高寒地帶長輸管道冬季焊接施工

王 凱 張 李 程勝霞 張永康 王溫溫

河北華北石油工程建設有限公司 河北任丘 062552

高寒地帶長輸管道冬季焊接施工

王 凱 張 李 程勝霞 張永康 王溫溫

河北華北石油工程建設有限公司 河北任丘 062552

蘭州—銀川輸氣管道工程第2A單元所處位置海拔2450m，管道施工期間，環境最低溫度達到-25℃，管道鋼管材質為X 70鋼。工程施工過程中，施工人員和技術質量管理人員通過摸索、總結和對比，從控制焊接施工的小環境溫度、加強環境參數檢測、落實焊道焊后保溫緩冷等幾方面著手，制定了一套行之有效的冬季施工措施和操作程序，很好地解決了高寒地帶冬季施工如何保證焊接質量的技術難題。

長輸管道 低溫環境 焊接施工

近年來，隨著我國工農業生產對油氣資源的需求大幅度增加，配套的油氣長輸管道安裝工程應運而生。長輸管道具有距離長，管道沿途經過地理環境復雜，施工周期長的特點。在長輸管道的敷設安裝過程中，由于油氣源產地不同，管道走向各異，管道施工過程中難免遇到高寒地帶和冬季低溫環境，所有這些環境，嚴重制約了管道焊接施工的有效工期和施工質量，不僅延長了工程整體工期，同時也為管道冬季施工質量保證提出了一大難題。以華油工建蘭州—銀川輸氣管道第2A單元施工過程的管理經驗為例，對長輸管道在高寒地帶冬季施工如何控制焊接質量作介紹。

1 發展前景

隨著國內國際石油天然氣工業市場的高速開發，以及國內長輸管道建設隊伍的進一步成發展壯大，我們的管道施工隊伍承攬的工程地域范圍將會更廣，氣候環境將會更加復雜，伴隨而來的施工難題和挑戰將會更多，在這當中，遇到高寒地帶和冬季低溫環境施工在所難免。高寒地帶管道的焊接施工，對于我們國內管道隊伍來說，沒有太多的類似工程施工經驗，蘭銀管道2A單元工程施工，給我們提供了一個較好的高寒環境，通過本工程冬季焊接施工，我們總結出了一套較為完善的高寒地帶冬季施工經驗，對于將來類似工程施工具有一定的指導價值。

2 工程概況

華油工建蘭銀管道2A標段線路工程工作量共計30km主線路其他附屬工程，管道規格為Φ610×8.8及Φ610×11，鋼管材質為X 70鋼；包括45個熱煨彎頭安裝，243個冷彎管制作、安裝，3處季節性河流穿越，4次西部管道穿越，2次201省道穿越以及4#分輸閥/5#截斷閥室安裝工作。

本工程施工地段處于甘肅省北部,管道沿線斷續通過丘陵及丘間谷地,管道所處地段海拔高度在2100～2420m之間,施工作業帶處于丘陵背陰面,工程于2006年11月開工,恰逢當地環境最差時段，早晚氣溫在-25℃左右,最大溫差達到35℃，施工作業環境十分惡劣。

3 管道低溫焊接施工制約因素分析

（1）環境溫度較低，施工人員作業環境惡劣，影響焊接工人技術水平的正常發揮；

（2）在低溫環境中，焊道預熱溫度難以保證；

（3）低溫環境中，焊接后焊道溫度迅速下降，影響焊口內在質量。

4 冬季焊接施工措施

針對以上冬季施工的各種制約因素，分析施工現場實際情況采取相應的防護措施，有效地確保了焊接質量，施工效率得到明顯提高。

首先，針對環境溫度較低，施工人員作業環境惡劣這一情況，為每個焊接機組配備保溫防風棚4個，替換非冬季施工防風棚，焊接人員施工時能夠處于一個相對封閉的小環境中，不受外界風雪天氣影響。另外，每個保溫棚內配置1k W碘鎢燈2臺、投光燈1套。施工實踐證明，采取這一措施后，結合管道焊口預熱余溫，保溫防風棚內的平均溫度能達到20℃，而且，碘鎢燈和投光燈同時增加了保溫棚內的照明，解決了冬季早晚光線較弱，保溫棚內焊接、清根能見度低的缺點。以上這些措施，為焊接工人以及焊道清根打磨人員在寒冷低溫的大環境里創造了一個常溫小環境，杜絕了因低溫焊接環境對焊接工人造成的手法變形，從而有效地提高了管道焊接質量和施工效率。

其次，在低溫環境中，焊道預熱溫度以及焊道層間預熱溫度難以保證。根據《蘭—銀焊接工藝規程》的相應指標，焊前預熱溫度：≥100～150℃，層間預熱溫度：≥80～150℃，要達到這一參數要求，主要存在兩方面困難：

（1）液化氣在-25℃的自然環境中大部分處于液化狀態，加熱用的火焰烤把火力強度得不到使用要求，焊口焊前預熱溫度無法得到焊接工藝規程的要求；

（2）在自然低溫環境中，焊口得到預熱溫度后，由于熱量的迅速散失，使得每道焊口后期焊接部分實際預熱溫度已經遠遠低于焊接工藝規程要求溫度。

針對第1種情況，我們從源頭出發，對液化氣瓶采取安全加熱措施：結合以往常溫施工環境經驗，首先采用防火石棉布將液化氣瓶包裹起來。然后，選用適當功率的電伴熱帶均勻纏繞在液化氣瓶體上。最后利用保溫材料將瓶體包裹起來，利用移動電站對伴熱帶進行供電。實踐證明這一加熱措施效果十分理想。

對于第2種情況，由于我們人為的在保溫防風中制造了一個小的熱場，預熱溫度迅速下降的問題已經得到了有效地解決，如果個別溫度下降過快，低于超過焊接工藝規程允許范圍的，可以局部重新加熱。

另外，在低溫環境自然中，管道焊接完成后，焊道溫度迅速下降，影響焊道內晶相組織正常結構。

管道焊接完成的瞬間，溫度相對較高，焊道內部金屬組織結構正在成型，如果此時溫度迅速下降，焊道內部將會形成晶粒粗大的馬氏體組織，鋼材脆性增大，嚴重影響后期使用壽命。

根據工程施工工序安排，管道焊接完成后，保溫防風棚就要撤離這一焊道，轉入下一道焊口的焊接施工，焊接完成后的高溫焊口將暴露在低溫環境中。根據以往常溫環境中的管道施工經驗，焊口在常溫環境中的自然冷卻時間為2h，為了保證管道焊接質量，應該確保低溫環境中的焊口緩冷時間為2h，根據實際焊口焊接速度和緩冷時間，為保證焊道層間溫度和焊后緩冷效果，每個機組配備25套石棉防雨保溫被在焊接過程中循環使用。確保每道焊口焊接完成后第一時間在保溫棚內加上保溫被，每道焊口溫度達到自然環境溫度后才能進行拆除。

5 低溫焊接效果分析

在施工過程中，由于施工現場采取了防風保溫措施，為焊接施工創造了良好的施工環境，管道焊接外觀質量及內在質量都得到了有效保證，焊接一次合格率達到99%。

6 需要進一步克服和完善的地方

蘭銀管道2A單元線路工程冬季施工，制定了一套較為細致的施工方案，最后雖然取得了較好的施工質量和較高的工程效率，但同時也還存在一些問題，主要表現在：在低溫環境中，焊接設備發動困難，設備空轉預熱影響設備的使用壽命。另外，高寒地帶施工預熱和層間加熱使用的液化氣用量大大增加，在一定程度上增加了工程施工成本。所有這些問題需要在以后的研究中進一步加以克服和完善。

7 結束語

隨著長輸管道工程建設高峰期的到來，冬季或是高寒地帶管道焊接作為一個新的技術課題擺在了所有管道人的面前，我們只有從理論和實踐兩方面同時著手，從保證管道焊接內在質量所需要具備的各種外在因素著手進行分析研究，制定出一套有效的施工措施，才能確保管道工程施工的順利進行，才能更好地推動我國管道建設事業的進一步發展。

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1672-9323（2012）05-0083-02

2012-07-09）