談管線在線帶壓焊接

陳代雙李良倫 王禮梅 黃 斌

（重慶長發(fā)石油天然氣安裝工程有限責(zé)任公司 重慶）

管線是煉化裝置的重要組成部分，因管線內(nèi)輸送的介質(zhì)不斷流動，以及腐蝕、沖刷、振動等因素的影響，異徑管段上改變方向的彎頭及三通處以及管道的焊縫上經(jīng)常會發(fā)生泄漏。當(dāng)發(fā)生泄漏而管線不能單獨停運，又無法使用帶壓堵漏時，為了裝置不停產(chǎn)，采取對穿孔薄弱區(qū)域外加套管的全包容在線帶壓焊接方式進(jìn)行處理。

一、管線在線帶壓焊接的要求

管線在線帶壓焊接是對正在使用的管線進(jìn)行施焊，要求焊縫牢固，焊接后保證管線內(nèi)介質(zhì)不會從焊接處泄漏，保證母管線焊接處壁厚能承受管內(nèi)介質(zhì)壓力。管線在線帶壓焊接需要確定幾個參數(shù)。

1.最小壁厚

作為正在使用中的管線，管內(nèi)有各種介質(zhì)，具有一定壓力，管線要有一定壁厚才能承受相應(yīng)壓力，可以通過公式δ最小=PD/2［σ］t計算最小需要的管線壁厚。式中P是介質(zhì)壓力，D為管線直徑，［σ］t是管線材料的屈服應(yīng)力。

2.管線焊接的熔池深度

熔池深度是指焊接時管線管壁熔化的深度，可以通過公式H=Km×I計算，式中H熔池深度，Km系數(shù)，I為焊接電流。系數(shù)Km與焊條直徑、焊接電流、焊接速度和焊接層數(shù)4個焊接工藝參數(shù)有關(guān)，為了達(dá)到管線在線帶壓焊接的要求，可以確定參數(shù)如下：

焊條，為防止燒穿和減小溶池深度，第一層選直徑2.5 mm焊條。焊接電流，第一層控制在75～100 A，本例選擇80 A。焊接速度，適中。焊接層數(shù)，3層。取Km=2 mm/100 A，則H=1.6 mm。

3.管線實際壁厚及在線帶壓焊接的富裕量

管線在線帶壓焊接的焊接處實際壁厚可用超聲波測厚儀測出，取在整個環(huán)行上測量的最小值為管線實際壁厚δ0，管線帶壓焊接的富裕量δ=管線實際壁厚δ0-熔池深度H-δ最小，當(dāng)δ＞0時，該管線可以進(jìn)行在線帶壓焊接。

二、套筒堵漏的方式

套筒堵漏法一般采用直徑較泄漏母管直徑大50 mm的一直管段，兩端加封頭制成一筒體，將此筒體打孔、剖開，安裝閥門引流，讓筒體包住泄漏母管，然后進(jìn)行焊接。根據(jù)母管泄漏點的大小和母管泄漏附近壁厚的不同，可分為縱剖套筒和橫剖套筒兩種。

1.縱剖套筒

如圖1，在筒體兩封頭的中心部位開孔，開孔直徑大于泄漏母管直徑3～5 mm；將筒體沿長度方向?qū)ΨQ剖開，在其中的一半上開孔安裝閥門（保證泄漏介質(zhì)能順利地排除而不影響施焊）。補(bǔ)漏時，將筒體的兩部分對扣在泄漏點處，閥門打開，使泄漏點處介質(zhì)自閥門出口噴出，焊接筒體及筒體與母管結(jié)合部位，焊牢后關(guān)閉閥門。縱剖套筒多適用于泄漏缺陷為細(xì)長的裂紋且泄漏點附近母管管壁偏薄的情況。

圖1 縱剖套筒

2.橫剖套筒

與縱剖套筒不同之處是將筒體中部開孔后沿徑向剖開，在筒體封頭上安裝閥門，使用方法如圖2。

圖2 橫剖套筒

套筒堵漏法適用于159 mm以下各類管道的點狀、裂紋泄漏，焊接時電弧不加熱泄漏區(qū)域，操作性好，適應(yīng)性強(qiáng)，不會造成泄漏點因焊接加熱時出現(xiàn)擴(kuò)張。

三、施工作業(yè)及風(fēng)險控制

1.施工作業(yè)

（1）清楚掌握管線內(nèi)的介質(zhì)種類、性質(zhì)、溫度和壓力等級，壓力越高，焊接難度越大；了解管道的周圍環(huán)境。泄漏的介質(zhì)不能為易燃、易爆及有毒、有害物品；觀察泄漏管道周圍是否存在輸送易燃、易爆及有毒、有害介質(zhì)的管道，如果存在，焊接時必須小心謹(jǐn)慎；了解管道所處的空間位置，如高空、地溝、墻角。高空應(yīng)該注意是否有掛安全帶的位置，遇到意外能否順利回到地面、脫離現(xiàn)場；在施焊時能否避開管道中噴出的水；地溝則應(yīng)觀察是否可以打開1 m×2 m的天窗，有利于通風(fēng)和逃生。

（2）根據(jù)現(xiàn)場情況（泄漏的位置、泄漏點的大小及長度、母管的壁厚、焊接位置及焊接難易程度等）選擇相應(yīng)的套筒方式。

（3）焊接位置必須先進(jìn)行超聲波測厚，經(jīng)過計算后根據(jù)測定的壁厚確定能進(jìn)行施焊的位置，從而預(yù)制套管的長度。

（4）引流管和套管材料必須與母管相同，焊接材料與母管焊接材料相同。焊接前對材料的焊接性進(jìn)行評估，同時要充分考慮設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)參數(shù)對焊接性的影響，最大程度上保證今后的操作安全。對于淬硬傾向大、易產(chǎn)生裂紋的材料不易使用帶壓焊接。

（5）焊接時應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場選擇焊接方式，盡量采用平焊和橫焊，由此降低焊接難度，提高焊接質(zhì)量；如不可避免地采用全位置焊接，應(yīng)選用實際操作經(jīng)驗豐富的焊工進(jìn)行焊接。

（6）焊接工藝參數(shù)必需嚴(yán)格控制。焊接電源采用直流、交流均可，一般采用直流正接法；焊接電流根據(jù)介質(zhì)不同而有所不同。焊接蒸汽、空氣等氣體壓力介質(zhì)時，電流較平時焊接母材時高10～20 A；焊接管內(nèi)介質(zhì)為水等液體管材時，電流較平時焊接母材時高10～25 A；

焊接層數(shù)為多層單道焊，通常為3層，即打底、填充、蓋面各一層。打底采用直徑2.5 mm的焊條，保證能焊透。填充采用和打底一樣的焊材和電流，但運條時，焊條在縱向移動時還應(yīng)該橫向擺動，擺動幅度超過打底焊縫的寬度。蓋面時可以采用直徑3.2 mm的焊條，蓋面寬度超過坡口2～3 mm，運條速度和擺動速度應(yīng)該均勻，從而形成整齊、美觀的焊縫。

2.風(fēng)險控制

（1）施焊人員必須取得焊工操作資質(zhì)，持證上崗。

（2）動火作業(yè)人員必須嚴(yán)格辦理動火作業(yè)票，并對相關(guān)操作要求清楚明了，并嚴(yán)格執(zhí)行。

（3）介質(zhì)為有毒、有害或者易燃易爆品時，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)和現(xiàn)場監(jiān)測，防止泄漏。

（4）動火施工人員要站在焊接部位的上風(fēng)向，并佩戴空氣呼吸器或長管呼吸器，以防不測。

（5）對可能出現(xiàn)的險情應(yīng)充分估計，并熟悉相應(yīng)的應(yīng)急處置措施。

（6）監(jiān)護(hù)人員必須責(zé)任心強(qiáng)，技術(shù)水平高，熟悉現(xiàn)場情況及各項安全注意事項，嚴(yán)格監(jiān)督各項安全措施實施到位，對突發(fā)險情能及時正確處理。

（7）在高溫高壓的管道及對其他泄漏點施焊中，要考慮現(xiàn)場環(huán)境布局問題，假如空間狹窄，必須搭造安全通道。在泄漏部位加套管焊接操作中出現(xiàn)突發(fā)事件時，焊工及監(jiān)護(hù)人員應(yīng)迅速從可靠的安全通道逃生。焊工必須做好防燙傷、防觸電等安全措施。

四、效果

套筒堵漏法相比直接補(bǔ)焊、鉚焊、螺栓補(bǔ)焊法，具有更強(qiáng)的操作性和可靠性且方法簡單、安全。套筒堵漏法已經(jīng)在天然氣凈化裝置的水、蒸汽、空氣等不同場合下進(jìn)行了運用，并取得成功。有效減少了裝置、設(shè)備停運帶來的損失。

套筒堵漏法對管道穩(wěn)定性影響最小，焊接電弧不直接加熱泄漏點，可操作性強(qiáng)，安全可靠性較高。套筒堵漏采用的鋼材和焊接材料，必須根據(jù)泄漏部件的工作溫度和工作壓力進(jìn)行強(qiáng)度核算，以保證其工作性能。在線堵漏工作是在非正常工作情況下采用的特殊焊接措施且需要避免停產(chǎn)，不能與正常情況下的焊接相提并論，如焊接條件、焊接規(guī)范、焊接質(zhì)量等。例如，由于受汽水影響，焊接質(zhì)量不能保證長期運行使用時，應(yīng)加強(qiáng)對焊接堵漏工件的監(jiān)督檢查工作，并利用設(shè)備停運機(jī)會進(jìn)行徹底處理或更換。套筒堵漏法在天然氣凈化裝置中已發(fā)揮了很大作用。