摘要：近几年，随着国家现代化发展进程不断的加快，采用长输管道输送已成为能源运输的主要方式之一，其以运输成本低的特点，而被越来越多企业采纳；由于高强度管线钢国产化程度的日益提高，使长输管道施工技术得到进一步的发展和推广应用，开始逐渐由石油化工行业向其他行业扩展，比如冶金行业的矿浆管道、民用饮水长输供水管道工程。因此长输管道焊接质量至关重要，直接关系到管路的使用寿命，因此在包头至固阳输供水管道施工过程中不断摸索、总结经验，为今后长输管道焊接质量控制提供借鉴。
关键词：长输管道；焊接；质量；控制
1 工程概况
2010年我单位承建了包头至固阳输供水管道（管径φ965含δ=9.53mm、δ=12.7mm），管线敷设于天龙公司2#泵站至包头市固阳工业园区之间，沿线需穿越山脉、丘陵、平原、耕地、季节河流地段等，地形复杂多变，最高点与最低点相差360.0m，全长48.5公里，设计输送能力4000万吨/年。
2 长输管道焊接过程中易出现质量问题
包头至固阳输供水管道工程中水管道焊接采用的是纤维素手工下向焊接及半自动下向焊接方法对管道进行全位置焊接。在水管道焊接中出现的质量问题主要有：气孔、未熔合、夹渣、未焊透、烧穿、咬边等。
3 长输管道易出现焊接质量问题解决办法
3.1 焊接方面：气孔、未熔合、夹渣、未焊透、烧穿、咬边。
气孔： 是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。
产生原因： （1）焊前坡口两侧油、污、锈、垢未清除干净；（2）焊接电流过大或过小；（3）打底焊缝采用断弧焊手法焊接，并且运用不熟练；（4）焊条药皮焊前未经烘干或烘干温度、烘干时间不正确；（5）焊芯生锈；（6）直流电流焊接时，电源极性运用不当。
预防措施： （1）焊前仔细清除焊件坡口外的油、污、锈、垢；（2）选择合格的焊接设备施焊；（3）正确烘干焊条；（4）野外作业，加防风棚，防止风力直吹电弧；（5）提高焊工操作技术水平。
3.2 未熔合：在焊件与焊缝金属或焊缝层间有局部未熔透现象
产生原因：（1）焊条药皮偏心，导致焊接电流偏弧，使母材不能充分熔化；（2）焊条与焊接方向夹角不当，使焊接电弧偏弧，造成一侧金属产生未熔合。（3）坡口不合格；（4）焊接速度快而焊接电流小，热量不足，形成冷接；（5）坡口或焊道上有焊渣或氧化皮，使部分的热量损失在熔化熔渣或氧化皮上，余下的热量不足以熔化焊道金属或坡口。
预防措施：（1）选择合格的焊条进行施焊；（2）提高焊工操作技术水平；（3）按工艺规程规定加工坡口；（4）合理选择焊接参数；（5）焊前仔细清除焊件坡口外的锈垢。
3.3夹渣：残留在焊缝中的熔渣
产生原因 ：（1）多层焊接时，前道焊渣没清理干净就焊下道焊缝；（2）焊条药皮受潮未烘干，或变质或熔化时成块状脱落；（3）焊接电流小而焊接速度快；（4）焊接过程中，运条手法不利于熔渣脱出熔池。
预防措施： （1）仔细清理前焊道焊缝表面焊渣，合格后再焊下一道焊缝；（2）正确烘干焊条；（3）认真执行焊接工艺规程；（4）提高焊工操作水平。
3.4未焊透：指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象。
产生原因：（1）焊接电流太小，焊接速度太快；（2）坡口的钝边太大或根部间隙太小；（3）焊件坡口角度小或错边量大。
预防措施： （1）适当加大装配间隙、减小钝边厚度、加大坡口角度；（2）调节焊接参数，如增大焊接电流、降低焊接速度和电弧电压；（3）打底焊时，采用小直径焊条。（4）严格执行焊接工艺规程。
3.5烧穿：焊接过程中，熔化金属自坡口背面流出，形成穿孔的缺陷。
产生原因：
（1）焊接电流太大，焊接速度太慢；（2）坡口的钝边太小或根部间隙太大。
预防措施：
（1）正确选择焊接参数；（2）严格执行焊接工艺规程。
3.6咬边：由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷
产生原因：
（1）焊接电流过大，电弧过长，焊条角度不正确；（2）用直流弧焊机施焊时，焊接电弧发生偏弧。
预防措施： （1）执行焊接工艺规程；（2）选择和各焊接设备。
4 长输管道焊接质量控制措施：
4.1从影响长输管道焊接质量因素方面进行控制
4.1.1人员：决策者、管理者、操作者：人是工程产品的制造者，往往一个工程项目的质量成败取决于人的管理水平以及专业技术水平。因此首先建立健全项目施工组织机构，进行人力资源的合理配置。根据工程规模、特点编制施工人员需求计划，明确管理人员与操作人员技能及资质要求；同时控制关键、特殊岗位人员的资质认可和持证上岗；建立培训教育制度，加强对管理人员、操作人员培训、学习，提高其理论水平和操作技能，为管道焊接奠定基础；制定检查制度。
4.1.2施工机具设备：编制机具计划（移动电站、布管机、吊管机、焊机及送丝机、管道内外对口器、火焰加热器等）；进场安装验收、监督、保养和维修，提高机械使用效率和完好率，降低项目机械使用成本；验证检测仪器、器具精度要求和检定校准状态；建立管理台帐、制定操作规程、监督使用（严格实行专机专人负责制、机长负责制和操作人员持证上岗制）。
4.1.3工程材料：根据现场情况分为主材（管材）和辅助材料（焊材）。管材验收：规格、型号、数量以及材质合格证、椭圆度、壁厚；焊材验收：规格、型号、数量以及材质合格证并检查其外包装有无损坏。对施工现场的焊接材料贮存场所及保管、烘干、发放、回收等应按有关规定严格执行。确保所用焊材的质量，保证焊接过程的稳定和焊缝的成分与性能符合要求。
4.1.4施工工艺方法：《包头至固阳输供水管道工程施工组织设计》、《包头至固阳输供水管道工程焊接专项施工方案》、《包头至固阳输供水管道焊接作业指导书》、焊接检查（焊前检验：材料检验、坡口尺寸与质量检验、组对质量及坡口清理检验、施焊环境及焊前预热等检验、焊接中间检验：定位焊质量检验、焊接线能量的实测与记录、焊缝层次及层间质量检验、焊后检验：外观检验、无损检测））、质量控制点编制（管道焊接）、审批、更改、修订和实施监督；施工顺序和工艺流程，工艺参数和工艺设备；施工过程标识及可追溯性。
4.1.5工程环境：技术环境、作业环境、管理环境、周边环境：针对风、雨、温度、湿度、粉尘、亮度、地质条件等，合理安排现场布置和施工时间，加强质量宣传。
4.2从长输管道焊接工艺进行控制
管口清理：
组对前必须将管子内杂物、泥土清理干净，设专人负责对钢管内进行彻底的清扫，确保焊接钢管内清洁、干燥。严禁使用磨光机打磨坡口以外的管材表面，被焊接坡口表面应均匀、光滑，不得有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆和其它影响焊接质量的有害物质，管内外表面坡口两侧50mm范围内应清理至显现金属光泽。然后由管工放入内对口器进行管口组对，用间隙板定间隙，对口间隙、管道直线度、错边量满足规范要求后即可点焊固定。所有连头（碰死口）及弯头部位施工均采用外对口器进行组对。
坡口加工：
管端坡口的加工采用角向磨光机将坡口修磨均匀、光滑。接头坡口角度、钝边、根部间隙符合焊接工艺规程的要求。不同管壁过渡，只能是相邻两级管子相接，否则必须加一根中间壁厚的过渡管进行连接。为保证焊接质量，防止应力集中，所有变壁厚处厚壁管都要打内坡口，内坡口的角度为14º-30º。管道组对最小短管长度不小于2.0m。相邻环焊缝错开200mm。
预热
管口加热采用火焰加热器预热，管口预热的范围为坡口两侧各50～75mm，预热温度为大于80℃。层间温度与预热温度相当但不大于200℃。温度测量采用数字显示红外线测温仪，并在距管口50mm—60mm处测量，需测量均匀圆周上的8个点。预热完成后应立即进行根焊道的焊接。
管道焊接
（1）每层焊接2名焊工。根焊焊接结束与热焊开始时间间隔为不大于5分钟。
（2）层间清理使用动力角向磨光机及钢丝刷。清理焊道表面后，进行下一层焊道的焊接。
（3）对口器撤离，内对口器应在根焊全部完成之后。外对口器应在根焊对称完成70%以后撤离。
（4）环境温度低于0℃，采取措施缓冷（焊后保温、层间保温加热）
（5）环境温度大于90%RH，采取（防雨、烘烤等措施），环境风速大于8米/秒，应采取措施进行防风（防风棚）。
（6）错边量不大于1.6mm，余高（内外）0-1.6mm，盖面焊缝宽度：坡口两侧每边宽约1.6mm。
（7）供水管道D965*9.53＼D965*12.7管道对口间隙为：管道组对：组对间隙1.6±0.4mm；管口错边：不大于1.6mm；螺旋管组对时，两管口螺旋焊缝错开100mm以上。坡口钝边1.6±0.4mm坡口型式V型（60°±5°），焊接方式下向焊接。此过程采用焊缝检验尺进行检测。
（8）采用半自动及手工焊时，沟上焊接作业空间高度应大于400mm，管沟内焊接作业坑应保证焊工操作方便和安全。
（9）在焊接过程中，如发现焊材药皮脱落，引弧剂破损，电弧偏吹，易粘、送丝速度不正常等现象时，应立即停止焊接，重新进行处理并修磨接头后施焊，为保证层间温度，应缩短各层之间的时间间隔。
（10）两名焊工收弧交接处，先到达交接处的焊工应多焊部分焊道，便于后焊焊工的收弧，焊道的起弧或收弧处应相互错开20mm，严禁在坡口以外的管表面上起弧，焊接前每个引弧点和接头必须用砂轮修磨，必须在前一焊层全部焊完后，才允许开始下一焊层的焊接。
（11）对当日未完成的焊口，须完成根焊和热焊焊道。重新焊接前，须安预热温度要求重新加热并完成后续焊接。采取保护措施：未完成的接头应用干燥、防水、隔热的材料覆盖好，次日焊接前，应预热到焊接工艺规程要求的温度。
（12）焊口完成后，应将焊道表面的飞溅物，熔渣等用电动钢丝刷或锉刀清理干净，在防腐层上的规定位置用白色记号笔做好焊口编号，按照规范要求的外观质量标准进行检查，填写相应的施工记录。
（13）管道焊缝外观检查合格后，将焊缝及焊缝两侧100mm范围用履带式陶瓷电加热器加热到150℃--200℃后，用双层石棉保温被包裹进行缓冷，确保接头中残余氢扩散逸出，减少延迟冷裂纹产生。
（14）管道焊接48小时后，在外观检查合格的基础上，进行无损射线检测，不合格的进行返修处理。
返修：
（1）用砂轮机彻底清除缺陷。清除缺陷的槽两端应缓慢过渡，不应陡峭以免形成夹渣。清除缺陷时认真观察，一次将缺陷清干净。缺陷清除时注意不要损伤焊道和钢管表面。
（2）预热温度为大于150℃，预热范围为焊口口两侧各75mm，采用红外线测温仪进行测温。全壁厚返修的应对整口进行加热，非全壁厚返修可对返修区域进行加热。
（3）返修焊道的焊工由一名技术熟练且取得相应资格的焊工来完成。根据缺陷的位置，在施焊过程中要调整好焊条角度与弧长。每焊完一层认真检查，确认无缺陷后，再补焊下一层。
（4）严格控制层间温度，第二层的焊接要在短时间内完成，以保证接头质量，焊道间的时间间隔不超过8分钟。
（5）焊口返修：最小返修长度不能小于100mm；最大返修长度为环焊缝周长的5%；同一位置允许返修一次，每段管子最多允许返修3处，管道焊缝返修时全管口加热，温度在150℃--200℃，不允许超过200℃。
（6）缺陷返修完成后，无损检测同主体管道焊接。
焊接是长输管道施工中的一项关键工作，其质量的好坏、效率的高低直接影响工程的安全运行和制造工期，因此管道焊接过程质量的控制显得尤为重要。根据长输管道的施工特点要求，必须从影响管道焊接质量因素（人、机、料、法、环）方面以及焊接工艺方面强化管理。才能保证长输管道的焊接质量，确保优质焊接工程的实现。
参考文献：
1.姚网，奚志刚.长输管道下向焊工艺及其应用【J】.现代焊接，2007，05.
2.肖谷芬.浅谈石油化工压力管道施工过程中焊接质量的管理措施【J】.中国科技纵横，2010，13.