长输管道不等壁厚焊接的设计

赵连学(山东莱克工程设计有限公司，山东 东营 257000)

0 引言

近几年长输管道发生了多起管道爆燃事故，根据相关调查报告：事故的主要原因主要有为：环焊缝存在未熔合、气孔等原始缺陷，焊接质量差；现场焊接质量不满足相关标准要求，在组合载荷的作用下造成环焊缝脆性断裂。长输天然气输送管道，一般具有管道长度长、跨度大、焊接距离长、途经地形地貌复杂、穿越道路河流多等特点，同时因为现场作业环境恶劣。提高管道焊接质量，一直是困扰长输管道施工的技术难题。本文主要针对如何提高不等壁厚焊接质量提出几点看法。

1 不等壁厚焊接存在位置分析

根据长输管道设计相关规范要求，长输管道一般会涉及相同设计系数的直管段焊接、不同设计系数的直管段焊接、相同设计系数直管段与弯管焊接等多种焊接组，根据长输管道设计相关规范要求，焊接接头分布设计如表1 所示的几种情况。

表1 焊接接头分布情况

2 不等壁厚焊接坡口设计

管道组焊受地区等级、高后果区、穿越跨越、山岭隧道的分布及热煨弯管使用影响，存在一定数量的不等壁厚焊口，不等壁厚焊口出现的位置如下：

(1)不同设计系数管段交界处直管直接对焊：0.6 设计系数管段与0.5 设计系数管段交界处钢管对焊；0.5 设计系数管段与0.4 设计系数管段交界处钢管对焊。

(2)同设计系数管段直管与热煨弯管对焊：0.6 设计系数直管与0.6 设计系数热煨弯管对焊；0.5 设计系数直管与0.5 设计系数热煨弯管对焊；0.4 设计系数直管与0.4 设计系数热煨弯管对焊。

针对直管段不等壁厚焊口，需对厚壁钢管进行现场内坡口处理；针对热煨弯管与直管不等厚焊接的问题，提出热煨弯管管端进行工厂加工要求。相连管线壁厚差大于等于2mm 时，弯管端部应先予以削边，其削边长度应不小于壁厚差的4 倍，详见图1。

图1 削边长度示意图

3 焊接基本要求

焊工必须取得国家质监部门颁发的资格证书，且上岗考试合格后方能进行焊接施工。

长输管道管口组对应使用对口器，并应在根焊完成后方可拆卸和移动对口器。移动对口器时，管子应保持平衡。

管口组对的坡口型式应符合焊接工艺规程的规定。

有预热要求时，应根据焊接工艺规程规定的温度进行焊前预热。

施焊时不应在坡口以外的管壁上引弧。

施焊时应根据焊接工艺规程的要求采取防风保护措施。

对需要后热或焊后热处理的焊缝，应按焊接工艺规程的规定进行后热或焊后热处理。

每日下班前应将管线端部管口临时封堵好，防止异物进入。

接头设计、工艺要求(包括焊接方向、电流、电压、焊接速度等)、组对与焊接程序及焊接的其他要求应严格按照焊接工艺规程的规定执行。

焊管之间对接焊时，制管焊缝应错开且间距不宜小于100mm。

管线连头用钢管或管段的长度不应小于1 倍管径。不参与强度试验的连头焊口钢管或管段应提前完成试压工作。

管线连头口的焊缝宜预留在地形较好的直管段上，不应强力组对。不得将连头焊口设在热煨弯管、冷弯弯管、不等壁厚焊缝处。转角弯、穿越出土点等位置的固定连头，宜延伸至地势平坦的直管段处。

4 结语

施工前梳理变壁厚焊口分布情况，编制变壁厚焊接管道施工方案及焊接作业指导书。

施工前应对钢管、弯管进行外观和主要尺寸检查，对于不符合技术要求的钢管或弯管应按照规范进行处理。

应将焊接坡口、组对、焊接线能量等列入B 级质量控制点，建立特殊地段施工管理台账。

不等壁厚对焊的钢管、管件需在现场进行过渡坡口加工时，应对管件的管端校圆处理后，采用机械加工。

根焊不应出现未熔合、未焊透及烧穿缺陷。

提出明确的Ⅰ级焊口的比例要求。