榆林-济南输气管道工程关键焊接技术

朱小霞 顾兴俭

一、工程概述

1.工程概况

榆林-济南输气管道工程管道干线线路全长约941.6km，管道设计输气量30×108m3/a；榆林-濮阳段输气管线系统设计压力10.0MPa，管线采用φ711mm的X65钢管，濮阳-济南段输气管线系统设计压力8.0MPa，管线采用φ610mm的X60钢管。

管道沿线经过毛乌素沙漠、黄土高原，翻越吕梁山脉、太岳山脉、太行山脉。全线设线路截断阀室40座（其中RTU阀室8座），设输气站场12座。

2.工程特点

第一，工期紧、任务重、社会责任大。工程沿线经过四个省份、多种复杂地貌，管线长、管径大，恶劣环境多，地方关系协调难，建设工期两年，时间紧、任务重。此外，建设榆林-济南输气管道工程可为河南、山东及沿线各地提供清洁能源，对改善生态环境、稳定经济发展发挥重要作用，同时为鄂尔多斯天然气提供良好的商机。

第二，管道沿线地势险要、地质结构复杂、施工难点多。①沙漠地段管道施工成沟难，植被恢复难度大，焊接环境恶劣（见图1）。②黄土塬地段管道施工技术要求高（见图2）。③山区管道施工路难走、料难运、沟难挖、坡难护、口难对、管难焊（见图3）。④隧道施工危险性高。

图1 沙漠段焊接施工

图2 黄土塬地段沟下组对焊接

图3 山区段沟下焊接

第三，施工占线长，参加队伍、人员多，管理难度大。管线全长约1000km，参建单位多达200余家。在最高峰时期，共有参建人员10000余人。

第四，在工程建设中实现了数字管道与工程建设同步，为今后管道安全平稳运行管理，创造了条件。

二、关键焊接技术及焊接工程质量管理

1.焊接工艺的选择

本工程长输管线主要选用的焊接方法是纤维素型焊条根焊+自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面，对于地形较差，不适于半自动焊的地段，以及沟底碰死口和返修焊接部位，现场环焊缝全部焊道采用焊条电弧焊下向焊方式。焊条电弧焊与自保护药芯焊丝半自动焊联用施工工艺的优点是：焊接合格率高，焊缝成形美观；适合野外施工，抗风能力强；焊机可连续送丝，降低起弧、收弧次数，可减少焊接缺陷的产生；焊丝熔敷量大，药皮脱渣性好，可降低焊缝冷却速度，防止裂纹产生；生产成本低，半自动焊接设备具有通用性，可用于半自动焊，也可用于焊条电弧焊或其他焊接法；焊接接头力学性能好。选择该焊接方法大大提高了焊接速度，并确保了焊接质量，焊接参数如表1、表2所示。

施工中，由于站内工艺管线材质种类多、管径大小不一，所以应针对不同的材质和管径选用不同的焊接方式，主要有三种：氩弧焊、氩电联焊、半自动焊。管径＜60mm的焊接方法是手工钨极氩弧焊，其优点是：保护效果好，焊缝质量高；焊接变形和应力小；易观察、易操作，尤其适用于全位置焊接；电弧稳定，飞溅少，焊后不用清渣；易控制熔池尺寸；可焊的材料范围广。管径为80～273mm的焊接方法是手工钨极氩弧焊打底+焊条电弧焊填充、盖面，其优点是：焊接质量好，焊接合格率高；焊接速度快、效率高；工艺容易操作，劳动强度低。管径＞323mm的焊接方法同主管线施工。相应的焊接参数如表3、表4所示。

2.焊接工程质量管理

(1)建立质量保证体系，夯实质量管理基础 为保证焊接质量，项目建立了完善的质量保证体系。建设单位成立了项目质量管理委员会；设立质量管理部，具体负责项目建设的质量管理工作；结合本项目的实际情况，依据标准规范，编制并发布了12项管理制度，并形成《质量管理制度汇编》。监理单位编制了《监理规划》和各专业监理实施细则。施工单位编制了本标段的质量控制程序文件和管理办法。

（2）统一焊接工艺评定，统一焊材供应 本工程设计压力高、钢材等级高、管径大，沿途多为沙漠、山区、黄土塬，焊接施工难度大。为保证焊接工艺评定质量，建设单位从资质、人员、设备设施及业绩等方面进行考查，通过严格的筛选，确定优秀的焊接工艺评定实施单位。根据焊接工艺评定结果，按照焊材技术规格书要求，建设单位优选焊材供应商，统一采购焊接材料。对每批焊材按设计要求进行复验，现场监理严格验收，严把焊材质量关。

（3）严格过程控制，确保实体焊接质量 ①严把考核准入关，实行持证上岗制。②编制焊接质量检验计划并组织实施。③做好焊接技术交底。④做好焊材管理。⑤落实焊接质量奖罚制度。

表1 半自动焊焊接参数

表2 焊条电弧焊焊接参数

表3 氩弧焊焊接参数

表4 氩电联焊焊接参数（以材质X52/A350LF2，φ219～φ273mm为例）

（4）加强对焊接、检测设备的管理 各施工单位负责对本单位的检测器具、设备的完好状态进行确认检查，监理人员监督检查，保证检测仪器先进可靠，检测项目齐全、精度符合要求，数量满足施工需要。所有检测仪器必须经具有法定资质的检测单位检定合格且处在有效期内，并有合格标签。

三、焊接设备、焊接材料应用情况

1.焊接设备

本工程使用的焊接设备主要有： MPS—500熊谷焊机（见图4）、DC400林肯半自动焊机（见图5）、V350P林肯焊机（见图6）、WSM—160直流逆变氩弧焊机（见图7），以及东方红X704两驱轮式电站和PMHY100焊接工作站。

2.焊接材料

（1）线路施工 ①焊条电弧焊打底，采用牌号为BOHLER F OX C E L、φ3.2m m的AW S E6010焊条，填充、盖面采用牌号为BOHLER FOX CEL 85、φ4.0mm的AWS E8018—G 、E8010—P1低氢焊条。②半自动焊根焊，采用牌号为BOHLER F OX C E L、φ3.2m m的AW S E6010焊条，填充、盖面采用牌号为HOBART81N1、φ2.0mm的E71T8—Ni1药芯焊丝。③返修焊接，采用牌号为CHE557、φ4.0mm的E5515焊条或采用牌号为HOBART81N1、φ2.0mm的E71T8—Ni1药芯焊丝。

（2）场站施工 手工钨极

图4 MPS—500熊谷焊机

图5 DC400林肯半自动焊机焊机

图6 V350P林肯焊机

图7 WSM—160直流逆变氩弧焊机

表5

表6

四、结语

榆济管道工程累计焊接83592道口，射线检测83592道口，一次合格82898道口，一次合格率为99.17%。超声波检测27903道，合格27900道，一次合格率99.99%。施工中未发生质量氩弧焊的焊材选用如表5所示。氩电联焊的焊材选用如表6所示。安全事故，投产试运一次成功，截止目前一直安全平稳运行。20140518