天然气长输管道下向焊施工工法.doc
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天然气长输管道下向焊施工工法
中国化学工程第三建设公司
ZHGF-03-24
天然气长输管道下向焊施工工法,适用于直径不小于Φ159mm,材质为碳素钢及普通低合金钢的输油、输气管道对接焊缝手工电弧焊全位置下向焊接。
本工法获公司技术进步成果一等奖。
一.施工工艺和操作要点
㈠下向焊适用管材
1.1.输油、输气用钢管应符合下列标准要求:
GB9711-88《石油天然气管道用螺旋缝埋弧焊钢管》;SY5297-91《石油天然气输送用直缝电阻焊钢管》;GB8163-87《输送流体用无缝钢管》;
2.采用国外钢管时,应符合如下要求:
APIspecsl《管线管规范》系列(无缝钢管和焊接钢管)有a,b,x42,x46,x52,x56,x60,x65级;用非JIS标准热轧卷板t/s52k卷焊的钢管。
㈡下向焊焊条的选用
1.下向焊条应符合下列标准及要求:
⑴焊条的性能应符合GB/T5117-1995《碳钢焊条》,GB/T5118-1995《低合金钢焊条》的规定。
⑵焊条的焊接工艺性能应满足管道全位置下向焊接要求。
2.国外焊条的选用,应符合如下要求:
不同管材作纤维素型下向焊接,焊知选用条件见表1及表2
纤维素型下向焊条选用条件表1
管材等级
焊条选用①
GB9711
可比较的API等级
S305S240
S290
A,B,X42
根焊道
AWSE6010
其余焊道
S315S360②
S385②
X46X52②
X56②
根焊道
AWSE6010或E7010G
其余焊道
AWSE6010④或E7010G
S360③S385③
S415②
X52②X56③
X60③
根焊道
AWSE6010或E7010G
其余焊道
AWSE7010G
S415③S450
X60③S65
根焊道
AWSE6010或E7010G
其余焊道
AWSE8010G
低氢型下向焊条选用条件表2
管材等级
焊知选用①
GB9711
可比较的API等级
S205S240
S290S315
S360S385S415
AB
X42X46
X52X56X60
根焊道
AWSE7048
其余焊道
S415S450
X60X65
根焊道
AWSE7048
其余焊道
AWSE8016-C3
3、焊条的选用原则
⑴输油输水管道宜选用纤维素型下向焊条,输气管道宜选用低氢型下向焊条。
⑵两长管段联接的固定口及管子与管件焊接,应选用低氢型下向焊条。
4、焊条的保管及焊前处理
⑴管道焊接用下向焊条,必须有产品合格证和同批号的质量证明书。
⑵焊条的存放、烘干、发放、回收应按说明和规定进行。
㈢焊接设备、焊接工艺评定及焊工考试
1、管道现场下向焊施工,根据焊材要求和施工条件,应使用性能稳定的直流弧焊机
2、下向焊焊工考试应按照《锅炉压力容器焊工考试规则》执行。
3、焊接工艺评定应按照SY4052-92《油气管道焊接工艺评定方法》执行。
㈣焊接
1、焊前准备
⑴管道下向焊前,应根据焊接工艺评定制定下向焊接及缺陷修补工艺规程。
⑵参加管道施工的电焊工必须持有有效期内的焊工考试合格证书。
⑶管道施焊前应将坡口两侧各50mm表面上的油污、浮锈、水份、泥沙、气割后的溶渣、氧化皮等杂物以及坡口内侧机加工毛刺等清除干净,使坡口及两侧各大于10mm范围的内外表面露出金属光泽。
⑷管口组对尺寸应按表3的要求检查。
管道下向焊接管口组对尺寸表3
┌─────────┬───────────────────────┐
││管口组对尺寸│
│├───────────┬───────────┤
│项目│纤维素型焊条│低氢型焊条│
│├─────┬─────┼─────┬─────┤
││允许值│推荐值│允许值│推荐值│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│单边坡口角度(度)│30~35│25~37.5│30~35│27.5~40│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│钝边厚度(mm)│1.0~1.5│0.8~2.4│1.0~2.0│0.8~2.4│
├─────────┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│对口间隙(mm)│1.2~2.0│0.8~2.5│1.0~3.5│1.0~4.0│
├─────────┼─────┴─────┴─────┴─────┤
│最大错边量│不大于管壁厚的10%,且不大于1mm。
│
└─────────┴───────────────────────┘
⑸当管道在沟外焊接时,管口处的作业空间不应小于500mm,在管沟内焊
接时,工作坑尺寸应能保证焊工操作顺利和施工安全。
2、焊接施工
⑴管道组对宜选用内对口器,不需进行定位焊,调整间隙组对方便。
⑵施焊时,管子应保持平稳,不得受到震动和冲击。
⑶焊机接地线连接应牢固,禁止地线与管材间发生电弧而烧伤管材表面。
⑷施焊时严禁在坡口外管材表面上引弧。
⑸根焊道必须溶透,背面成形良好。
⑹根焊道焊完后,应尽快进行热焊道焊接,根焊道与热焊道焊接间隔时间不宜超过5分钟。
⑺全位置下向焊接应遵循薄层多遍焊道的原则,不同壁厚管道焊接层数宜符合表4规定。
层间必须仔细清除熔渣和飞溅物,外观检查合格后方可焊下一层焊道。
管道两侧立焊部位,在盖面焊前,应加焊一层。
⑻每相邻两层焊道更换焊条时,接头不得重叠,应错开20~30mm。
⑼每根焊条引弧后,应一次焊完,每层焊道应连续焊完,中间不应中断;要保证焊道层间温度要求,每道焊口应连续焊完。
⑽管道下向焊施工宜采用流水作业,每层焊道由两名焊工施焊,施焊顺序如图A,B。
图A图B
⑾用纤维素型下向焊条焊接的规范,宜符合表5规定的范围。
⑿用低氢型下向焊条焊接的规范,应符合表6规定的范围。
不同管壁厚度要求的焊道层数表4
┌───────┬────┬────┬──────┬──────┐
│壁厚(mm)│6│7~8│9~10│10~12│
├───────┼────┼────┼──────┼──────┤
│层数│3~4│4~5│5~6│6~8│
└───────┴────┴────┴──────┴──────┘
用纤维素型下向焊条焊接表5
┌─────────┬────┬────┬─────┬─────┬─────┬────┐
││焊条直径│电流│││焊接速度││
│项目│││电流(A)│电压(V)││运条方法│
││(mm)│极性│││(cm/mm)││
├─────────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤
││3.2│直流│70~130│21~30│10~30││
│根焊├────┤├─────┼─────┼─────┤直拉│
││4.0│反接│120~180│22~31│15~40││
├────┬────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│热焊,填││3.2│直流│90~130│20~34│10~30││
││第二层├────┤├─────┼─────┼─────┤直拉│
│充焊及盖││4.0│反接│140~190│25~35│15~35││
│├────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│面焊│第三层及│4.0│直流│110~70│25~35│7~35│直拉或小│
││├────┤├─────┼─────┼─────┤│
││以后各层│4.8│反接│140~220│26~36│10~40│幅度摆动│
└────┴────┴────┴────┴─────┴─────┴─────┴────┘
用低氢型下向焊条焊接表6
┌─────────┬────┬────┬─────┬─────┬─────┬────┐
││焊条直径│电流│││焊接速度││
│项目│││电流(A)│电压(V)││运条方法│
││(mm)│极性│││(cm/mm)││
├─────────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│根焊│3.2│直流反接│70~120│19~26│6~20│直拉│
├────┬────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│热焊,填││3.2│直流│90~140│20~27│10~30│直拉或小│
││第二层├────┤├─────┼─────┼─────┤│
│充焊及盖││4.0│反接│120~210│21~30│15~35│幅度摆动│
│├────┼────┼────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│面焊│第三层及│3.2│直流│90~140│20~37│6~25│直拉或小│
││├────┤├─────┼─────┼─────┤│
││以后各层│4.0│反接│120~210│21~30│10~35│幅度摆动│
⒀下列任何一种环境,如不采取有效的防护措施,不得进行焊接。
①雨天或雪天。
②风速超过8m/S。
③大气相对湿度超过90%。
⒁需要焊前预热或管道冬季施工焊接时,施工现场应随时测量并记录环境温度,并采取相应的预热措施。
⒂预热要求应根据材质、气侯条件等因素,经焊接性试验及焊接工艺评定确定。
焊前需预热的焊缝,层间温度应保持不低于预热温度。
S205、S240、S290等级钢材,环境温度在摄氏零度以上,可不预热,直接进行现场焊接。
对于S160等级钢材,环境温度在摄氏5度以上时,可不预热,直接进行现场焊接。
对于S415等级钢材,在零度以上任何环境温度中施工,焊前必须预热到摄氏100~150度。
⒃预热宽度应从坡口两侧各大于100mm为宜,该范围内预热温度应均匀一致,预热温度可采用测温笔或表面温度计在距焊缝中心线100mm对称测量。
⒄需焊后热处理管道焊缝,应按焊接性试验及焊接工艺评定结果相应处理。
⒅焊接施工中应接规定认真填写有关原始记录。
㈤焊接检验及缺陷修补
1、管道焊缝表面质量应在焊后及时检查。
2、焊缝无损检验应按照SY4065-93《石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级》和SY4056-93《石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》执行。
3、焊缝缺陷超过允许范围时,应进行修补或割掉重焊,且要重新进行无损检验并认真做好记录。
二、劳动组织
我处承建的24km陕甘宁气田至宁夏化肥厂天然气长输管线,管道规格Φ426×7,材质X52。
工期90天,工期紧、质量标准高。
我们采取下向焊流水作业施工方式,确保了工期、质量要求。
劳动力组合为:
㈠项目队长兼安全员1人
㈡技术负责人兼质量检查员1人
㈢管工(可分为两个岗位组)8人
㈣焊工8人
㈤壮工6人
三、机具配备(工程规模同上)
根据24KM管道延长米的工作量及工期要求,需配备如下组对焊接机具:
㈠内对口器一台,外对口器三台(备用);
㈡烘箱一台、焊条保温桶16只;
㈢移动式自发电电焊车七辆。
四、质量控制
㈠人员控制。
建立完善的质量保证体系,保证施工过程质量处于受控状态。
及时总结出焊缝缺陷存在的主要特征,以及产生缺陷的根本原因,开展QC小组活动。
对焊接中存在的难点问题进行科技攻关。
㈡现场控制。
首先配备性能良好的直流弧焊机。
焊工必须充分了解所使用焊机的性能,施焊过程容易把握使用电压、电流,保证焊缝质量。
其次焊条的保管制度要严格执行。
焊条的保管与回收利用要有详细记录,杜绝使用不合格焊条焊接。
控制现场焊接条件,作好防护措施。
五、安全措施
使用低氢型及纤维素焊条焊接时要注意方向,并采取防护措施,保护焊工身体健康。
六、经济技术分析
下向焊接技术是一种较为先进的焊接工艺,从经济技术分析有如下优点:
㈠提高工效:
下向焊运条方式由上至下使用直拉或稍微摆动的手法,利用熔池的下坠趋势自然成形,比上向堆焊的方式优越。
经试验比较,直径Φ426×6的焊缝三层焊道包括清根打磨时间为30分钟,上向焊则需50分钟。
这样可以提高焊接速度,直接提高工程进度,缩短工期。
㈡降低成本:
下向焊通过控制运条速度比及焊接电流,保证焊缝等高要求,利用薄层多遍的特点,达到了减少焊条使用量的目的。
经试验比较,Φ426×6的焊缝三层焊道使用Φ3.2×30焊条10根,Φ4.0×30焊条15根,而采用普通焊条进行上向焊接则需Φ3.2×30焊条15根,Φ4.0×30焊条20根。
因此,下向焊对主材焊条的消耗很大程度上降低,减少成本,减少投资资金。
七、运用实例
我公司三0三工程处首先使用下向焊技术在陕甘宁气田至银川化肥厂的24KMΦ426长输管线上施工,该项目已在98年9月22日一次交验合格,其工期、质量、进度、安全等诸方面均得到了建设单位的好评,且经济效益良好。
我们将不断总结经验,完善焊接工艺,为下向焊施工工法广泛应用打好基础。
执笔人:
贺凤文
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- 关 键 词:
- 天然气 管道 施工