张鲁
中石化管道储运公司新乡输油处 河南 新乡 453003
摘要
油气长输管道线路工程焊接质量，作为工程质量关键控制点，应满足设计及规范的要求。笔者参与多条大型油气长输管道工程质量监督工作，通过实践证明，焊接质量监督工作要切实抓好焊接人员资格审核、管材焊材检查、焊接作业监控及焊口无损检测四个重点环节，采取针对性的监督措施，才能有效控制线路焊接质量。
关键词：长输管道；焊接人员；焊接作业；质量缺陷；无损检测
油气长输管道线路焊接质量对长输管道抵抗外力破坏的能力以及管道的使用寿命、安全运行起着至关重要的作用，是线路工程质量监督工作的重点和难点。焊接人员资格审核、管材焊材检查、焊接作业监控及焊口无损检测是影响焊接质量的重要环节，缺一不可，下面结合监督工作中具体案例，论述油气长输管道线路工程焊接质量监督工作要点。
一、焊接人员资格的监督
目前国内长输管道焊接主要采用手工焊或半自动焊接，人的焊接技能直接决定焊接质量，只有合格的焊工才能焊出合格的焊口。各项目业主对合格焊工的考核都非常重视，出台系列相关规定，严把焊工考试关，择优录取合格优秀焊接人员，确保管道焊接质量符合设计规范要求，如：中国石化建(2017)468号《中国石化建设项目焊工入场考试管理办法》规定：“进入工程建设项目（中国石化投资）的焊工实行“双证”准入制度”。既在取得质量技术监督部门颁发的《特种设备作业人员证》并经项目建设单位及监理审核满足工程要求的前提下，才有资格参加建设单位组织的焊工考试，合格后发放《焊工上岗证》，焊接人员只有取得“双证”才有资格在工程项目中从事焊接作业。
对焊接人员资格的监督，是焊接质量监督工作的重中之重，实践证明优秀合格的焊接人员，是焊接质量符合设计及规范的重要保证。
对焊接人员资格的监督分两个阶段实施，一是上岗前焊工考核监督，二是施焊期间资格监督，两个阶段监督工作各有侧重点。
第一阶段：工程开工前，对焊工考试整个过程实施监督，这一阶段需要注意以下几点：
1、建设单位应委托有相应资质证书的焊接考试机构，并为参加考试的焊接人员提供短期的培训。一些项目由于工期紧、任务重，上岗前焊工考试及考试机构的选择流于形式，更没有时间组织考前焊接培训，给施工期间焊接质量带来隐患。
2、焊工考试相关的文件齐全完整。这里文件包括：《焊工上岗考试委托合同》《焊工上岗考试实施方案》《焊工上岗考试焊接工艺规程》等。
3、协助焊工上岗考试的监理工程师必须具备焊接专业资格证明文件。
4、应对成形后的焊接试件焊道外观进行影像记录。
近些年，由于企业体制改革，企业内部焊工老龄化，补充的焊接人员主要以市场化居多，造成了上岗前考试的焊工技能水平参差不齐。去年参与监督的某大型长输管道工程项目，参与上岗前考试的62名焊工，有17名没有通过考核，其中8名焊工资格审查没有通过，9名焊工考试成绩不合格。
第二阶段：工程施工过程中，对现场焊接作业人员资格进行抽查复核，杜绝无证作业。这一阶段主要采取焊接作业人员和证件现场对照检查。当前市场化焊接人员较多，流动频繁，加上部分施工单位只顾及自身利益，造成现场焊接人员资格及管理问题仍然相当突出。
二、管材、焊材的质量监督
管材质量直接影响管道焊接质量，管材质量监督工作的重点应放在进场管材质量验收抽查上，特别是对第一批进场的管材检查应特别重视，这是事前控制的有效措施，能够及时将质量缺陷和隐患控制在萌芽状态。
管材到施工现场后虽然有施工单位、监理人员检查验收，但长输管道点多线长，管材供应时常紧张，个别施工单位为了赶进度，管材质量验收流于形式。如2017年某管道工程，设计单位在钢管的验收标准上，没有采用国家标准GB/T 9711-2011《石油天然气工业管线输送系统用钢管》，而是执行更严格的企业标准Q/SHCG 18004.2-2016《原油输送管道用钢管技术条件第2部分:埋弧焊钢管》。由于项目要求尽快开工，施工单位、监理人员没有按照新标准认真检查，验收了管端被防锈材料遮盖，实际锈蚀严重20根防腐管，该批锈蚀严重的防腐管发现后，经现场检测以及制管厂代表确认，及时将问题反馈至项目部物资供应部门，项目部非常重视，特邀专家以及各相关单位对该批管材进行了技术论证，并提出了以下措施：
1、依据会议确定的检测方案对该批钢管进行逐根检测，进行联合验收检查。验收合格的，及时发送施工现场，满足工程施工需要。验收不合格的，不得发送施工现场。
2、钢管如有尖缺口、凿痕及划痕等能引起应力集中的缺陷时，进行全部磨光处理后测量剩余壁厚，剩余壁厚需满足设计最小壁厚要求.
3、为进一步验证锈蚀对钢管性能造成的影响，确保钢管本体质量，应选取钢管表面锈蚀较为严重的区域抽取三份试样进行金相分析，确定锈蚀表面下是否有尖缺口、凿痕及裂纹等易引起应力集中的缺陷。同时抽取三份试样进行拉--伸试验，确保钢管强度满足设计要求。
参建各方严格执行上述措施，深入厂方现场靠前检查，逐根检测，确保了合格的管材用于工程焊接施工。
长输管道焊材消耗量非常大，焊材质量决定焊接质量，焊材性能参数必须满足设计及制造标准要求，否则会带来的严重的隐患，造成重大损失。我国油气长输管道焊接一般采用进口焊材，主要型号有：E6010 手工电弧焊碳钢焊条用于线路根焊，验收标准：《AWS A5.1 手工电弧焊用碳钢焊条标准》；自保护低合金药芯焊丝用于线路热焊、填充及盖面焊，验收标准：《AWS A5.29-药芯焊丝电弧焊用低合金焊丝》。为确保进口焊条质量符合要求，在焊材的监督工作中，应重点注意以下要求：
1、对不同规格种类的进场焊材，按照批次、重量进行取样送检，复核焊材的力学性能及化学分析。
2、焊材质量符合相应的美国焊接协会验收标准，并不低于对应的国家标准。
3、采取现场随机抽查形式，核对焊材规格型号，检查焊条、焊丝外观质量，测量焊材几何尺寸。
4、施焊单位对焊材的发放储存，要严格执行国家、行业规范标准中对焊材的验收、储存及发放回收规定。
管材焊材质量决定焊口的质量，只有焊材、管材的质量符合设计、规范要求，才能确保焊口质量符合要求。目前大型油气长输管道项目使用的焊材、管材多为建设单位供料，部分施工及监理单位在管材和焊材验收环节流于形式，有些材料验收仅体现在资料上，没有认真履行验收程序，这也造成个别不合格的管材、焊材用于实体工程，给工程质量带来了严重的安全隐患，管材焊材质量监督工作也是针对这种情况，加大监督力度和频次，及时发现和反馈质量隐患。
三、焊接作业质量监督
油气长输管道线路工程焊接作业点多相隔距离长，质量监督工作主要以抽查为主，重点对焊接机组执行焊接工艺规程、焊缝表面缺陷控制、焊前预热和层间温度控制进行了监督检查。
1、执行焊接工艺规程
焊接工艺规程是指导焊接作业的重要文件，焊接人员必须严格按照焊接工艺规程的要求进行焊接，焊接工艺规程也是质量监督检查的重要依据。在对焊接机组的监督抽查中，不严格执行焊接工艺规程的问题仍然存在，比较典型的案例：某焊缝外观0点位置成形不良，呈塌陷状，长度40毫米左右，经与现场焊接人员确认，造成焊缝表面塌陷原因是没有按照焊接工艺规程要求施焊，塌陷部位少焊一层，按照焊接工艺规程的要求，该部位应焊接4层（根焊、热焊、填充及盖帽焊），而实际仅焊接3层（根焊、热焊及盖帽焊）。
2、焊缝表面缺陷的控制
焊缝表面缺陷的形成的原因很多，有焊接人员技能水平的原因，有环境因素，也可能是焊材质量、工艺规程、焊接设备问题，在实际的监督工作中，下面两种情况较为常见。
第一种情况：焊接人员技能水平达不到要求造成的焊缝表面缺陷
如：个别焊口焊缝表面存在咬边、余高超标且打磨伤母材缺陷。
第二种情况：焊接工艺规程的原因造成的焊缝表面缺陷
如：某焊接机组焊缝外观余高普遍偏低，立焊位置余高低于母材表面，经过现场测试分析，发现两项焊接参数不符合工艺规程要求，一是盖帽焊接过程中焊丝移动速度偏慢，小于工艺规程要求的下限值。（工艺规程要求：盖帽焊接速度应在10㎝/min至26㎝/min范围内）；二是焊丝摆动幅度过大，超过焊接规程要求。（工艺规程要求：焊丝摆动幅度不超过12㎜）。”
按照焊接工艺规程的要求，最小焊层为4层4道，摆动参数为2㎜至12mm。实际焊接时，为保证填充、盖面厚度，需降低焊接速度，致使焊接速度小于焊接工艺规程要求的下限值，导致焊接线能量较大接近要求的上限，不能满足在充分融合的前提下应采用小的线能量和小电流实施焊接的要求，焊接线能量对焊缝结晶过程有直接影响，控制焊接线能量，对保证焊接接头的力学性能至关重要。填充层、盖面层在立焊位置，由于熔池流淌性，焊缝厚度不易控制，造成盖面层完成后，立焊位置成形不饱满，余高普遍偏低，个别焊道立焊位置余高低于母材表面。
焊接外观质量监督不是简单的指出，要分析焊缝表面缺陷产生的原因，针对造成的因素，提出相应的整改要求。
3、焊前预热和层间温度控制
个别焊接机组对焊前预热重视不够，认为预热作用不大，加不加热都一个样，在焊接职业现场表现为加热过程敷衍了事、加热后温度检测不规范等。
如：某油气长输管道工程设计压力达到9.0Mpa，最大设计壁厚19.1㎜，管材采用L450M，设计及焊接工艺评定单位按照焊接专业相关标准规范，明确了焊前预热温度≥80°，层（道）间温度控制在80°～150°的要求。实践证明，保证L450M这样的低合金管材在一定温度范围内焊接，是消除和预防焊缝及热影响区裂纹、未熔合等危害性缺陷最有效措施，作为焊接工艺规程的主要因素，焊接人员必须严格执行。
部分机组疏忽层间温度保持，焊接现场具体表现为层间焊间隔时间过长，未采取有效的层间保温缓冷措施，如：某机组焊接时，根焊完成后隔近40分钟才开始进行热焊，层间温度无法保证。现场焊接人员和设备配置不合理是造成间隔时间过长的主要原因。
个别施焊及监理单位对焊前预热及层间温度的疏忽，给焊接质量带来的隐患是不能忽视的，质量监督工作应加强监督的频次，重点的跟踪复查问题机组，反复强调经常提醒焊前预热及层间温度控制的重要性，特别是在冬季气候环境温度不利于焊接的情况下，坚决纠正焊前预热及层间温度控制不规范的做法，督促施焊单位采取了环形火焰加热、层间加隔热棉保温等有效措施，规范了温度检测方法，确保焊前预热及层间温度满足焊接工艺规程的要求。
四、无损检测质量监督
无损检测是油气长输管道工程检测焊口质量常用的一种形式，主要检测方法有射线、超声波、磁粉、渗透。按照GB50369-2014《油气长输管道工程施工及验收规范》的要求，射线检测及超声波检测合格级别均为Ⅱ级，近年来，大型油气长输管道工程增加了射线探伤的比例，不论是输油还是输气管道，一般线路管段焊缝射线探伤比例均按100%进行。从控制工程焊接质量角度看，全线路100%射线探伤能够更全面、更真实、更准确的反映焊道的质量，对关键焊道进行100%超声波复探，更能发现和消除界面缺陷带来的危害性隐患。全面实施设计、规范无损检测要求，及时准确反馈质量缺陷，是确保工程焊接质量不可缺少的重要环节。
无损检测监督工作主要包括四个方面，一是对项目无损检测机构资质行为的检查（内容包括：机构资质、检测人员资格、检测文件的编制及检测设备等）；二是对无损检测机构评片结果复评及焊口复验（对已完成检测的焊口重新进行检测，对比前后检测结果）；三是对监理管理行为检查（监理无损检测人员资格、检测指令、复评记录等）；四是对施焊单位检测申请及现场焊口清理抽查。
无损检测质量监督工作的要点：
1、采取“四不两直”方式，对焊接质量不稳定、一次合格率低、焊道质量出现异常的机组焊道进行射线复验。
2、开工前，核查无损检测机构资质，检测人员资格符合规范和设计要求，检测人员数量满足项目焊接进度。
3、定期抽查监理单位无损检测人员复评的记录、监理检测指令。
4、对配置的检测设备性能、校验期间及数量进行全面核查。
5、通过对无损检测单位评片结果复评，了解评片人员对焊缝缺陷的形成机理及标准规范理解。结合焊口一次合格率、射线复评及复验结果，提出整改要求，客观评价所辖管段焊接质量。
6、重视个人防护仪器检查，如个人辐射音响仪，不仅检查配置的数量而且防护仪器应在鉴定期间能够正常使用。
无损检测质量监督采取不定期抽查形式，对检测机构、监理及施焊单位三方构成的，按照申请、指令、检测、结果反馈程序实施的无损检测系统，进行全过程监督，能有效约束三方违规行为，规范检测程序，及时发现解决各方存在的问题和隐患。
油气长输管道线路工程焊接质量工作是由参与工程建设的各方共同完成，实现设计、合同确定的质量目标是参建各方共同的目标，由于参与工程建设各方所处的角色和位置的不同，在质量工作内容、发挥的作用、承担的责任也不尽相同，施焊单位是焊接的主体，其施焊能力及管理水平决定焊接质量；监理单位作为建设方委托项目管理单位，对焊接实体质量形成的过程实施全过程全方位的质量控制，对出现的质量事故承担监理责任；第三方无损检测单位受建设方委托，按照监理的指令实施焊接质量检测；焊接质量监督工作相对独立，及时指出参与工程建设各方影响焊接质量的问题，并提出整改要求。
结束语：上述焊接质量监督工作要点，依据了相关标准规范及设计文件，结合工程建设实际及长输管道线路工程施工特点，总结归纳，并通过实践检验，能有效控制油气长输管道线路工程焊接质量。