程双美
中石化中原油建工程有限公司 河南省 457001
摘 要：随着我国天然气和石油工业的不断发展，天然气管道施工的要求也随之提高。由于天然气长输管道工程具有线路长、地区跨度大，自然地形、地质、地貌差异性大，单项工程多，安装工艺独特，管道安全性要求高，管径大及压力高等特点，使得天然气长输管道的施工要求较为严苛。
关键词 ：天然气长输管道、 施工 、焊接、 干燥
引言
天然气作为新的绿色能源已经广泛的应用于能源，化工，材料等领域。天然气输送管道为天然气的应用提供可靠的保证。潜江-韶关输气管道工程线路六标段长输天然气管道沿线经山地，沟壑，河谷，村庄，林地农田，地形地貌复杂，高差悬殊，管道的施工难度大，本文主要对天然气管道的焊接及防腐进行分析讨论。
一、 天然气长输管道概述
1．天然气长输管道的定义
天然气从地层开采出来，经过矿场集输管道集中输送到净化厂处理后，由长输管道输送至城市管网供给工业用户或民用。由气井至用户，天然气都在密闭状态下输送，形成一个输送系统，这个系统被称作天然气长输管道。
2．天然气长输管道输气站选址原则
2.1 站址的地貌应该稳定，具有较好的工程地质和水文地质条件；
2.2 站址选择还必须考虑到当地周边环境；
2.3 站址的选择要保证该站具有较好的技术经济效果。
二 、输气管道施工准备
1．技术准备
在施工前要注意本次施工是否报告有关单位进行审批，有关的施工资料必须齐全。对于相关操作人员要进行严格的上岗培训，确保其合格，当他的认知水平达到一定的标准，考核合格后执证才能上岗。
2．设备和材料验收
在天然气长输管道施工之前要准备相关设备如挖土机、焊机、电站、吊管机等施工设备。在这些设备当中对焊接设备的要求最高，它的质量保证着施工的质量，它应该具有较强的移动性。针对工程线路施工的特点，充分考虑工程的工程量、施工重点难点、地形环境、整体综合进度计划以及阶段性节点工期要求等情况，结合公司多年施工的经验，合理配置机具设备资源，既满足施工需求，又不造成资源浪费，力求资源配置与施工需求达到最佳结合，实现施工效益最大化，确保工程施工总体工期目标的实现。
在进行施工之前，要查看长输管道用的材料是否质量合格，是否有材质质量证明书、出厂合格证，各项材质指标是否符合现在相关行业的规定。根据规范要求，对相关材料进行反复验收并做相关试验后，方可使用。
3．对技术人员的要求
工程开始前，所有焊接设备、检测设备全部进行检验校准。焊接设备和检测设备人员能够熟练正确操作设备。每天开工前对所使用的焊接设备和检测设备进行检查，并及时更换电池，保证其处于良好的技术状态。质检人员每天对当天的现场数据进行初步统计和检查，对可疑数据及时提出，必要时重新进行测试验证。
每个施工点技术质检人员不得少于1人，具体的情况可以根据施工的实际情况进行人员配置。
三、管道焊接
1．焊接工艺
根据文件及设计要求，结合管道沿线地形、地貌和沿途气候等外界环境因素，采用符合本管道焊接的施工工艺，具体施工时严格按照评定合格的焊接工艺进行施工。依据焊接工艺方案及设计文件编制预焊接工艺规程，并对预焊接工艺规程进行评定。依据合格的焊接工艺评定报告制定工程焊接工艺规程。
管道根焊时焊接地线宜用卡具将地线与被焊管牢固接触，不应产生电弧灼伤母材。焊接设备启动前，检查设备、指示仪表、开关位置和电源极性。在正式焊接前，在试件上进行焊接工艺参数调试。不应在坡口以外的管表面上起弧。施焊时应保证管道间温度达到规定的要求。相邻焊道的起弧或收弧处应相互错开30mm以上。焊接前每个引弧点和接头应修磨。在前一焊道全部完成后再开始下一焊道的焊接。焊接时发现偏吹、粘条、表面气孔或其它不正常现象时应立即停止焊接，修磨接头后继续施焊。为保证盖面焊的良好成型，填充焊道宜填充（或修磨）至距离管外表面 1～2mm 处。可根据填充情况在立焊部位增加立填焊。盖面焊缝为排焊时，后续焊道至少宜覆盖前一焊道1/3宽。当日不能完成的焊口应完成 50%钢管壁厚且不少于三层焊道。未完成的焊口应采用干燥、防水、隔热的材料覆盖好。坡口和每层焊道上的锈皮及焊渣，在下一步焊接前清除干净。焊接下一焊道前，用砂轮磨除已完成焊道表面的熔渣、密集气孔、引弧点高凸处。焊口完成后，将接头表面的熔渣、飞溅物等清除干净。根焊施焊前使用挡板封堵管道两端，防止流淌风引发根部缺陷。使用内对口器时，只有根焊道全部完成后方可撤离。若根部焊道承受敷设应力比正常情况高，且有可能发生裂纹，宜在完成热焊道后撤离内对口器。使用外对口器时，应保证根焊道均匀对称完成 50%以上后撤离。对口支撑和吊具则应在根焊道全部完成后方可撤除。
管道热焊及填充焊接时焊接过程中，热焊工时刻注意观察电弧在坡口两侧的熔合情况，随时调整焊炬的姿态。焊接完成后，热焊工对热焊焊道进行自检，必要时用角向磨光机进行打磨、补焊。移动电站吊防风棚配合焊接，焊接采用两名焊工同时焊接。热焊接头打磨处理完成后，焊工进行填充的焊接。焊接前，焊工先要对焊口进行检查、处理，保证层间温度符合焊接工艺规程要求，焊前进行试气。焊接过程中，焊工时刻注意观察电弧在坡口两侧的熔合情况，随时调整焊炬姿态和摆动宽度。焊接过程中，应注意控制层间温度，层间加热采用中频带式加热器，当层间温度低于规定要求时，应重新加热。正在施焊的钢管应处于稳定的状态。
管道盖面焊接时移动电站吊防风棚配合焊接。焊接前，先要对焊口进行检查、处理，保证层间温度符合焊接工艺规程要求，焊前进行试气。焊接过程中，焊工时刻注意观察电弧在坡口两侧的熔合情况，随时调整焊炬姿态和摆动宽度。焊接完成后，焊工对完成焊道进行自检，必要时用角向磨光机和钢丝刷对焊口进行修磨、补焊。焊接过程中，应注意控制层间温度，当层间温度低于规定要求时，应重新加热。
2．焊缝检验
焊缝的检查和验收以施工单位机组的焊工自检、互检和质检员或技术员的专检为主进行。焊缝外观检查合格后申请无损检测。焊接接头无损检测方法、检验比例、执行标准和合格要求等，要符合设计文件要求。管口焊接、修补或返修完成后，应清除表面熔渣、飞溅和其它污物。应及时进行外观检查。
长输管道工程施工时每个焊接机组在开始现场施焊后的100道焊口内，割两道焊口、同时每1000道焊口割一道口进行理化性能检验。焊接接头理化性能按规定进行拉伸、弯曲、低温冲击、刻槽锤断、宏观金相、硬度试验，并满足要求。
外观检查时焊缝外观成形应均匀一致，焊缝宽度宜比外表面坡口宽度每侧增加 1.0mm～2.0mm。错边量应满足要求。焊缝余高应不低于母材表面，并与母材圆滑过渡。焊缝余高宜不大于 2mm，局部不大于3mm 的连续长度宜不大于 50mm。当焊缝余高超高时，宜进行打磨，修磨时不应伤及母材。修磨过程中若伤及母材，应测量打磨处母材的厚度，剩余壁厚不小于钢管标准壁厚的 95%。
盖面焊缝为排焊时，相邻焊道间的沟槽底部应高于母材，焊道间的沟槽深度（焊道与相邻沟槽的高度差）不应超过 1.0mm。焊缝表面鱼鳞纹的余高和深度应符合排焊的沟槽要求。焊缝及其附近表面上不应有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、引弧痕迹、有害的焊瘤、凹坑及夹具焊点等缺陷。咬边的最大尺寸应符合下表的规定。
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3.修补
修补在焊接工艺中也是不可缺少的一部分，在进行修补之前要清楚焊缝表面上的杂物，如果焊缝的缺陷超过相关范围的标准要将其割掉。例如发生同一个地方修补超过两次和焊缝长度超过总长度的30％。当发生这两种事情的时候都要进行割掉。
4、管道焊缝防腐
由于天然气管道埋在地下，将会和土壤中的水分，空气，游离态带电离子，干扰电流进行电化学腐蚀，化学腐蚀，焊缝合格的防腐处理将保证管道的安全可靠运行。本工程的天然气管道焊缝采用 3PE 进行防腐处理，经过除锈，涂环氧底漆，热缩带补口，电火花检测等工序，最终完成管道焊缝的防腐。
5、管道焊缝处理
焊缝及其附近的毛刺、焊渣、飞溅物、焊瘤、污物、油和杂质等应清理干净。
聚乙烯层和焊口裸钢之间的倒角是否＜30°，聚乙烯层坡口宽度应＞ 15 mm，且应圆滑过渡。应将补口部位的钢管预热至露点以上至少 3 ℃。
6、管道试压
输气管道的设计压力为 10 MPa，采用洁净水作为介质进行试压。在对输气管道进行清管及试压前，试压用的压力表、压力天平、压力和温度自动记录仪、流量计等计量器具必须经法定计量部门校验合格，且必须在有效期内使用。压力表的量程为试验压力的1.5-2倍，表盘直径不应小于150mm，精度不低于0.4级。
每段试压时的压力表不应少于2套，分别安装在试压管段的首末端。试压管段的首端还应安装一个压力天平和压力自动记录仪。管段压力读数以压力天平为准。
温度记录仪安装在试压管段的首端。
压力表在试压管体的首末端两端各安装一支。输气管线在低处作为注水口，高处作为排气口。
按照管道试压规范的要求，管道强度试验压力一般为设计压力的 1.5 倍，缓慢进行升压，在管道压力分别升至试验压力的30% 和 60% 时，各稳压 30 min，检查管道压力若没有压降，则继续升压至强度试验压力，稳压 4 h，此时目测管道无变形、不破裂、无渗漏。管道的严密性试验压力为设计压力，在管道强度试验完毕后使管道的压力降至设计压力，稳压 24 h，压降不大于1%试验值，且不大于0.1MPa为合格。
四、开挖管沟
开挖管道也是天然气长输管道施工中的一部分。在开挖的过程中，要在布管的两侧设置施工便道，与公路平缓接通。在挖管道的过程中，不能往两边都堆土，应该只往一方堆土。而且堆土的地方离沟道不能小于500 mm。沟道中应该能够保证畅通无阻。沟管的质量对于天然气长输管道也有着很大的影响。所以我们针
对沟管的挖掘，我们要进行合理的安排，认真考察地质条件。对于石方段沟管要在布管前控制好，在冬季施工的时候应该注意在封冻前就将沟管挖好。对于那些沙土之地的地段要采取措施如打钢板桩后开挖管沟。
五、管道下沟
在执行管道下沟这项工作的时候，要按照相关规定来执行。在下沟之前要将管道内所有杂物清除干净，检查管沟的深度是否符合设计的标准，在石方段管沟中垫土的深度不能小于30厘米。对于沟前的防腐层进行驻查。管道下放时，要将长输管道吊起来1米高，然后轻轻放入沟管道中。
六、管沟回填
在沟道回填之前要与相关单位进行沟通，当相关单位检验无问题后再进行回填。在回填的过程中要注意一下问题。第一就是管沟回填的时候不能用坚固的物体来进行填充，而且填充的厚度不能超过30厘米。为了杜绝被损坏的几率，应该在管道的四周用软土回填。第二就是当穿沟的时候要符合当地水土保持的相关规定来进行，回填后还用用光缆检测仪器来检查是不是有断缆的现象。
七、管道干燥
大多数天然气长输管道在投产前要进行管道试压，水试压是目前最常用也是最安全的一种试压方式，但也为今后的管道运行留下了一定的安全隐患。在清管过程中，由于很难将管道内的积水全部清理干净，管道内部积水，对长输管道而言，危害极大，经常出现冰堵或损坏阀门附件事故，给管道运营带来极大的安全隐患。那么在天然气管道投运前，应严格按照国家标准《天然气管道试运行投产规范》对天然气管道进行脱水、干燥处理 ，使管道内空气露点达到规定的要求。
总之，在天然气长输管道施工过程中，要建立严格的质量管理体系，严把质量关。只有这样，施工质量才能保证天然气长输管道的平稳运行 。
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