第3章　長輸管道施工焊接管理

長輸管道通常是指較長距離和較大管徑輸送油、氣等介質的管道。長輸管道輸送距離長、焊縫多，任何一處焊縫存在質量問題，都會對管道的正常輸送和安全運行產生很大的影響。西氣東輸一線管道工程主干線管徑ф1016mm，長度4000km，滿負荷運行管道內可儲存天然氣3×108m3。環焊縫（不包括鋼管的螺旋縫或縱縫）約340000條，環縫總長度1085km，焊道總長度7600km。2000余名焊工參加西氣東輸一線管道工程的焊接，這2000余名焊工雖都取得西氣東輸管道工程焊工資格證書，但他們的技術水平、綜合素質和責任心，肯定存在著較大的差異。如何使每一位焊工焊接的每一寸焊道均為合格焊道，這就需要科學的、嚴格的、細致的管理。

3.1　焊工管理

焊接工藝評定后，工程開工前，應組織焊工進行培訓和考試。這里所說的焊工培訓，是對具有一定技術水平的焊工進行的適用于某工程的專項性強化培訓，培訓時間一般不超過一個月。通常分為持證焊工的培訓和無證焊工的培訓。

3.1.1　焊工培訓

（1）持證焊工的培訓　持證焊工的培訓，是指該焊工已持有該工程相應的合格項目，且在有效期內。這類焊工只需對其進行適用性培訓，確保工程開工初期的焊接質量。培訓時間一般為1～2周。

（2）無證焊工的培訓　無證焊工的培訓，該類焊工沒有焊工資格證或焊工資格證上的項目不能滿足本工程的需要，或該合格項目過期。這類焊工需經嚴格的培訓，培訓結束時應對其進行考試，考取與本工程相適用的焊工資格證后，方可從事本工程的焊接。

（3）工程焊接技術（要求）培訓　工程開工前對焊工培訓的另外一項重要內容是要求焊工掌握本工程的焊接技術要求、焊接的特殊性及強調哪些是應特別注意的問題。

（4）培訓措施和方法　由于是工程開工前的適用性培訓，培訓的針對性一定要強。應采用與工程相同的焊接方法、焊接設備、鋼管材質及規格、坡口形式和尺寸、焊接材料的型號和規格、預熱要求、層間溫度、焊接層數與道數、焊接工藝參數等。

由于長輸管道的焊接基本上是采用流水作業，即不同的焊道是由不同的焊工焊接的。在培訓過程中，要根據焊工的技術特點，安排好焊工的焊道次序。培訓結束前要模擬工程現場的流水作業進行焊接，使每個焊接作業機組各焊道的焊工達到良好的配合狀態。

3.1.2　焊工考試方法

長輸管道焊工考試，一般考試管環縫水平固定（5G）焊口就可滿足工程的要求；當在山區等地段施工存在20°以上的坡度時，應考試管45°固定（6G）焊口。

（1）由一名焊工完成一個完整的環焊縫　當管徑小于ф500mm時，一名焊工應焊接一道完整的環焊縫。

（2）由兩名焊工完成一個完整的環焊縫　當管徑大于等于ф500mm時，可由一名焊工焊接一道完整的環焊縫；也可以兩名焊工焊接一道完整的環焊縫，但每名焊工應完成從12點到6點180°范圍內的所有焊道。

（3）多名焊工完成一個完整的環焊縫　當多名焊工焊接一道考試焊口時，通常是由1～2名焊工焊接根焊焊道，多名焊工（由填充焊道的數量確定填充焊道的焊工數量）焊接填充焊道，1～2名焊工焊接蓋面焊道。根焊焊道的焊工考試合格后，可焊接根焊焊道和填充焊道；填充焊道的焊工考試合格后只能焊接填充焊道；蓋面焊道的焊工考試合格后，可焊接填充焊道和蓋面焊道。

3.1.3　焊工資格證管理

焊工證上合格項目的有效期為4年，滿4年必須重新考試或辦理免試。免試條件：第二次及以后的有效期滿，焊工檔案內容齊全、真實，焊接業績優秀的焊工。

焊工中斷受監察設備的焊接工作六個月以上，再從事受監察設備的焊接時，必須重新考試。

有下列情況之一的焊工應暫扣或吊銷其焊工資格證。

①焊接操作技能不能滿足工程的焊接質量要求。

②違反工藝紀律。

③發生重大質量事故。

④焊接一次合格率太低。

被吊銷焊工資格證的焊工，必須經過嚴格的培訓后，方可重新考試。

3.1.4　焊工檔案管理

從事長輸管道施焊的焊工均應建立焊工檔案，焊工檔案應包括下列內容。

①焊工基本情況：姓名、性別、年齡、文化程度、從事焊接時間、掌握的主要焊接方法、主要工作經歷、主要焊接經歷等。

②培訓情況：培訓班名稱、培訓內容、培訓時間、培訓地點等。

③考試情況

a.基礎理論知識：試卷、考試時間、考試成績等。

b.操作技能：考試時間、考試項目、合格項目。

④工作業績：主要工程的焊績記錄，工程名稱、施焊時間、施焊地點、施焊位置、焊口數量、焊接方法、焊接材料、焊接設備、對應合格證項目、無損檢測方法、焊接一次合格率、二次以上返修情況、遵守工藝記錄情況和質量事故情況等。

3.2　材料及設備管理

3.2.1　鋼管管理

（1）鋼管的驗收　用于長輸管道工程的鋼管必須有質量證明書，質量證明書的項目齊全并符合標準和設計要求。鋼管驗收的項目應包括下列內容：質量證明書、鋼號、鋼管的外表質量、端部直徑、端部圓度、管口與管軸線的垂直度、管壁厚度和坡口質量等。

（2）鋼管的裝卸和運輸　鋼管在裝卸和運輸過程中應注意保護坡口和防腐層。

（3）鋼管的堆放和保管　鋼管應堆放在管墩上，堆放場地雨后不應有積水。鋼管的堆放高度一般不應超過3m。

3.2.2　焊接材料管理

焊接材料應設專人驗收、保管、烘干和發放，并建立臺賬和認真做好各項記錄。管道施工常用的焊接材料有：焊條、焊絲、焊劑、保護氣體、切割用氣體。

（1）焊接材料的驗收　焊接材料必須有質量證明書，質量證明書的項目齊全并符合標準和設計要求。焊接材料驗收的項目應包括下列內容：質量證明書、包裝質量、外表質量、型號、規格、批號、生產日期等。對焊材質量有疑義的應進行復驗。

（2）焊接材料的保管　焊條、焊絲、焊劑應存放在專用的焊材庫內的貨架上，焊材距地面和墻壁的距離不得小于300mm。焊材庫內應保持干燥，相對濕度不應大于60％。在濕度較大的地區或季節，焊材庫內應設除濕機，以保持相對濕度在60％以下。

焊接材料應按類別、型號、規格、生產廠家、生產日期、批號等分別存放，并有明確的標識。

（3）焊接材料的烘干　嚴格按焊材說明書的要求進行烘干，不同類別、不同型號的焊材應分別烘干。不得將焊條直接放入高溫的烘箱，也不得將烘烤到高溫的焊條從烘干箱內取出。當烘箱的溫度自然降到200℃以下時，方可將烘箱內的焊條取出放入恒溫箱內，隨用隨取。

纖維素焊條在包裝良好的情況下，一般不需烘烤；當焊條的包裝破損或受潮較嚴重時，才需要烘烤，但烘烤溫度不應超過100℃。

（4）焊接材料的發放　同型號、同規格的焊材按生產日期的先后發放，先生產的先發放，后生產的后發放。

焊工應持焊材領用卡領用焊材。一次領出的焊材必須限量，不需烘干的焊材，限領數量為當天的用量；需要烘干的焊材的限領數量為4h的用量。經烘干的焊材，領出后必須放在焊材保溫筒內隨用隨取。

（5）焊接材料的回收　當天或在規定時間內沒有用完的焊材應及時回收，使用時應重新烘烤（不需烘烤的焊條除外），但重復烘烤次數不應超過2次。經2次重復烘烤仍沒用完的焊材不得用于承壓元件的焊接。

3.2.3　設備管理

焊接用設備應處于良好的工作狀態，儀器、儀表等附件齊全、準確，且在定檢期內。設備應有專職人員管理，定期進行保養和維修。

嚴格按照設備的操作規程進行操作，認真做好運轉、保養和維修記錄。

3.3　焊接過程控制

3.3.1　焊前技術要求

（1）技術交底　施焊前由焊接技術人員向焊工進行技術交底。

（2）監督內容　設專職質量管理員監督施焊的全過程，監督的主要內容有：鋼管質量、坡口質量、清理情況、監測環境溫度和濕度及風速、焊工資格、預熱、后熱、焊接設備、焊接材料、焊接工藝參數、層間清理、層間溫度、焊接順序、表面清理、焊縫標記等。

（3）坡口加工　當采用管道全位置自動焊時，要求坡口現場加工；其他焊接方法所用坡口可由管廠加工也可以現場加工。當現場加工坡口時，要求采用專用的坡口機加工。坡口加工后應采用專用的坡口測量工具，測量坡口的加工質量。每一道坡口至少測量4個點，且4個點應均布于整個圓周上，每一個點的所有尺寸均應滿足要求。如發現有超差現象，應及時調整刀具或更換刀具，確保坡口尺寸的正確性和一致性。

（4）坡口質量及組裝質量　坡口表面質量、坡口形式、坡口尺寸、組裝間隙、錯邊尺寸等。

（5）坡口及兩側的清理情況　坡口及兩側易采用電動鋼絲刷、手工鋼絲刷和砂紙進行清理；當采用砂輪機進行清理時，應特別注意防止將坡口及鋼管的內外表面損傷。

當天清理的坡口應當天焊接。清理后，坡口及坡口的內外兩側20mm范圍內應見金屬光澤，坡口的內外兩側100mm范圍內應無污物。

3.3.2　環境監測

應設專人對焊接環境實施監測，監測點應距施焊點1m左右；當采用防風防雨篷時，應在篷內距焊接點約0.5m處測量。當天氣變化不大時，一天內測量3次（施焊前、施焊過程中、施焊結束時）；當天氣變化較大時，應在天氣變化時隨時增加測量次數；測量內容包括溫度、濕度和風速，每次測量后均應做好記錄。

對焊接環境的要求，應根據標準、規范和工藝評定來確定。

（1）一般要求　雨、雪、霧等天氣無有效的防護措施，不得施焊。

（2）對環境溫度的要求　對環境溫度的要求，標準中一般無明確的規定。低碳鋼和較低強度的低合金鋼通常對焊接環境溫度無規定；高強鋼一般規定施焊環境溫度不低于0℃。當在特別寒冷的地區施工時，應在焊接試驗和焊接工藝評定時模擬施工現場溫度進行焊接試驗，以確定施焊溫度和施焊措施。

（3）對環境濕度的要求　標準對環境濕度的一般規定為環境的相對濕度不應大于90％，當環境濕度大于90％時應停止焊接。如果管道施工所用的焊接方法和焊接材料對空氣的濕度比較敏感，通過焊接試驗應限定更低的環境濕度；如果在濕度較大的地區，又必須在濕度較大的季節施工。自然環境濕度時常超過90％，應采用封閉性能較好的防護篷，采取有效的除濕措施，使防護篷內的濕度控制在90％以內。

（4）對風速的要求　當風速超過如下規定時，無有效防護措施不得施焊。

①纖維素焊條、自保護藥芯焊絲焊接時，風速≤10m/s。

②除纖維素焊條外的其他焊條電弧焊焊接時，風速≤8m/s。

③氣體保護焊時，風速≤2m/s。

3.3.3　預熱、后熱和焊后保溫緩冷

預熱、后熱和焊后保溫與鋼管材質、管壁厚度、焊接方法、環境溫度和焊后的使用條件等因素有關。

（1）預熱

①預熱溫度　應按焊接工藝規程要求的預熱溫度加熱，預熱時的加熱溫度要比預熱規定的最低溫度高10～30℃，以保證焊接開始時的預熱溫度。但也不是預熱溫度越高越好，預熱溫度過高除消耗能源多，預熱時間長影響焊接效率外，還會導致管材的性能發生變化和影響鋼管防腐層的質量。

當施焊的環境溫度過低，鋼管的壁厚又較大時，在保證鋼管性能和防腐層性能的情況下，可適當提高預熱溫度，但不宜超過預熱上限溫度50℃。

②預熱寬度　管端的預熱寬度為3倍的管壁厚度，且不小于100mm。預熱寬度過窄，會造成管端軸向的溫度梯度過大，降溫速度過快。預熱寬度過大會影響防腐層的性能。

③升溫速度　加熱時的升溫速度不應過快，過快會造成管壁厚度方向的溫度梯度過大，加熱面的溫度過高。管壁厚度在10mm以下的鋼管，加熱速度應控制在50℃/min以下；管壁厚度超過10mm時，加熱速度應控制在50℃/（min·cm）以下。

④預熱溫差　在整個圓周上預熱溫度應力求一致，最大溫差不應超過預熱溫度的15％。

⑤溫度的測量　采用表面溫度儀測量預熱溫度，各測溫點應均布在整個圓周上。管徑小于等于ф200mm時，測溫點應不少于2個；管徑在ф200～1000mm之間時，測溫點應不少于4個；管徑大于ф1000mm時，測溫點應不少于6個。

（2）后熱　對于長輸管道，在通常的情況下不要求進行后熱，只有當焊接環境溫度較低、管壁厚度較大、焊接應力較高、鋼管材質又具有較強的冷裂傾向時，才要求進行后熱。后熱的溫度和后熱時間由焊接工藝評定確定。一般后熱溫度應為200～300℃，后熱時間0.5～1h，并進行保溫緩冷。

（3）焊后保溫緩冷　鋼管材質具有較強的冷裂傾向特別是具有較強的延遲裂紋傾向時，在焊接環境溫度又較低的情況下，應進行焊后保溫緩冷。通常采用保溫被進行保溫，焊接結束時，立即蓋好保溫被，并應將管道的兩端封好。焊縫的溫度降到環境溫度時，才可將保溫被去掉，然后再進行表面清理和外觀檢查。

3.3.4　施焊工藝參數

一道環焊縫有時要采用兩種或兩種以上的焊接方法，兩種或兩種以上的焊材型號和焊材規格。保證每一層焊道焊接方法和焊接材料的正確，是保證工藝正確性的基礎。

所有工藝參數（電源極性、焊接電流、電弧電壓、焊接速度、送絲速度、氣體種類、氣體比例、氣體流量、焊槍擺動幅度、焊槍擺動速度或頻率、焊槍兩側停留時間等）必須在工藝規程限定的范圍內，并且各參數間應有良好的配合。

3.3.5　層間清理及層間溫度

（1）層間清理　每一層焊道焊完后，必須對其進行清理。焊條電弧焊應采用鋼絲刷和砂輪機進行清理；非焊條電弧焊采用鋼絲刷清理熔渣或氧化渣，砂輪機打磨焊道接頭。采用砂輪機進行層間清理時，應注意不要損傷坡口和管表面。層間的熔渣和氧化渣必須清理干凈，焊道接頭應磨平。

（2）層間溫度　采用下向焊或焊道厚度較薄的其他焊接方法，根焊道焊接完成后，要求盡快焊接后續焊道。根焊道完成后到后續焊道焊接前的間隔時間，一般規定不應超過10min。鋼材的強度等級越高、管壁越厚、施焊環境溫度越低，此間隔時間應嚴格控制。

當有預熱要求時，層間溫度不應低于預熱溫度的低限值。若管徑較小、管壁厚度較大時，還應注意控制層間溫度的高限值。

（3）焊接順序　直徑小于等于ф300mm的管環焊縫，同一焊層可由一名焊工焊接。每一層焊道焊接完成后，方可焊接后續焊道。

直徑大于ф300～1000mm的管環焊縫，應由兩名焊工同時對稱焊接同一焊道。采用下向焊時，一名焊工從12點開始焊接，另一名焊工同時從3（或9）點開始焊接；當采用上向焊時，一名焊工從6點開始焊接，另一名焊工從3（或9）點開始焊接；兩名焊工的焊接速度和焊接效率應基本一致。

直徑大于等于ф800mm的管環焊縫，可由三名或四名焊工同時對稱焊接同一焊道。各焊工應盡量均布在整個焊口上對稱焊接。幾名焊工的焊接速度和焊接效率應基本一致。

（4）表面清理及外觀自檢　焊縫焊接完成后，必須將焊縫及兩側的熔渣和飛濺清理干凈。通常用鋼絲刷進行清理熔渣和飛濺，當焊道接頭處較高應采用砂輪機將其磨成與其他部位的焊道和母材圓滑過渡；如果飛濺較嚴重用鋼絲刷無法去除時，可采用銼刀、扁鏟、砂輪機等工具，但必須特別注意不應將管表面損傷。

表面清理完成后，焊工應對焊縫進行自檢，如果存在非裂紋、非未熔合的表面缺陷，應對其進行修補；如果存在裂紋和未熔合等缺陷，必須制定返修工藝后，方可返修。

3.4　焊縫檢查

3.4.1　外觀檢查

（1）焊縫表面及兩側的清理狀況　焊縫表面的熔渣、氧化物，焊縫兩側的飛濺等必須清理干凈。

（2）焊縫形狀　焊縫應與母材圓滑過渡，整個焊道的寬度和余高應基本一致。

（3）焊縫尺寸　焊縫余高、焊縫余高差、焊縫寬度、焊縫寬度差均應在標準和設計規定的范圍內。

（4）表面缺陷

①不允許存在的缺陷　焊縫表面不得有裂紋、未熔合、夾渣、氣孔和焊瘤。

②其他缺陷　咬邊、管表面的電弧擦傷、管表面的機械損傷及飛濺等的尺寸、數量及分布均應符合標準和設計規定。

（5）檢查方法　對焊縫表面及焊縫兩側的管表面必須全面地進行仔細檢查。測量焊縫余高時應測量最高處和最低處，當焊縫的余高基本一致時，應分別測量3點、6點、9點和12點的余高；測量焊縫寬度時應測量最寬處和最窄處，當焊縫的寬度基本一致時，同樣應分別測量3點、6點、9點和12點的焊縫寬度。

焊接缺陷的檢查方法：對焊接缺陷應全面檢查，必須測量最大尺寸點。

（6）外觀檢查記錄及檢查報告

①焊縫尺寸記錄點應不少于4點，對焊接缺陷應進行全面記錄。

②外觀檢查后應簽發外觀檢查報告，報告中至少應包括下列內容：對于合格焊縫報告中應注明焊縫編號、檢查標準、“合格”字樣和檢驗員簽字；對于不合格焊縫報告中應注明焊縫編號、檢查標準、缺陷性質、缺陷位置、缺陷尺寸、“不合格”字樣和檢驗員簽字。

3.4.2　無損檢測

經外觀檢查合格的焊縫方可進行無損檢測。無損檢測后必須簽發無損檢測報告，無損檢測報告應包括下列內容：焊縫編號、檢測方法、檢測標準、缺陷性質、缺陷位置、缺陷尺寸、質量等級和檢測人員簽字等。

對于不合格的焊縫應及時發出焊縫返修通知單。

3.4.3　焊縫標志

長輸管道的所有環焊縫均應有焊縫標志，焊縫標志應包括下列要求。

①在整個一項管道工程中用統一的編號方式，且不應有相同焊縫編號。

②通常采用記號筆或噴印的方法進行標志，標志應位于介質流動方向下游1m處。

③當鋼材的屈服強度值σs≤300MPa時，可采用打鋼印的方法進行標志，標志應位于介質流動方向下游100mm處。

④焊縫標志的內容：施工標段編號、施工單位代號、作業機組編號、焊工編號（非流水作業時有此項，流水作業時無此項）。

⑤字跡應清楚正規。

3.5　焊縫的修補及返修

①焊工自檢發現的非裂紋、非未熔合缺陷，且缺陷的深度小于等于1/3管壁厚度并不大于3mm，焊縫的表面溫度又不低于規定的最低層間溫度時，焊工可直接修補。

②焊縫存在下列情況之一，必須進行返修。

a.經外觀檢查發現的裂紋、未熔合缺陷。

b.經外觀檢查發現的非裂紋、非未熔合缺陷，但缺陷深度超過管壁厚度的1/3或深度大于3mm的缺陷。

c.焊接完成后，焊縫的表面溫度低于規定的最低層間溫度時的所有超標缺陷。

d.經無損檢測發現的超標缺陷。

e.經強度試驗或氣密性試驗發現的缺陷。

③焊縫的返修必須制定具有針對性的返修工藝，返修工藝應包括下列內容。

a.焊接方法、焊接設備。

b.焊接材料名稱、型號、規格等。

c.焊工資格。

d.缺陷性質、尺寸及在焊縫中的位置。

e.缺陷的清除方法及缺陷清除后的檢驗方法。

f.預熱方法及預熱溫度，后熱方法及后熱溫度。

g.焊接工藝參數。

h.層間清理及層間溫度。

i.焊后清理、外觀檢查及無損檢測要求。

④焊縫的返修應由具有返修資格的焊工焊接，并應在質量員或監理的監督下進行。

⑤返修完成后應重新進行外觀檢查和無損檢測。

3.6　焊接資料的歸檔

焊接是長輸管道施工重要的環節之一，焊接的各個環節應具有可追溯性，所以應加強焊接資料的歸檔管理。焊接歸檔資料應包括下列內容。

①焊接工藝評定報告。

②焊接材料質量證明書。

③焊工資格表。

④焊接工藝規程。

⑤施焊記錄。

⑥外觀檢查記錄（報告）。

⑦無損檢測報告。

⑧返修記錄。

⑨焊縫力學性能檢驗報告。