石油化工管道焊接工藝與質量管理

盧磊(國科(山東)新材料技術有限公司，山東 滕州 277500)

0 引言

我國是世界上最大的石油進口國，石油化工產業具有非常大的市場。在生產或者輸送的過程中，大多采用管道輸送，管道中的介質有天然氣、乙炔等易燃易爆的物料，具有輸送距離長、輸送量大、長時間持續輸送的特點。因此，石油化工的管道施工工程量大，管道焊接不可避免，如果不按照國家標準進行施工，很可能造成嚴重的安全事故。例如：2017 年5 月，湖北某市政安裝工程由于焊機性能與焊接管道不匹配、焊接工藝不符合要求等原因，導致在試壓實驗時焊接封頭突然脫落飛出，造成1名路人死亡；2020 年8 月，中國某工程公司在合肥市進行燃氣鑄鐵管道改造工程，在進行燃氣PE 管道試壓時，由于焊縫發生斷裂，引起管道爆裂，造成1 人死亡、2 人受傷的嚴重事故。因此，石油化工的管道焊接施工需要嚴格按照要求，遵守相關規范和標準，保證施工環境，結合石油化工輸送介質和焊接工藝要求，提出施工方案，避免發生事故。本文則主要分析目前石油化工管道焊接的主要方法，分析焊接施工可能存在的問題，然后提出針對性的解決措施。

1 焊接方法及流程

1.1 焊接方法

石油化工管道焊接的方法主要有熔化極氣體保護焊、鎢極氣體保護焊、焊條電弧焊等。熔化極氣體保護焊的熱源是工件與焊絲之間的電弧，然后融化焊絲和母材，并且在惰性氣體保護的情況下完成焊接，這樣能夠在焊接的過程中防止周圍的有害氣體影響焊接質量。這種焊接方式不適合在有風的條件下焊接，并且電弧光較強。鎢極氣體保護焊是利用鎢電極導電作用與工件之間形成電弧使金屬熔化達到焊接的目的，同時電焊炬噴射氦氣和氬氣保護電極和熔池。這種焊接方式工藝相對復雜，難以掌握，焊接效率明顯較低。

焊條電弧焊同樣以電弧作為焊接熱源，將電能轉換為焊接工件和焊條熔化的熱能，達到焊接的目的。焊條電弧焊利用焊條焊接、操作靈活、不需要復雜的輔助工具、工況適用性強、焊條能夠接觸的地方都能夠焊接等優點，是石油化工管道以及其他焊接最常用的方法之一，占焊接生產總量的60% 以上[1]。

1.2 焊接工藝

(1) 打底。打底過程是利用虛弧焊，首先從管道的底部開始最后到頂部進行焊接。焊接底縫的時候應該利用打磨機打磨出最佳的拋光斜口。底縫的焊接應該保證焊縫均勻，不能出現焊穿的問題。并且在虛弧打底之前首先檢查管道內雜質情況，保證焊氣的純度。

(2) 填充。打底施焊結束以后，就應該實施填充工作，即及時的對焊接位置的熔渣、飛濺物、灰塵等進行清理，對不合格的焊接部位應該重新焊接并且磨平。底層焊接的接頭需要和焊縫接頭錯開10 mm 的距離，中層的填充應該選擇3.2 mm 的焊條。

(3) 蓋面。焊條的型號需要根據焊縫的厚度尺寸進行選擇，并且應該錯開焊條的起弧位置和收弧位置以及中層焊縫的接頭。蓋面操作過程中需要保證完成的焊接表面平整，保證焊接位置的光滑度。焊縫的寬度應該超過坡口兩側2 mm 的距離，高度維持在1.5～2.5 mm 之間。蓋面焊接完成后應該及時清理熔渣，檢測焊接位置是否有裂紋和氣孔，保證整體的焊接質量。

2 管道焊接質量控制存在的問題

2.1 人員素質問題

石油化工管道的焊接管理主要負責人是焊接工藝主管，其次則是焊工、質量檢驗員以及無損檢測員等。隨著社會的發展，人員更替等原因，焊接管理者和焊接人員有年輕化的趨勢。這些人由于經驗不足，積累不夠，往往存在缺乏安全意識、專業技能較差等問題，使石油化工管道的焊接存在質量隱患[2]。其主要體現在以下3 個方面：

(1) 焊接責任工程師年輕化趨勢加大，部分管理人員工程經驗不足，專業知識欠缺，對焊接工藝，焊條的保護、烘烤、保管等管理不到位，質量監管和驗收不能按照標準執行。同時，缺乏對焊工的管理和監督，很容易造成質量問題。

(2) 焊工工作態度較差，部分焊工為了加快完成焊接工作，對質量要求較低。部分施工企業為了加快工程進度，在市場上招聘勞務人員，存在焊接人員沒有接受培訓，無證上崗的情況。

(3) 質量檢驗員和無損檢驗員在監督和檢驗的時候往往會迫于工期和領導的壓力，不能嚴格按照國家標準檢驗，放寬檢測要求，同時對出現的問題，缺乏跟蹤，不能進行閉環管理。

2.2 材料質量問題

管道安裝是石油化工工程的重要部分，涉及到材料的主要有管材、管件、管道支撐、保溫材料以及焊材等。一般來說管材、管件等由業主或者施工單位負責采購，監督和管理比較到位，不容易出現質量問題。焊材則是焊接施工單位采購，并且由施工方自己保存和使用，如果施工方管理不到位，很容易造成質量問題。比如：焊材未按要求烘干或受潮則會產生氣泡等焊接缺陷；如果焊材用錯，則會影響金屬結構，引起焊縫的腐蝕和斷裂等問題。

2.3 施工環境問題

環境是影響焊接質量的主要因素之一，如環境的溫度、濕度、天氣、風速等。只有在合適的溫度下才能夠保證良好的焊接外觀和焊接質量，才能夠保證焊縫抵抗外力的能力，滿足金屬的組織結構。一般來說，管道鋪設大多都在夏季或者在空曠的野外，周圍環境濕度較大、氣溫較高、雨水天數也較多，很容易造成施工缺陷。并且，有些焊接工藝對風速還有嚴格的要求，風速過高會影響保護氣體的穩定性，影響焊縫的冷卻速度，從而造成焊接質量不佳。

3 石油化工管道焊接質量控制策略

3.1 提高項目參與人員的質量意識

管道鋪設和焊接是石油化工主要施工項目之一，焊接質量的好壞也直接體現了施工隊伍的項目質量管理能力和施工質量意識。施工過程中，應該嚴格控制焊接質量，提高焊接參與人員的質量意識。焊接管理人員要不斷學習，增強知識儲備，不斷總結經驗教訓，提高專業技能和管理能力。焊接人員應樹立質量觀念，虛心接受培訓和教育，不斷提升焊接技能。

營造管道焊接質量管理氛圍，須知今日的質量就是明日的安全，將“質量第一，安全至上”的管道焊接理念深深地植入到施工人員的思維和思想中，加強管道焊接施工的質量管理覺悟。

3.2 嚴把工程設備、材料質量關

工程機械設備是工程施工必須具備的工具，只有擁有系統性的、高質量的機械設備才能夠保證工程的正常施工、按期完成，否則項目基本無法實施。材料是施工的基礎，材料質量合格是工程質量合格的前提，必須嚴把材料質量關，按照國家標準和行業標準采購、驗收、使用材料是工程施工質量的保障。因此，石油化工管道的焊接與施工過程中，需要嚴格把控材料、工程設備的質量，對工程材料和設備的各個環節進行監管。

首先，應該加強焊接設備和耗材的進廠管理，進廠之前應該對設備進行狀況檢查和評估，保證設備能夠正常運行，并且對設備進行登記造冊。然后，保證對焊接設備進行日常的管理和維護，包括焊機、焊把線以及焊槍等分類存放，避免混用[3]。最后，按照規定使用焊接設備和耗材，不同的管道選擇相適應的焊條或者焊絲，避免出現焊材用錯的情況，制定設備和耗材使用規范，嚴格執行。

3.3 完善項目管理制度

完善的石油化工管道焊接質量管理制度，能夠規范焊接人員和檢驗人員的施工行為，提高焊接人員的工作積極性和端正工作態度，保障石油化工管道的焊接質量，并且嚴格按照管理制度進行管道焊接的質量檢查，及時發現焊接問題，及時采取解決措施，避免出現流體輸送泄漏危險。

建立管道焊接質量管理責任機制，明確不同人員的管道焊接責任劃分，設置質量檢測機構，保證焊接的前、中、后的質量監管，由質量檢驗人員全面系統地保證石油化工管道焊接的質量。

完善考評制度，焊接考評由焊接工程師直接負責考評，防止出現人情關系、疏忽大意等問題，更加客觀、直接地將焊工的勞動紀律和施工情況展現出來。

建立獎懲、激勵制度。對每次考核之后對每個管道焊接工段都進行獎勵和懲罰；對施工快、質量好的焊工或工段予以表揚，發放獎金；對怠工、懶工、質量一般的焊工或工段則進行通報批評，扣除獎金[4]。

4 結語

石油化工管道是輸送石化產品、原料、中間產物等重要設備，流體很可能是易燃、易爆的氣體或液體。如果出現泄漏很容易造成爆炸，因此做好石油化工管道的焊接工作，保證焊接質量至關重要，關系到石油化工產品運輸的安全性。加強焊接設備、焊接材料的管理，端正施工人員的工作態度，加強施工制度建設等方法有助于提高管道焊接質量，促進我國石油化工行業更加穩定的發展。