天燃气管道的焊接技术简述
编写人：芦立江，李靖，冯天亮
1 前言
随着西气东输项目的全面启动，天然气作为一种洁净能源逐步替代传统的人工煤气。
天然气的特点是压力大，其输配系统为高中压燃气管道，对燃气供应的安全性、可靠性的要求较高。天然气管道的材质一般为合金钢，从X52到X70，承压值有较大的提高。作为管道安装的主要环节，焊接质量直接关系到天然气管道的安全运行。
2 常用天然气管道焊接工艺简介
双面焊容易保证接头质量，对焊工的焊接技术要求低；但是工作效率不高，作业条件差，并且受到管径和施工条件的限制，应用范围很小，天然气管道的焊接多采用下述几种工艺。
2．1 氩弧焊打底+低氢型焊条焊填充盖面(TIG50+E5015)
目前这种工艺非常成熟，焊接方向由下而上，在管道安装行业中的应用相当普遍。氩弧焊几乎适用于任何金属材料，背面成型较好，并且对组对要求不高，手工电弧焊全位置焊接现在已经成熟。但是，这种传统工艺的工效不高，不能适应大规模流水作业的需要；而且氩弧焊打底时，仰焊部位容易产生内凹，尤其在大直径、厚壁管道焊接时，这种缺点更加明显，有时这种缺陷甚至是致命的。
2．2 纤维素焊条打底+自保护药芯焊丝半自动焊填充盖面(如E6010+E71T8一Nil)。
为了适应大直径、厚壁高压管道焊接的需要，目前西气东输工程中下游地区广泛采用以上工艺。药芯焊丝半自动焊可以大大提高工作效率，改善工作条件。由于焊丝的连续性，焊接过程断弧停顿的机会较少，因而焊缝质量大大提高；同时，自动焊使用的焊接电流大大增加，工作效率高，便于排管过程的流水作业。由于焊丝内含药芯，可以方便地调节成分，所以适合焊接不同成分的合金钢的需要，应用前景十分广阔。
2．3 纤维素焊条打底+普通低氢型焊条焊填充盖面(如F,6010+ES015) 在山区或其他地形复杂区域，只适合小型手弧焊机作业时，一般可采用这种工艺，特点是比较灵活，操作简单，可以保证焊接质量。由于国产焊条质量的提高，在一定区域有相当的应用空间。
焊接方向自上而下，使用的焊接电流较大，因而效率大大提高；而且因为顺流焊接，焊缝表面纹路较小，成型美观。纤维素焊条焊接时，产生的电弧吹力足，容易获得理想的背面成型，是比较理想的打底材料，这种方法缺点是对组对要求较高，尤其要保证组对间隙，否则影响根部质量：由于电弧吹力较大，飞溅多，焊接时层间打磨量较大。在管道材质强度不高(如X42，X46，X52)时，可以采用E6010纤维素焊条打底与填充盖面，操作起来比较简单。在管道材质强度较高(如X56，X60，X65，X70)时，采用E6010纤维素焊条打底，E7018或E8018填充盖面；如果管壁较厚或者气温较低，在打底后立即用E6010，E7010或E8010纤维素焊条加焊一层热焊道，具体选材视管材而定。
3 天燃气管道焊接施工技术简介
3.1.1通用性焊接方法
一般工程焊接以半自动焊为主；对于局部困难地段和连头可采用手工电弧焊下向焊方式。下向焊操作规程必须符合《管道下向焊接工艺规程》的规定。
（1）手工电弧焊打底焊采用AWS E6010纤维素焊条，填充采用AWS E8010焊条，盖帽采用AWS E8018G低氢焊条。
（2）半自动焊根焊采用AWS E6010焊条，填充、盖帽采用E71T8-Ni1或71T8-K6药芯焊丝。
3.1.2焊接人员
（1）在施工前根据焊接工艺建立焊接质量管理体系，按照业主批复的焊接工艺要求对焊工进行培训、考试取证，使焊接人员的技术素质和技术水平能够符合本工程施工验收规范的有关规定。
（2）所有参加此工程施工的焊工必须具有国家技术监督总局或者各省、市技术监督局颁发的“焊工合格证”和上岗前监理颁发的“上岗证”，做到持证上岗。
3.1.3主要焊接设备
电源：半自动焊焊接电源为管道人机械设备公司生产的DZ-80移动电站。该电站配备美国林肯多制式焊机DC-400，可同时满足手工焊接。
3.1.4一般要求
3.1.4.1材质为X70的管道焊接需进行焊前
预热。预热采用环形加热器、烤把加热。预热宽
度：坡口两侧≥50mm，预热温度、层间加热温度：滚轮
根据焊接工艺规程规定的温度进行加热处理。预
热温度采用红外线测温仪在距管口50mm外测
量。
其它材质没有预热要求。
3.1.4.2焊道的起弧或收弧处相互错开
30mm以上。焊接起弧在坡口内进行，不能在施
焊层以外的坡口上引弧，更不允许在坡口以外的
下一焊层的焊接。
3.1.4.3根焊完成后，用角向磨光机修磨、清理根焊外表面熔渣、飞溅物、缺陷及焊缝凸高。修磨不得损坏管外表面的坡口形状，根焊与填充时间间隔不得大于10分钟。
3.1.4.4各焊道应连续焊接，并使焊道层间温度达到规定的要求。焊口完成后，必须将连接头表面的飞溅物、熔渣等清除干净。对当日不能完成的焊道每日收工前，每个焊口要完成整个焊道的50%以上并不少于三层。焊接施工中，应按规定认真填写“焊接工艺记录”。 管口预热 螺栓连接 喷嘴 管壁引弧。焊接前每个引弧点和接头必须修磨。在前一个焊层全部完成后，开始
3.1.4.5对当天未焊完的接头应用干燥、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。对当天没有用完的焊丝，收工前从送丝机中取出或连同送丝机一起放入施工现场装有除湿机的库房内，进行除湿处理。第二天到施工现场后，立即拆除管口上缠绕的胶带，打磨清根后用环形加热器对留口加热，加热温度要求与管口组对的温度相同。加热质量须经过现场监理工程师的认可。
3.1.4.6焊接过程中，在防腐层两端缠绕一周宽度为800mm的胶皮保护层，以防焊接飞溅灼伤。
3.1.4.7焊材要求
（1）每个批号焊接材料必须具有质量证明书、合格证、复检报告，进口材料还应有商检证明。
（2）焊材外观应表面光滑、洁净、无开裂、无锈蚀、油污及其它污物。
（3）焊接材料严禁受潮气、雨水及油类等有害物质的侵蚀，应在干燥通风的室内存放，室内的湿度须小于60%。
（4）码放焊材的货架离地高于300mm，离墙大于300mm，且堆放高度不超过规定的层数。
（5）在保管和搬运时应避免损害焊接材料及包装，包装开启后，应保护其不致变质，凡有损害或变质迹象的焊接材料不得在工程中使用。
（6）设专人保管和发放焊接材料，并做好发放及回收记录，气象记录及烘烤记录。
（7）焊材烘干要求表：
小时用量，当环境相对湿度小于80%时，限领四小时使用量。
（9）当天未用完的焊条应取回存放。低氢型焊条重新烘干后首先使用，重新烘干次数不得超过两次。
（10）每根焊条宜连续焊完，电焊工应尽量避免断弧现象的发生。
（11）焊丝不能烘干，应在干燥通风的室内存放，保持干燥。
（12）焊条如有偏心度大、药皮裂纹、脱落等影响焊接质量的现象，不得用于焊接。
（13）焊接完毕后，剩余的焊条不得随意丢弃，应有专人负责回收，集中处理。
3.1.5焊接环境
在下列情况下，如无有效防护措施（如设防护棚、加热器等）严禁施焊。
（1）在风速超过焊接工艺规程要求时，配备专用的防风棚，保证焊接处密闭要求。当环境风速影响到焊接操作时，应采取有效的防风措施进行焊接区域的防护，根据以往施工经验，我们通常采用的方法是在每道焊口上用防风棚进行防护。如下图为防护棚焊接。
（2）当环境温度低于5℃时，应采取焊后在焊道上加盖保温被的措施保温，以防止焊道急骤降温。
防护棚
保温示意图 （1-管段 2-石棉被 3-毛毡 4-橡皮带 5-焊口）
3.1.6焊接检验
3.1.6.1外观检查
焊接、修补或返修完成后应及时进行外观检查，检查前应清除表面熔渣、飞溅和其它污物。焊缝外观应达到《钢制管道焊接及验收》SY/T 4103规定的验收标准。外观检查不合格的焊缝不得进行无损检测。
焊缝外观检查应符合下列规定。
（1）焊缝外观成型均匀一致，焊缝及其热影响区表面上不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅、夹具焊点等缺陷
（2）焊缝表面不低于母材表面，焊缝余高应不大于1.6mm
（3）焊缝表面宽度每侧应比坡口表面宽0.5～2mm。
（4）焊后错边量应小于2mm
（5）咬边的最大尺寸应符合规定。
（6）电弧烧痕应打磨掉，打磨后应不使剩下的管壁厚度减少小于材料标准允许的最小厚度。否则，应将含有电弧烧痕的部分管段整段切除。
3.1.6.2焊缝无损检测
所有对接焊缝应进行100%射线检测，并按以下要求进行超声检测复验（即为俗称的双百检测），设计有要求是，按实际要求检测：
（1）对以下焊口进行100%超声波探伤：
a.三级地区、四级地区的所有管道焊口；
b.穿跨越大中型河流、山岭隧道、沼泽地、水库、三级以上公路、铁路的管道焊口；
c.穿越地下管道、电缆、光缆的管道焊口；
d. 直管与弯头连接的焊口；
e. 分段试压后的碰头焊口；
f. 每个机组最初焊接的前100道焊口；
（2）本段管道焊口，在进行100％的射线检测后，应对每个机组当天完成的全部焊口的10％进行超声波探伤：
2)探伤不合格的焊口应按要求进行返修，同一部位缺陷修补次数不能超过1次，返修部位应进行100%超声复检。
3.1.7返修
3.1.7.1焊道中出现的非裂纹性缺陷，可直接返修。若返修工艺不同于原始焊道的焊接工艺，必须使用评定合格的返修焊接工艺规定。
3.1.7.2当裂纹长度小于焊缝长度的8％时，应使用评定合格的返修焊接规程进行返修。当裂纹长度大于8％时所有带裂纹的焊缝必须从管线上切除。
3.1.7.3同一部位缺陷修补次数不能超过1次，否则应将该焊缝切除。返修后，按原标准检测。
综上所述，为浅析天然气管道组对焊接技术，有不妥之处请指正！