压力管道焊接质量控制与监督

张晓鹏，饶旻久，梁 鹏

中国石油长庆油田分公司技术监测中心 （陕西 西安 710018）

压力管道属于特种设备范畴，用于输送一些可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的特殊物质。压力管道在石油天然气行业发挥着举足轻重的作用，其安装质量的优劣直接影响着管道的运行安全。压力管道安装工程质量控制的核心就是管道焊接。由于油气田管道项目具有建设周期短、管道压力高、施工环境差、管材种类多、验收标准高等特点，给管道焊接质量控制与监督管理带来了难度。针对压力管道材质的焊接性能与施焊环境，制定相适应的焊接工艺评定，充分掌握焊接母材的性能，确定影响性能的因素、制定预控措施，严格控制关键工序，落实工艺纪律，保持可能产生的接头完整性缺陷和接头的使用性缺陷始终处于可控范围内。

1 现状分析

1.1 焊接设备与材料

1.1.1 焊接设备

油气田压力管道建设属于野外施工，主要表现在施工现场不固定、施工环境复杂、施工条件差、焊接操作位置多变等方面，焊接设备需要随着作业地点的改变不断移动，这就对焊接设备的质量、体积、抗震等方面有所要求。油气田管道建设多采用20#钢、L245、L360等材质，管道焊接施工中使用的焊接设备主要适合于纤维素焊条、低氢焊条和自保护药芯焊丝的逆变式直流电源。压力管道焊接所用焊接设备是否完好，能否达到规定的性能参数，对焊接接头质量有较大的影响。设备应由专人保养维修，电流表和电压表应在检定有效期内。从现场质量监督检查发现，大多数施工单位使用焊接设备完好率差，不能准确地控制焊接过程电流和电压参数，保证焊接质量。

1.1.2 焊接材料

焊接材料应符合设计及标准规范要求，焊接材料进场验收主要查看包装外观、质量证明书、检验报告，并核查制造标准、检验项目、性能参数等是否满足使用要求。焊材管理员定期检查并记录库房干湿度，并对焊材的保管、烘干、发放与回收做好详细记录，确保焊接材料的正确使用，防止错用现象发生。从现场质量监督检查发现，油气田管道施工中焊接材料多数管理混乱，存在未经验收使用于工程，使用部位不清，质量证明书检验项目缺项，制造标准过期，焊接材料识别标志模糊，焊接材料未按标准检验，无烘干、保管、发放与回收记录等问题。

1.2 组对方式

管道组对的坡口型式、焊接位置、组对间隙、错边量等应符合焊接工艺规程要求。国家标准GB 50369—2014《油气长输管道工程施工及验收规范》、GB 50819—2013《油气田集输管道施工规范》、GB 50540—2009《石油天然气站内工艺管道工程施工规范规定（2012版）》[1]规定，压力管道组对应采用对口器，但油气田集输管道多为Φ22 mm～Φ219 mm小口径管道，无法采用管道对口器时，现场管道组对应采用定位焊。目前，Φ219 mm以下管道组对时，现场基本采用点焊组对，且点焊位置分布不均，易造成根部裂纹、夹渣以及焊缝应力集中，焊接工艺规程无定位焊组对及定位焊长度与厚度要求等问题。

1.3 焊接工艺评定报告

焊接工艺评定报告内容应齐全，至少包括：焊接方法、接头形式、母材牌号及类（组）别、焊接材料、焊接位置、预热及热处理等，焊接工艺规程是根据焊接工艺评定报告，并结合工程实际制定的指导管道焊接的技术文件[2]。油气田压力管道焊接方法大多为氩弧焊+手工电弧焊或氩弧焊。施工现场采用的焊接工艺规程存在未按管道壁厚、材质类（组）别、焊接位置等编制要求，焊接电流、电压及焊接速度等参数范围不能有效指导焊工操作，焊接工艺评定采用的标准不符合设计文件要求，焊接工艺规程无支持的焊接工艺评定报告，焊接工艺评定未向监理报审等情况。

1.4 预热与层间温度控制

压力管道安装多处于野外，温度、湿度多变，焊缝周围温度分布不均匀，焊接热影响区易产生淬硬的马氏体组织，焊缝金属脆性变大。焊前预热可以消除焊口周围湿度，减少坡口两侧母材与焊缝区的温差，最大限度的缓解由于温度变化引起的焊缝应力集中，提高焊接质量。压力管道焊接多数为多层焊，多层焊应连续施焊，但现场常遇有中断施焊情况，必须采取适当的保温预热措施，焊接时重新预热至焊接工艺评定规定100～120℃[3]。从现场质量监督检查发现，多数施工单位压力管道焊接存在焊前未预热，施焊中断层间焊道未加热，加热器具、温度仪现场未配备等问题。

1.5 焊缝质量检验

压力管道焊缝的外观质量应符合相应的标准规范规定，油气田管道焊缝质量检验，标准及设计文件对焊缝外观质量与无损检测比例、方法、合格等级有明确要求，且焊缝无损检测应在外观质量检验合格后进行。从现场质量监督检查发现，焊缝质量检验存在焊缝外观质量未验收即委托无损检测、无损检测抽检比例与方法不具有代表性和覆盖面等问题。

2 质量控制

2.1 管道组对

管道组对是保证焊接质量的关键工序，对于油气田小口径集输管道、工艺管道，不能采用内、外对口器组对的管道焊口，应采用定位焊进行组对。定位焊应由焊接同一焊口的焊工进行施焊，所用焊材与正式根焊焊接相同，工艺条件与正式焊接相同，定位焊的焊缝长度为6～20 mm、点数2～4点，且焊缝厚度不超过壁厚的2/3[4]。组对定位完成后应按焊接工艺规程对组对间隙、错边量、平直度等进行检查，以保证定位焊缝无裂纹、气孔、虚焊等缺陷。

2.2 管道焊接过程控制

1）焊工应取得国家相应部门颁发的特种设备操作人员资格证书，方可从事工作范围与资格证项目相符的作业，并经上岗考试合格后方可作业。

2）焊接设备的性能应满足焊接工艺要求，并具有良好的工作和安全性能。焊接设备的电流表、电压表等仪器仪表，以及规范参数调节装置应当定期检定和效验。

3）焊接用气体、焊丝、焊条等焊接材料使用前应当进行检查和验收，除了满足焊接工艺规程外，还应有必要的质量证明及相应工艺性能和力学性能的复检报告。

4）管道焊接前，应根据评定合格的焊接工艺评定报告和工程实际编制焊接工艺规程，焊接工艺规程是指导焊工按照所规定的焊接方法、焊接材料、组对参数、接头型式、工艺参数及预热措施等操作，且应具有可操作性。在焊接过程中，每个焊道施焊工艺参数应由质检员做好记录，每个焊道施焊完，应进行打磨清理，层间温度满足焊接工艺评定报告规定温度，且预热范围应为坡口中心两侧各不小于25 mm[5]。在整个焊接过程中，只要能保证被焊区域的足够温度（包括采取的焊前预热、层间加热、缓冷等手段），就可顺利地进行焊接，获得合格焊接接头。

5）施焊环境对焊接质量有直接影响。对施工现场的焊接环境应当进行严格控制。当施焊环境区域处于风速超标、雨雪天气、大气湿度超过90%、温度低于焊接工艺评定规定温度时，应采取有效保护措施，保证焊工技能操作不受影响。

2.3 管道焊缝检验

2.3.1 焊缝外观检查

焊缝表面质量的检验应在无损检测与管道试压前进行100%的外观检查。外观质量应采用焊缝检验尺进行测量并符合GB 50819—2013《油气田集输管道施工规范》、GB 50540—2009《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》、GB/T 31032—2014《钢质管道焊接及验收》等标准的具体要求。外观合格的标准焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷。

2.3.2 无损检测

焊缝无损检测应在外观质量检查合格后进行，无损检测人员应按检测指令对焊缝进行检测。无损检测方法的选取、检测比例及特殊焊口（穿越、连头及弯管弯头焊口）检测覆盖面、合格等级等应符合有关施工规范标准及设计文件要求。当采用射线检测方法抽检时，应对每一个焊工或流水作业组每天施焊焊缝按比例进行抽检，固定管口的抽检不得少于一个焊口，抽检的焊口应由监理工程师在现场指定。无损检测报告内容应与实际相符，无损检测报告应及时出具，且应符合标准规范要求。检测结果应符合所执行的标准规定，质量监督抽查数量应符合《石油天然气建设工程质量监督工作程序》有关要求，核查检测工作的准确性。

2.3.3 最终检验

最终检验是在压力管道所用材料的检验、试验已完成，管道安装的工序检验、试验已完成，合格且资料齐全，符合要求后的前提下进行。压力管道安装完毕后，经强度试验和严密性试验合格，并按照标准规范完成相应试验记录，并经监理签认。

2.3.4 焊缝返修

焊缝返修应由具有相应施焊项目的合格焊工，按无损检测通知单、焊接返修工艺规程进行返修，根焊焊缝同一部位不超过1次，其他焊缝同一部位的返修不得超过2次。返修前，焊接技术员会同质检员、施焊焊工，分析焊缝缺陷产生原因，编制返修工艺卡。返修过程中，质检员要做好详细的现场返修记录。

3 质量监督

3.1 焊工管理

对压力管道焊工管理，施工单位应对每名焊工建立焊工档案，并根据施工动态及时更新、跟踪、记录每名焊工的施焊时间，上岗考试、取证复证时间与操作项目、中断焊接时间和焊接工艺纪律等情况，定期统计焊工焊接一次合格率的监督力度，确保焊口的可追溯性。对于现场焊接操作人员，随身携带焊工证件，定期抽查焊工是否有超资格作业现象，对超资格焊接的焊口进行100%RT与UT检测，并列入黑名单管理。

3.2 焊材管理

注重焊接材料的采购、进场验收、储存及使用前的报批等管理，加大对焊丝、焊条、焊剂的抽检力度，并核查焊接材料的质量证明书与检验报告中化学成分和力学性能的参数。同时，监理工程师应对进场焊材严格做好平行检验，杜绝以次充好与未达到设计文件和质量验收标准的不合格材料进入施工现场。

3.3 焊接工艺评定

对焊接工艺评定的覆盖范围、评定标准及评定报告的编制、审核及报验等环节、焊接工艺执行情况进行监督检查，并核查焊接工艺评定单位的能力、借用评定报告的授权书、焊工施焊项目。

3.4 焊接过程监督

对施工过程焊接工艺纪律的控制，焊接工艺规程的执行，焊缝外观质量和内在质量进行监督抽查。焊缝外观质量监督抽查比例应为0.5‰，且应具有覆盖性，重点抽查连头口、死口、与管件相连的焊口等特殊口，核查无损检测抽查时机、比例及检测委托是否符合规范要求。

4 结束语

通过对压力管道焊接质量控制与质量监督的现状分析，从管道组对、管道焊接过程控制、焊缝外观检查、无损检测、焊缝返修、焊缝检验等方面进行了质量管理方法的探索，提出了相应措施。结合对施工与监督管理方法的总结，形成了压力管道焊接质量控制的管理经验，可为今后压力管道施工与监督起到一定的借鉴作用。