及坡

口清理查驗(yàn)、施焊環(huán)境及焊前預(yù)熱等查驗(yàn)）、焊接中間查驗(yàn)（定位焊質(zhì)量查驗(yàn)、

焊接線能量的實(shí)測(cè)與記錄、焊縫層次及層間質(zhì)量查驗(yàn)）、焊后查驗(yàn)（外觀查驗(yàn)、

無(wú)損檢測(cè)）。只有嚴(yán)格把好查驗(yàn)與監(jiān)察關(guān)，才能使工藝紀(jì)律獲取落實(shí)，使焊接過(guò)

程向來(lái)處于受控狀態(tài)，進(jìn)而有效保證壓力管道的焊接質(zhì)量。

川氣東送項(xiàng)目中，為了保證管道焊接質(zhì)量，聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)質(zhì)情況對(duì)焊接工

藝做了以下工作：

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依照焊接工藝指導(dǎo)書,并聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的實(shí)質(zhì)情況,制定方案和初

擬焊接工藝；

對(duì)母材和焊接資料的種類、牌號(hào)、成分及性能進(jìn)行確認(rèn)；

進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。若不合格，應(yīng)付焊接工藝進(jìn)行合適改正，直至評(píng)定合格；

按試驗(yàn)記錄整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)焊接工程師審查，由評(píng)定單位技

術(shù)負(fù)責(zé)人審批，報(bào)業(yè)主贊同；

以焊接工藝評(píng)定報(bào)告為依照，聯(lián)合焊接施工經(jīng)驗(yàn)和實(shí)質(zhì)焊接條件編制焊接工藝規(guī)程。焊接工藝規(guī)程應(yīng)詳盡規(guī)定焊接程序、工藝參數(shù)、查驗(yàn)

方法和合格標(biāo)準(zhǔn)。

焊接過(guò)程控制

前文提到的焊前準(zhǔn)備，焊接工藝評(píng)定及焊接工藝的制定，其目的就是保證在

焊接作業(yè)中可以獲取高質(zhì)量的焊接接頭，施焊環(huán)境、焊接操作是焊接過(guò)程中控制

管道焊接質(zhì)量利害的2個(gè)重點(diǎn)因素。

4.1施焊環(huán)境

施焊環(huán)境是影響焊接質(zhì)量的重要因素之一。施焊環(huán)境要求要有合適的溫度、

濕度、風(fēng)速、空氣質(zhì)量，才能保證所施焊的焊縫組織獲取優(yōu)秀的外觀成形與內(nèi)在

質(zhì)量，擁有符合要求的機(jī)械性能與金相組織。施焊環(huán)境應(yīng)符合以下規(guī)定：

（1）焊接的環(huán)境溫度應(yīng)能保證焊件焊接所需的足夠溫度和使焊工技術(shù)不受

影響。當(dāng)環(huán)境溫度低于施焊資料的最低贊同溫度時(shí)，應(yīng)依照焊接工藝評(píng)定提出預(yù)

熱要求。

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（2）焊接時(shí)的風(fēng)速不應(yīng)高出所采用焊接方法的相應(yīng)規(guī)定值。低氫型焊條手

工電弧焊，風(fēng)速不高出5m/s；纖維素型焊條手工電弧焊，風(fēng)速不高出8m/s；藥

芯焊絲半自動(dòng)焊，風(fēng)速不高出8m/s；氣體保護(hù)焊，風(fēng)速不高出2m/s。當(dāng)高出以

上規(guī)定值時(shí)，應(yīng)有防風(fēng)設(shè)備。

（3）焊接電弧1m范圍內(nèi)的相對(duì)濕度應(yīng)不大于90%。

（4）當(dāng)焊件表面潤(rùn)濕、覆蓋有冰雪，或在下雨、下雪起風(fēng)時(shí)期，焊工及焊

件無(wú)保護(hù)舉措或采用舉措仍達(dá)不到要求時(shí)，不應(yīng)進(jìn)行施焊作業(yè)。

4.2焊接操作

正確的焊接操作對(duì)提高焊縫合格率以及低返修率特別重要，更加重點(diǎn)的是能

夠獲取高質(zhì)量的焊縫性能。

焊工應(yīng)嚴(yán)格依照焊接工藝規(guī)程進(jìn)行操作。同時(shí)應(yīng)注意對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接資料的使用

管理，電焊條應(yīng)進(jìn)行保護(hù)防備機(jī)械損壞或性能下降，若發(fā)現(xiàn)焊條出弊端應(yīng)拋棄。

焊條的寄存和辦理過(guò)程中采用合適的預(yù)防舉措。焊接資料的儲(chǔ)藏及保存、烘干、

發(fā)放、回收等應(yīng)按規(guī)定嚴(yán)格履行。

其他應(yīng)注意在管道安裝過(guò)程中、一些資料需經(jīng)數(shù)道工序的辦理后才能進(jìn)行安

裝，如管材及焊件閥門、配件、儀表等要依照輸送介質(zhì)的不相同，需經(jīng)多道工序的

辦理，各工序間必定做好防備辦理，且各工序之間要做好交接檢查工作，以防備

再次污染。保證焊接過(guò)程的牢固和焊縫成分與性能符合要求。

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焊縫返修

焊接過(guò)程中不可以防備的出現(xiàn)焊縫查驗(yàn)不合格，依照規(guī)定必定進(jìn)行返修作業(yè)。

焊縫同一部位的返修次數(shù)不宜高出兩次，一、二次返修由焊接工藝人員對(duì)所

需返修的弊端分析產(chǎn)生原因并編制返修工藝，由焊接責(zé)任師審批，三次及三次以

上的焊縫返修由焊接責(zé)任師會(huì)同有關(guān)人員仔細(xì)分析原因確定防備返修再次發(fā)生

的舉措后編制返修工藝，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人或項(xiàng)目質(zhì)保師審批。焊縫返修后應(yīng)按

返修工藝的要求進(jìn)行焊接查驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)。要求焊后熱辦理的管道焊縫，一般應(yīng)

在熱辦理前進(jìn)行返修，如在熱辦理后返修、補(bǔ)焊后應(yīng)做必要的熱辦理。焊縫返修

次數(shù)、部位及返修情況應(yīng)記入交薪資料，返修的紀(jì)錄、報(bào)告等內(nèi)容均匯入工程檔

案。

焊后檢查

焊后查驗(yàn)主要包括：焊縫外觀檢查、焊縫內(nèi)部質(zhì)量查驗(yàn)和最后查驗(yàn)、試驗(yàn)。

6.1焊縫外觀檢查

焊縫表面質(zhì)量的查驗(yàn)應(yīng)在無(wú)損檢測(cè)以及耐壓試驗(yàn)從前進(jìn)行。因此焊縫表面質(zhì)

量均應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)樣板、量規(guī)、硬度計(jì)等進(jìn)行100%的外觀查驗(yàn)并符合SY/T4109以

及GB50236標(biāo)準(zhǔn)中的詳盡要求，應(yīng)如實(shí)記錄結(jié)果。特別是在穿超越