工藝系統(tǒng)移交后閥門更換焊接及防異物控制措施

付吉哲

上海核工程研究設計院有限公司（200233）

0 前言

我國某大型電力項目現(xiàn)場在對一臺機組工藝閥門進行密封試驗過程中，發(fā)現(xiàn)閥門出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。拆解檢查發(fā)現(xiàn)，閥體密封面上有兩處裂紋，該裂紋是造成閥門內(nèi)漏的原因。閥門密封面裂紋產(chǎn)生的原因，該裂紋是由堆焊層存在的孔洞以及堆焊產(chǎn)生的殘余應力共同作用形成的，孔洞形成判定為焊接氣孔。焊接過程形成氣孔的主要原因為焊前焊表面清潔度不足而未及時發(fā)現(xiàn)并處理，待焊接閥門尺寸均為兩寸及以下閥門，待焊表面尺寸較小，且屬于深孔堆焊，焊接過程中母材表面對保護氣體托持作用較差，容易造成焊縫[1-2]。

在現(xiàn)場排查中發(fā)現(xiàn)，使用相同焊接規(guī)程堆焊的個別閥門堆焊層也產(chǎn)生裂紋。因此現(xiàn)場根據(jù)實際情況對近200臺使用相同工藝的同型號閥門進行更換，由于涉及更換閥門均已驗收移交，且周圍物項均已安裝完畢，所在位置存在施工空間狹小、登高作業(yè)、物項拆除等施工條件限制，需完成閥門拆除和二次安裝施工。同時確保施工期間的環(huán)境及清潔度受控，閥門焊接及防異物工作復雜、難度較高，現(xiàn)場更換工作中需重點關注閥門焊接及防異物控制管理，確保閥門安裝質量及管道清潔度要求。

1 閥門更換流程簡介

1.1 現(xiàn)場試壓

閥門進場后需先進行水壓試驗，測試閥門的密封性能。安裝前檢查閥體沒有氣孔、砂眼、裂紋和銹蝕；閥桿沒有彎曲、銹蝕現(xiàn)象，閥桿螺紋光滑、整齊無斷絲；壓蓋配合良好，手輪轉動靈活，無卡澀；墊片、填料、螺栓、螺母等齊全，無缺損；法蘭密封面沒有劃痕、麻坑等影響密封的缺陷。

1.2 閥門更換流程

1.2.1 先決條件檢查

復核和檢查先決條件，待先決條件滿足后，方可進行后續(xù)施工。

1.2.2 劃切割線及見證

對重新采購已檢驗合格的閥門尺寸進行測量，根據(jù)實物閥門的尺寸核對現(xiàn)場的切割尺寸，并確定對應管道的修改尺寸。根據(jù)更換新閥門實際測量數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場管道進行切割線劃線，經(jīng)檢查確認閥門切割線后再進行下一步施工工作。對于閥門先切割、后到貨的情況，切割前需得到認可，根據(jù)閥門到貨后尺寸進行管道修改，必要時更換管道以滿足安裝要求。

1.2.3 切割及坡口打磨

閥門切割前應先做好邊界隔離，避免切割碎屑掉入管道或設備中，切割時根據(jù)切割線直接進行切割。對管道和重新供貨閥門進行坡口打磨，符合焊接條件。

1.2.4 焊口組對

組對時應符合介質流向，閥桿安裝方向與圖紙上說明的方向一致。閥門下部焊口與儀表管相連。為了提高焊接質量，先將儀表管拆除，對下部焊口進行預制，完成后再進行上部焊口的組對及焊接。

1.2.5 焊接及NDE

焊接工作應按照工藝過程開展，焊前、焊后需進行熱處理的閥門按設計要求進行，并按照設計文件要求開展無損檢測工作。

2 閥門施工難點及注意事項

2.1 施工空間限制

由于現(xiàn)場大宗材料已基本安裝完成，所以閥門安裝有效施工空間較小，坡口加工、焊接等工作空間不夠，與閥門相連接管道均已安裝完成，管道不易調整，導致坡口加工、管道清潔、組對、焊縫充氬等施工難度增加，施工工效降低。進入受限空間前需對受限空間內(nèi)氣體進行檢測，同時采取通風或排風措施進行新鮮空氣補充。受限空間作業(yè)時每30min對受限空間內(nèi)氣體進行1次檢測，若發(fā)現(xiàn)結果不能滿足作業(yè)要求時，應退出受限空間，并采取通風或排風措施補充新鮮空氣。

2.2 清潔度及防異物控制困難

由于項目已完成管道沖洗，因此閥門更換時需要防止切割、打磨時的金屬碎屑以及其他可能出現(xiàn)的異物進入管道。

在施工前應將原材料上的污染物清理干凈，在每一道工序前都進行清潔（可采取擦拭或空氣吹掃等方法），確保最終的清潔度滿足要求。對于安裝過后和未安裝的管道均應采取措施將污染控制在最小。切割及坡口加工閥門過程中鐵屑和施工異物可能會進入管道，為了確保管道清潔度，在閥門割后立即對管道口進行清理，并使用吸塵器清理。施工人員不在管道口施工位置時，管道敞口需用白布+管帽（或者三防布）封堵，并對管帽進行剛性固定，防止脫落。對于閥門切割后短時間無法進行閥門回裝的敞口處，在驗證清潔后用不銹鋼板進行點焊封堵，管道坡口加工前應在管道內(nèi)部進行封堵，在組對前對管道清潔度再次檢查（可使用內(nèi)窺鏡檢查）。

2.3 組對、充氬困難

由于所有管道均已安裝完成，所以閥門更換需要將原閥門切除，然后再更換新閥門。閥門切除后所有管口均不可調節(jié)，且閥門組對后焊縫無充氬位置，所以導致施工難度增大、焊縫存在不合格返修風險較高[3]。根據(jù)閥門的位置及連通情況，可采用水溶紙和管線上的閥門兩種方式建立氬氣室。

3 焊接及防異物控制措施

3.1 焊接要點

3.1.1 焊接閥體溫度控制

焊接過程中，應在距離焊接尾端或者閥門分叉區(qū)域一定距離，選擇兩處地方監(jiān)控閥體金屬溫度。焊接時閥門可粘貼溫控標簽，便于直觀觀察閥體溫度變化，溫控標簽的使用應符合相關要求。焊接層間溫度應不超過閥門生產(chǎn)廠商的要求或其他技術文件要求。當閥體溫度在20℃時，對焊工進行預警，停止焊接，并冷卻閥門，在溫度回落后再焊接。閥門焊接時只允許一次焊接一端，閥門一端焊接完成后再焊接閥門的另外一端，閥門兩端不允許同時焊接。

將閥門焊接到管道上的過程中，要防止任何電弧接觸底座和閥芯之間的區(qū)域。所有焊接連接的閥門在焊接作業(yè)時地線只能搭在離焊口最近的管段上，電流不允許經(jīng)過閥體，同時在焊接作業(yè)引弧時應首先從管道一邊起弧。閥門安裝應按照設計圖紙及供應商的安裝指南進行。閥門安裝前，需做好標識并確認方位，介質流向與管道系統(tǒng)介質流向方向一致，并檢查所有構件的安裝間隙。焊接操作過程中，除止回閥和安全閥之外的閥門應至少打開10%。

對于對接焊口，管道在焊接過程中，焊接端部的中心偏差應不超過設計要求值。當超過設計值時，應在內(nèi)部進行修正使其趨于平齊，但修整后不應使管道的壁厚小于最小設計壁厚。對于承插焊接，焊接裝配前應在對接端預留一定間隙。

3.1.2 焊接充氬室建立

閥門充氬困難，需采用水溶紙或閥門抽芯兩種方式建立氬氣室。由于閥門所在系統(tǒng)內(nèi)的介質類型均屬于液態(tài)，使用水溶紙。使用水溶紙建立氬氣室，充氬效果較好，能夠滿足設計要求的氬氣濃度，保證焊縫質量。使用水溶紙過程中，水溶紙的放置距離應大于152mm，以保證水溶紙不被碳化，影響水溶紙的溶解。

3.2 防異物控制措施

3.2.1 防異物通用管理

3.2.1.1 先決條件檢查確認

確認人員數(shù)量、資質、個人攜帶物品；確認施工機具種類、數(shù)量及輔助物資統(tǒng)一存放；確認建立工作隔離、防異物區(qū)域措施完成情況。

3.2.1.2 異物控制區(qū)域內(nèi)的清理

進出防異物控制區(qū)域前，檢查攜帶的全部物品以確定是否有部件丟落.確保所有進入異物排除區(qū)域的、帶有可能松脫或者丟掉零件的工具和部件都要嚴格記錄；在開始工作前檢查并清理工作區(qū)域，以確保不會有物體落入打開的管道。同時，移除或者固定可能掉落的物體，確保清除防異物控制區(qū)域內(nèi)的所有透明塑料制品。

3.2.1.3 清理零部件

對所有的零部件在安裝前應清理其保護外罩、碎片或污物。檢修時，盡量在防異物控制區(qū)域外對新零件進行初始清理。在安裝零部件前，應對整個零部件進行目視、檢查或沖洗，以確保沒有碎片遺留在零部件內(nèi)部。

3.2.1.4 管道、閥門切割過程控制

切割前確認閥門及相連管道位置，如水平、垂直、傾斜方向，根據(jù)具體方向采取控制措施。切割時注意，防止切割碎屑飛濺至隔離區(qū)之外。為防止切割碎屑進入管道系統(tǒng)，及時清理作業(yè)區(qū)內(nèi)異物。閥門拆除后，需針對不同清潔度要求進行防異物封堵包裹。

需要切割儀表管、管道及單體設備時，應使用儀表管切割器、管道切割機或便攜式車床，最大限度地減少進入系統(tǒng)的金屬碎屑。

3.2.1.5 管道、閥門坡口或端部修口過程控制

無論水平、垂直、傾斜方向管道，閥門坡口或端部修口必須使用無絨棉布塞堵管道或閥門端口，塞堵深度以50～100mm為宜，棉布需使用繩索系牢，防止脫落。棉布使用需記錄、確認移除。棉布使用前后需對管道或閥門口可達區(qū)域進行清潔處理，并目視、記錄。對于目視仍發(fā)現(xiàn)有異物的情況，使用吸塵器再次清除異物，并再次進行目視檢查，直至異物清除完畢，目視合格（目視可以借助內(nèi)窺鏡）。對于目視檢查始終存在疑問的情況則做管道沖洗，確保工藝系統(tǒng)的清潔。對于閥門切割后無法及時回裝新閥門的情況，需使用與管道材質相同或相近的鋼板臨時焊接對稱兩點封堵管道端部，防止異物進入。

3.2.1.6 管道、閥門組對、焊接過程控制

組對、焊接前確認閥門和管道內(nèi)外部清潔度，清潔度檢查按管道清潔度要求進行，并記錄。組對、焊接時注意周邊是否有異物及工機具落入系統(tǒng)內(nèi)，造成防異物失效。焊接完成后清理場地、清查各項記錄完整有效、清點機具及個人用品。閥門組對前，需通過內(nèi)窺鏡對管道內(nèi)清潔度進行檢查，合格后才能消點，然后開始焊接。

3.2.2 水平管道防異物管理

3.2.2.1 承插焊切割、坡口或端部修口過程控制

焊縫去除時打磨片平行于管道方向，禁止垂直管道方向打磨，防止損傷母材或切透母材，造成管道內(nèi)部進入異物。閥門拆除后，坡口或端部修口時需先行使用管帽封堵一側管口，加工另一側管口，防止打磨異物進入未加工的管口內(nèi)。

3.2.2.2 對接焊切割、坡口或端部修口過程控制

確認管道壁厚，管道切割時使用環(huán)切方式，先行切割閥門兩側焊口，切割時留出管道根部1～2 mm的切割余量。最后一次性切除閥門兩側管道連接余量，從而減少異物進入管道內(nèi)的量。切割完成后及時清理，清除管道內(nèi)切割碎屑。閥門拆除后，坡口或端部修口時需先行使用管帽封堵一側管口，加工另一側管口，防止打磨異物進入未加工的管口內(nèi)。

3.2.3 垂直或傾斜管道防異物管理

3.2.3.1 承插焊切割、坡口或端部修口過程控制

切割前先關閉閥門。切割閥門時先切閥門下端管口，再切割閥門上部管口。焊縫去除時打磨片平行于管道方向，禁止垂直管道方向打磨，防止損傷母材或切透母材造成管道內(nèi)部進入異物。閥門拆除后坡口或端部修口時需先使用管帽封堵閥門下部管口，再加工閥門上部管口。加工閥門上部管口時先封堵閥門下部管口，防止打磨異物進入未加工的管口內(nèi)。

3.2.3.2 對接焊切割、坡口或端部修口過程控制

先確認閥門下游管道是否可以局部拆除，若條件允許需拆除閥門下游管道（如卡套連接的儀表管）。拆除管道安裝前進行沖洗或吹掃，避免異物進入管道內(nèi)。若條件不允許，則切割后使用吸塵器清除管道內(nèi)異物。切割前關閉閥門，先切閥門上部管口，再切割閥門下部管口。閥門拆除后坡口或端部修口時需先使用管帽封堵閥門下部管口，加工閥門上部管口，加工閥門上部管口時封堵閥門下部管口，防止打磨異物進入未加工的管口內(nèi)。

4 結語

工藝系統(tǒng)中管道及閥門的焊接質量、清潔度對系統(tǒng)運行具有重要意義，尤其是在系統(tǒng)移交后，需綜合考慮各類作業(yè)條件。針對批量化的作業(yè)，需制定規(guī)范統(tǒng)一的操作及管理制度。文章對閥門更換焊接及防異物控制進行了總結，重點關注更換的過程控制，提出具有針對性的管理要求，滿足了閥門更換的質量及清潔度要求，為后續(xù)類似工作的開展提供參考。