石油天然氣場站壓力管道的焊接及質量管控

謝剛剛(中國石油天然氣第一建設有限公司，河南 洛陽 471000)

0 引言

天然氣場站壓力管道作為場站的血管，它的正常生產運行與天然氣企業體質增效上產能緊密相關，從而使得前期管道的安裝技術顯得尤為重要，無論從前期管材的檢驗還是焊接過程的技術質量把控，相關單位必須要有針對性的實施方案予以支持，同時還應滿足相關行業技術標準及規范才能從根本上保障壓力管道的安裝質量。現階段，壓力管道的研發和應用十分迅速，管道的安全性生產往往與企業的信譽和人生安全緊密相連，相關部門必須制定相應措施，保障壓力管道運行的安全性和穩定性[1]。

1 天然氣場站管道焊接概述

1.1 焊接工藝繁雜

石油天然氣場站中的管道涉及到的工藝繁多，在操作過程中較為復雜。比如在天然氣增壓站，不同的單元所應用材料相對混雜，為了確保不同材料與焊材的正確匹配，需要根據焊評制定合理的焊接工藝規程，從而造成焊接工藝的繁雜。

1.2 施工環境氣候特點的客觀影響

在天然氣場站建設中，場站建設多為露天施工，施工工期較長，尤其在南方地區，雨季持續時間較長，雨季汛期施工對焊接質量的要求更加嚴格。例如高溫天氣和雨季施工過程中，要根據環境氣候特點對焊接工藝進行合理化的調整，從而更好的保證石油天然氣場站管道焊接質量。

2 天然氣場站焊接過程

2.1 注重專業焊接設備的保證

工欲善其事必先利其器，在場站施工中，為了更好地保證管道焊接質量和性能，需要合理地選擇相關焊接設備，專業有效地焊接設備是焊接作業有效開展的必要保障。在實際場站施工過程中，焊接設備由于缺乏常態化的管理，設備的許多功能已經老化，在實際的操作過程中，設備不能達到焊接工藝規程的相關標準，導致下一步工序的合規作業，例如在現場施工中，焊條烘干箱長期未進行復檢，針對牌號烘干要求較高的焊條烘干溫度較高而達不到規范要求，焊接設備的電流電壓波動較大，焊接參數的把控不易掌握，未能從源頭上發現問題，導致返修增加，嚴重影響了焊接質量。故在施工過程中相關人員要加強對焊接設備的過程記錄，不能單一的考慮主觀問題。

2.2 特殊作業人員資格審查

焊工是焊接工藝過程的執行者，焊工的技術水平和責任心直接影響到焊接的質量，焊工的素質對保證管道的焊接質量有著決定性的意義[2]。壓力管道安裝單位要高度重視焊工的技術管理工作，包括對焊工的入場培訓及技術交底、焊工資格和焊工檔案管理工作，嚴禁無證施焊及作業項目與證件不符的情況。

2.3 技術交底工作過于表面

在進行場站管道施工過程中，技術交底的到位與否，直接對焊工的焊接導向意識有潛移默化的影響。技術交底無針對性、走形式，導致作業人員面對模棱兩可的問題時，一般會采取經驗作業，管理人員難以發現問題，導致對焊接一次合格率造成影響。

2.4 焊材的發放回收管控

高峰期作業人員相對較多，如果沒有及時建立有效的焊材領用制度，將無法管控焊材的出入，不同批號的焊材缺陷可能是出現焊接質量的本身原因，因此焊接材料的回收管控也是影響焊接效果與質量的重要問題之[3]。

2.5 忽視焊條烘干工序

現場作業焊材的烘干往往在時間上和設備上都未嚴格按規范執行，對溫度要求較高的焊材容易出現問題，施工現場的焊接材料儲存場所及烘干、去污設施，應符合國家現行標準JB/T 3223—2017《焊條質量管理規程》的規定[4]。

3 石油天然氣場站管道焊接質量的管理控制措施

3.1 焊接工藝評定

焊接工藝評定是焊接前的首要工作。在工藝管道焊接施工前應對所使用的任何鋼種、焊接材料和焊接方法進行焊接工藝試驗和評定，并根據焊接工藝評定結果編制焊接工藝規程指導焊接作業。碳鋼的焊接工藝評定執行SY/T 0452—2012 《石油天然氣金屬管道焊接工藝評定》，不銹鋼的焊接工藝評定執行NB/T 47014—2011 《承壓設備焊接工藝評定》。施工單位已有的焊接工藝評定結果在本工程上應用時，需進一步確認。

3.2 石油天然氣管道焊接過程控制

(1) 焊前及焊接檢驗檢測控制，確保管口表面質量、坡口尺寸、對口間隙、錯邊量等相關參數控制在規定的范圍內。

(2) 在作業的過程中，要對焊縫的形成速度和焊條的融化速度進行控制，以免出現焊縫過厚、過寬等缺陷。

(3) 焊接接頭必須打磨，焊道清理干凈后，方可進行下一層的焊接，相鄰焊層引弧點應相互錯開。

(4) 已施焊的焊口宜當日完成，未焊完的接頭應用干燥、防水、隔熱的材料覆蓋好。次日焊接前，應重新預熱至焊接工藝規程要求的最低層道間溫度。

3.3 石油天然氣管道焊接過程實例

寧納線增輸工程DN700天然氣管線在5月初集中出現氣孔缺陷情況，項目部對缺陷及時進行質量分析，避免類似問題重復出現。

3.3.1 焊材選用方面

天然氣管道根據焊評焊規選用焊條為CHE557GX，D3.2 mm。現場第1批焊材為2個批次，批號：205022，220 kg；194538，80 kg，質證書齊全已報驗。第2批焊材5月1日到貨，205118，100 kg，無質證書，未報驗，不排除焊材問題的可能性，不同批次的焊材統計情況如表1所示。

表1 不同批號焊材發放統計表

3.3.2 焊條烘干因素

現場烘干使用3臺小型烘干機，實際烘干溫度未達到焊條牌號為CHE557GX的要求，CHE557GX是管道專用細晶粒鋼焊條，焊條烘干溫度相對其他焊條要求較高，需經380～400 ℃烘焙1～2 h，隨烘隨用，故現場不排除焊條烘干的問題。

3.3.3 施焊環境因素

現場焊接作業期間天氣良好，風力低于2級，現場采取了防曬措施，未采取防風措施。根據相關規范，現場濕度及風力均未超出焊規允許要求。可以排除環境因素的影響。

3.3.4 焊接工藝的影響

現場下料、加工、組對均按照焊規執行。焊接選用氬電聯焊，電流設置為130～150 A之間(焊規要求為130～160 A)，根據現場描述基本可以排除電流電壓存在不符的問題，故可以排除焊接電流電壓及焊接方法的影響。

3.3.5 擬定現場分批施焊確定原因

(1)將205022、194538、205118等3批焊條分別取出20 kg；

(2)將3批焊條分開，嚴格按照要求進行烘干；

(3)分別選用3道焊口，更換經驗豐富的焊工進行施焊；

(4)焊接完成后進行無損檢測，再根據檢測結果進行復核。

綜合原因分析，主要原因是由于陳舊的焊條烘干箱烘干溫度達不到焊條牌號為CHE557GX的相關參數，焊條烘干不到位，其次是焊工自身原因，綜合考慮來保證焊接合格率。

3.3.6 焊后質量控制

為了有效確保石油天然氣管道運行期間的質量控制，應該注重管道焊接后的外觀檢查、無損檢測等工作。焊口外觀檢查和內部缺陷檢測符合相關規范后，還應該根據設計要求對管道進行強度和嚴密性試驗。避免因焊接質量問題造成天然氣泄漏、爆炸帶來的經濟損失。

4 石油天然氣管道焊接技術的應用及展望

總而言之，石油天然氣場站管道焊接質量控制是一項重要環節，在未來我們將不斷地優化目前的石油天然氣管道焊接技術，進一步探索新的焊接技術，也使得相關焊接技術人員不斷提高焊接水平。與此同時，還要對壓力管道的焊接過程進行實時監控，任何一點的紕漏都有可能對日后的投產使用造成一定的威脅，對工程的成本及相關企業的榮譽造成負面影響，保證管道焊接質量，使焊接技術與工藝更加科學地實施，本文立足實踐，就石油天然氣場站壓力管道的焊接質量問題進行闡述，從而有效地減少石油天然氣場站中的安全隱患，提高經濟效益。