中国水利水电第十工程局有限公司 工程管理部 四川成都 610072
摘要：在市政工程钢制管线施工中，我们通常对长距离输水管线的施工方法都是采用对接焊连接，但对于较大管径、长输管线工程来说，由于施工现场条件限制，管口组对难度较大，对口周期长，同时由于组对质量要求和焊接应力较大的原因，为了保证焊接质量，要为此投入较多的人工、机械进行施工，施工效率低，施工工期长。我公司在斐济瑞瓦（REWA）河供水工程施工中，根据澳大利亚CLOVE公司设计、供货的大管径承插钢管，总结出一套大管径承插焊接连接长输管线工程的施工方法，这种管道的连接方法，人工和机械投入较少，减少材料投入，施工进度快，大大提高了长输管道施工的质量和效率，值得推广应用。
关键词：市政工程 供水管道 承插焊连接 施工技术研究
1、概述
斐济瑞瓦（REWA）河供水工程位于维里亚镇（viria）下游约2公里处，距离斐济首都约38.5km。主要设施包括取水泵站、水处理厂、输水管线和外托鲁（waitolu）蓄水池，其中压力供水管线为水厂提升泵站至外托鲁（waitolu）蓄水池，长度7.5km，外托鲁（waitolu）蓄水池至城市供水管网为重力供水管线，长度17.8km。
供水管线主要参数如下
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2、地埋管道承插焊连接形式
2.1直管球形接头连接类型：承插口卷焊钢管每根长11.7m，，这种连接形式的优点在于可以旋转调节角度（DN900管道允许角度调节范围为14°），这些角度可以减少管道中使用的弯头和弯头的数量，每根承插接头上都有一个DN8mm的内螺纹试压孔，当每个接头上的两个角焊缝都焊接完毕后，就利用这个试压孔对角焊缝进行强度和严密性试验，试验合格后，再将此孔焊接封堵，并对试压合格后的接口进行标识编号，直管球形接头类型如图1：
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图1：球形接头承插焊连接形式图
2.2管件袖套焊连接类型：大于14°弯头、三通、变径管采用袖套焊接连接形式，如图2所示钢管管径大于DN750mm的用宽度200mm的袖套，每件袖套上都有2个DN8mm的内螺纹试压孔，当每个接头上的两个角焊缝都焊接完毕后，就利用这个试压孔对角焊缝进行强度和严密性试验，试验合格后，再将此孔焊接封堵，并对试压合格后的接口进行标识编号。
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图2：袖套连接焊形式图（DN≧750mm）
如图3所示钢管管径小于DN750mm的用宽度150mm的袖套，同样，每根袖套上都有1个DN8mm的内螺纹试压孔，当每个接头上的两个角焊缝都焊接完毕后，就利用这个试压孔对角焊缝进行强度和严密性试验，试验合格后，再将此孔焊接封堵，并对试压合格后的接口进行标识编号。
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图3：袖套连接焊接形式图（DN≦750mm）
3、地埋管道承插焊连接施工方法
3.1管口组对、焊接
（1）大管径管道组对前，在需要安装的管节承口内，按设计规定要求，画好承插控制线，确定每根管道上卷焊的纵缝位置并将其旋转至管道中心线上半圆30°左右处。
（2）使用线垂和卷尺等工具，确定还第一节管道的管道中心，并将其返到管道内底部和安装专用工装上，用吊车下管时，将管道两端对准中心点，将第一节管道吊装至管沟图4安装专用工装上。
（3）在管沟内，按照图纸设计要求的高程，在地面安装专用工装，并利用水准仪调整其水平度和相对高差，使得安装专用工装的顶面高程符合管道的底面高程。
（4）第二根管道按上面两条要求准备好后，在吊车配合下，将其插口套入已安装好的第一根管道承口内，然后吊车慢慢将第二根管道放在专用安装工装上。
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图4：安装专用工装
（5）放置到专业安装工装上后，用支撑螺母微调高程，并用千斤顶调整管道里程，直到管道的轴线公差到满足安装设计要求。
（6）管口组对调整符合要求后，进行定位焊固定，每段定位焊长度不小于40mm，然后拆除吊具。
（7）承插口管道安装时，如遇上标高变化需要转角的，14°以内的角度都可以通过旋转球形接头来实现管道转角，不需要成品弯头。
（8）大于14°的弯头（采用成品弯头）、三通、变径管安装用袖套连接形式，管道安装法同上。
（9）其余管道安装根据上述方法进行。
4、管道焊接及检验
4.1焊接执行标准
（1）AWS A5.5《低合金钢电弧焊焊条技术标准》；
（2）AWS D1.1《钢结构焊接规程》；
（3）AS 1554.1-2011第一部分 《钢结构的焊接》；
（4）AS 4041-2006《焊缝检测试验标准》；
（5）AS-4037-1999《压力设备检测与试验标准》；
4.2焊接材料
钢管主材采用AS 1594 HA300，焊接方式采用手工电弧焊，焊接材料选用AWS A5.1-E7015，焊条直径使用2.5mm及3.2mm，采用直流反接，可进行管道全位置焊接（6G）。
4.3焊缝形式及焊接要求
（1）焊缝形式主要为；角焊缝、对接焊缝；
（2）对接焊缝：完全熔透对接焊的尺寸应是较薄部分的厚度，对焊有效长度是连续全尺寸焊接的长度。
（3）角焊缝：角焊缝尺寸符合AS/NZS 1554.1-2011标准要求的焊脚长度，DBO段输水管道角焊尺寸为：6mm，GM段重力供水管道角焊尺寸为：7mm。
（4）角焊缝延边的最大尺寸
角焊沿着材料边缘的最大尺寸应该是：（a）对于厚度＜6mm的材料（见图5-a），为材料厚度；
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图5：角焊缝焊接示意图
（b）对于厚度≥6mm的材料（见图5-b），为材料厚度减去1mm；
4.4焊接设备
（1）使用手工焊逆变焊机，型号ZX7-400A，焊缝清根设备（碳弧气刨）型号ZX7-630A；
（2）所有焊接人员应经过培训，持有证书符合ASME IX，6G证书
4.5焊缝检验
（1）焊接人员持证上岗，严格按照《焊接作业指导书》进行焊接；
（2）焊接完成后进行自检，每道焊缝必须进行100%目视检查，发现缺陷及时处理；
（3）对焊缝进行10%的着色渗透探伤检查。
5、管道承插焊口检验
焊缝焊接完成后对所有钢管承插焊口进行气密性试压检验，试压采用压缩空气冲压的形式，利用试压装置，通过钢管承插口上DN8的内螺纹试验孔，进行80kPa，5min的强度和严密性试验，无压降为试验合格，试验布置如图6所示：
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图6：球形接头连接、袖套连接形式焊口气密性试验示意图
试压程序：
（1）拆卸测试旋塞，连接空气压缩机和压力表、针型阀、管理及附件；
（2）空气升到80kPa（0.08MPa），保持5min，检查确保在规定的时间内压力没有下降；
（3）如果没有压降，则降压拆卸试验装置，并焊接封堵测试孔，然后磨平，开始除锈防腐工作，重新进行下一个接口试验；
（4）如果压力有下降，则对焊缝涂刷肥皂水，检查泄漏点，进行处理；
（5）焊缝返修处理方法：查找到漏点后，用碳弧气刨将质量缺陷的焊缝清除干净，重新进行焊接，处理完后，重新试验，直至合格。
6、施工质量控制难点分析
6.1承插口干管安装轴线及高程控制
承插口钢管安装设计及规范允许误差：轴线±50mm，高程±30mm。为了达到以上质量安装要求，需在管道安装前用全站仪进行基准控制点测量放点，在利用经纬仪、水准仪进行安装测量控制工作，特别是管沟垫层铺设后的高程复查和管道中心线放线工作必须准确，同时垫层铺设验收、复查合格后，应及时下管安装，避免因雨天造成对垫层的破坏，管道安装时的资料看着，应使用线垂、卷尺、粉线等工具，严格按照测量人员所放中心线安装并控制高程符合图纸要求，管道转角角度控制符合设计图纸里程、高程要求。
6.2承插口钢管安装插口插入质量的控制
（1）球形接头承插口钢管安装：承插口钢管安装前，其安装管节的承口内侧和插口外出必须打磨干净，严格按照设计要求画好插入控制线。球形连接直管安装时其插口插入承口的的深度为100±10mm，球形连接14°以内转角安装时插口插入承口的深度最小插入段不能小于40mm。
（2）袖套连接钢管安装：其安装管节的袖套内侧和插口外出必须打磨干净，当管径DN≥750mm时，钢管插入袖套承口的的深度不能小于70mm，对于预计作为闭合焊口的承插连接口，其插入深度不能小于70mm。当管径DN≤750mm时，钢管插入袖套承口的的深度不能小于70mm，对于预计作为闭合焊口的承插连接口，其插入深度不能小于70mm。
7、承插口钢管安装最终资料的检验
承插口钢管安装完成后，需要进行水压试验检验管道安装的最终质量，但由于距离长，需分段进行水压试验，长度根据设计要求长度控制在1km内，经过压力试验应力计算，管道试验堵头需要加厚，同时设置专门的后背支撑应付管道试验产生的应力，如果采用制作异径管将大管径变为小管径，其管道试验堵头材料薄核对，管道后背支撑也会相应减小，甚至取消，且制作的异径管还可以反复利用。
分段试验合格后，最终通过质量检验的两段管道要连接到一起，此处凑合节（凑合节处设置人孔）焊缝需要进行100%着色探伤检查，确保质量合格。
8、实施效果
采用承插口钢管作为供水管道，对于工期短、施工任务重的工程能够加快施工进度，多开展施工作业面，施工灵活。采取分段试验，解决后期人员长距离进入管道的安全问题，每施工完成一段，试验一段，回填一段，减少安全隐患和管沟的安全设施维护费用投入，显著提高经济效益，主要表现在以下三个方面：
（1）承插口钢管组对时间短。
（2）减少弯头数量：球形接头连接可以旋转调节角度（DN900管道允许角度调节范围为14°），这些角度可以减少管道中使用的弯头和弯头的数量，节约成本。
（3）承插口钢管焊接时间缩短：大管径对接钢管的焊口，由于需要对整个焊口按标准要求进行一定比例的超声波或射线探伤检查，两个熟练焊工焊接，一道接口需要2h，而承插口钢管的焊口，按每个承插口两道角焊缝计，两个电焊工焊接，每道角焊缝均需要1h。
（4）减少安全隐患和管沟安全设施维护费用投入：管道安装完，留出接头焊缝处，其余管段可以全部回填，管沟安全实施投入时间缩短，节省了安全设施投入费用，节约成本。
9、结束语
钢管承插焊连接施工技术，对于工期短、施工任务重的工程能够加快施工进度，确保工程质量，有利于多开展施工作业面，施工灵活。可以分段施工、分段试验，解决后期人员长距离进入管道的安全问题，每施工完成一段，试验检测一段，回填一段，施工质量高，且减少安全隐患和管沟的安全设施维护费用投入，节约成本，有显著的经济效益。
作者简介：梁探军，身份证号码：62052319850722XXXX，中国水利水电第十工程局有限公司机电安装分局工程师，从事施工及技术管理十余年，先后参加过非洲尼日尔铀矿冶自备电站工程、老挝钾盐矿120kt/a钾盐矿工程、非洲尼日尔重油电站工程和斐济瑞瓦河供水工程，积累了较丰富的施工及技术管理经验。