长输管道工程焊接及其质量控制

长输管道工程焊接及其质量控制

作者姓名：

导师姓名：

工作单位：

达成日期：2009年8月

作者简介：

男，汉族，24岁，河北乐亭人，2008年7月毕业于，获工学学士学位。现在工作。

指导老师：

姜志阳，机械设备设计所，副总设计师

付国强，机械设备设计所，一级设计师

2

目次

1.序言.....................................................................................................................12.焊前准备.............................................................................................................22.1焊接人员..............................................................................................................22.2焊接资料..............................................................................................................32.3焊接用设备..........................................................................................................42.4坡口加工及清理..................................................................................................42.5定位/组对.............................................................................................................53焊接工艺评定及焊接工艺.....................................................................................64焊接过程控制.........................................................................................................84.1施焊环境..............................................................................................................84.2焊接操作..............................................................................................................95焊缝返修...............................................................................................................106焊后检查...............................................................................................................106.1焊缝外观检查....................................................................................................106.2焊缝内部质量查验............................................................................................106.3最后查验、试验................................................................................................117结论.......................................................................................................................11参照文件。..............................................................................................................12

I

长输管道工程焊接及其质量控制

纲领：长输管道的焊接是压力管道工程的重点环节之一。本文联合川气东送项目，

就焊接过程中的焊前准备、焊接工艺评定及焊接工艺、焊接过程控制、焊缝返修、

焊后检查五个重点环节概括怎样控制管道焊接质量。

重点词：川气东送管道工程、焊前准备、焊接工艺评定及焊接工艺、焊接过程控

制、焊缝返修、焊后检查

序言

管道输送是石油天然气运输供给的主要方式之一。管道焊接质量的利害将直

接影响管道安全牢固运行。以川气东送管道工程为例：西起川东北普光首站，东

至上海市青浦区上海末站，全程超越5省2市，是一条贯串我国东西部地域的天

然气输送管道工程（见图1）。川气东送管线与国内外其他管道工程对照，拥有

线路长、管径大、地形条件复杂、站场多、设计压力高、压力等级多、技术难度

大、建设周期紧，设计施工要求高的特点。焊接是贯串管道施工建设中重点步骤，

特别是川气东送管道工程，沿线地形地质条件复杂，天气润湿、穿超越地段多，

特别在川渝、鄂西地域，地势起伏、落差大，给焊接作业和焊接质量的保证带来

巨大的挑战。因此，控制好管道的焊接质量成为川气东送管道工程建设顺利与否

的重点。

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图1

工程实践中所碰到的影响焊接质量的因素有好多，诸如焊接方法、焊接设备、

原资料的质量、焊接资料的质量及其控制与选择、坡口的加工质量及管道组对证

量、焊接环境(环境温度、相对湿度、风速等)、现场条件(如登高或地沟作业等)、

焊工素质、焊接工艺的正确性及其详尽推行情况等等，本文从上述诸多因素中，

概括整理为焊前准备、焊接工艺评定及焊接工艺、焊接过程控制、焊缝返修、焊

后检查五个环节，就怎样能有效地使焊接全过程处于受控状态，保证压力管道的

焊接质量进行分析总结。

焊前准备

压力管道施工作业前，需对整个项目制定详尽的计划表，在作业前进行全面

的准备，笔者认为焊前准备应从焊接人员、焊接资料、焊接设备、坡口加工加工

及清理定位/组对、几方面着手进行。

2.1焊接人员

关于压力管道焊接，最主要的人员是焊接责任工程师、是质检员、无损检测

人员及焊工。

川气东送项目管道线路长，工作量大，施工时间短，施工环境复杂，施工单

位多，参加焊接的焊工技术水平参差不齐，在这样的情况下，严格依照规范施工、

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查验、核查特别重要。焊接责任工程师是管道焊接质量的重要负责人，主要负责

一系列焊接技术文件的编制及审查签发。如焊接性能试验、焊接工艺评定及其报

告、焊接方案以及焊接作业指导书等。质检员和无损检测人员都是直接进行焊缝

质量查验的人员，因此必定经上级主管部门培训核查获取相应的资格证书，持证

上岗，并应熟悉有关的标准、规程规范。所选焊工应是依照现行《锅炉压力容器

焊工考试规则》、《现场设备工业管道焊接工程施工及查收规范》的规定进行考试

后，考试结果合格者，持证上岗。保证焊工技术过硬，如期抽查，保证焊缝质量。

2.2焊接资料

焊接资料，特别是焊条和焊丝是直接进入焊缝的填充资料，将直接影响焊缝

合金元素的成分和机械性能，必定严格控制和管理。焊接资料的采用应依照以下

原则：

⑴应与母材的力学性能和化学成分相般配。

⑵应试虑焊件的复杂程度、刚性大小、焊接坡口的制备情况和焊缝地点及焊

件的工作条件和使用性能。

⑶操作工艺性、设备及施工条件、劳动生产率和经济合理性。

⑷焊接工人的技术能力和设备能力。

⑸焊材选择还应试虑环境因素及工作介质。

川气东送项目中，在知足以上原则的情况下，针对X70管线钢资料，依照

实质情况分析，确定了关于不相同的焊接方式所采用焊条、焊丝种类。

手工焊接，焊条应符合AWSA5.1、AWSA5.5和GB/T5118的要求，采用的

部分焊条型号如表1：

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表1手工焊接焊条型号

AWS型号药皮种类焊接地点电流种类

E6010高纤维素钠型平焊、立焊、仰焊、水平焊直流反接

E8018-G低氢钾型，铁粉型平焊、仰焊、水平焊、立焊沟通或直流反接

E5515低氢钠型平焊立焊仰焊水平焊直流反接

半自动焊接，自保护药芯焊丝应符合AWSA5.29的要求，选择

E71T8-K6、E71T8-Ni1、E71T8-Ni1J或E81T8-G。焊丝直径：2.0mm。

自动焊接，实芯焊丝应符合AWSA5.28的要求，选择ER70S-G、

ER80S-G。焊丝直径：0.9mm。

不相同批号的焊接资料在工程使用前必定进行复检工作。

2.3焊接用设备

焊接设备选择合适，对获取优秀的焊接质量起到至关重要的作用。川气东送

项目焊接作业为例，采用了手工焊、半自动焊及自动焊的方式，因此在焊接前应

保证所用到的手弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备和焊缝热办理装置应齐备、完

好、性能牢固可靠，并应装有在周检（校）期内合格的电流、电压表、压力表。

尽可能采用综合性能指标较好的专用设备，采用焊接设备的原则首选专用，设备

性能指标优中选优。同时对设备要做到正确使用、精心保护。

2.4坡口加工及清理

不相同项目关于坡口要求不相同，应依照项目要求进行坡口加工办理。川气东送

项目设计规定，管端壁厚相等的对接接头坡口型式参照《输气管道工程设计规范》

GB50251-2003）附录H“管端焊接接头型式”中H.0.1条履行，外径相同、壁厚不相同的管口进行对接时，按图2的方法进行坡口的过分加工。坡口加工达成后，

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坡口表面应平均、圆滑，不得有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆和其他影

响焊接质量的有害物质，管内表面面坡口两侧25mm范围内应清理至展现金属光

泽。

（a）δ2-δ1≤10mm

（b）δ2-δ1＞10mm

图2不相同壁厚坡口对接加工表示图

2.5定位/组对

管口组对应在坡口加工、表面清理达成后进行。管口的组对定位焊是保证焊

接质量、促进管接头反面成形优秀的重点，若是坡口形式、组对空隙、钝边大小

不合适，易造成内凹、焊瘤、未焊透等弊端。组对空隙应平均，定位时应保证接

管的内壁平齐，即要求内壁错边量不高出管壁厚度的10%，且不应大于1.5mm。

如壁厚不一致，应按规定进行修磨过渡。若需焊接定位板时应在焊管板角焊缝的

同一方向进行焊接。管件组对时应垫置牢固，并应采用举措防备焊接过程产生变

形。定位焊时，应采用与根部焊道相同的焊接资料和焊接工艺，并由合格焊工施

焊。

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焊接工艺评定及焊接工艺

焊接工艺评定是指为考证所制定的焊接工艺的正确性而进行的试验过程及

结果谈论。焊接工艺评定在管道焊接作业中扮演重视要角色，是保证焊接质量的

重要举措，它能确认为各样焊接接头编制的焊接工艺指导书的正确性和合理性。

经过焊接工艺评定，查验按制定的焊接工艺指导书焊制的焊接接头的使用性能是

否符合设计要求，并为正式制定焊接工艺指导书供给可靠依照。其作用在于：

评定施焊单位可否有能力焊出符合有关国家或行业标准、技术规范所要求的焊接接头。

考证施焊单位所制定的焊接工艺指导书可否正确。

为拟校订式的焊接工艺指导书供给可靠的技术依照。

川气东送项目对焊接工艺评定做了详尽的要求：依照SY/T0452的规定，进

行了试件制备、外观检查、刻槽锤断试验、拉伸试验、波折试验。并对工程中使

用X70、X65、X60、X52在-20℃下进行夏比冲击试验，其夏比冲击功与剪切面积百分数见表2的要求。

表2夏比冲击韧性要求夏比冲击剪切面积

SA%夏比冲击功钢级地点（10mm×10mm×55mm）单个试样三个试样平均J最小值值X70≥≥单个试样最小值≥603040三个试样平均值≥90X65焊缝及热≥30≥40单个试样最小值≥45影响区三个试样平均值≥55X60、X52≥30≥40单个试样最小值≥30三个试样平均值≥40

按SY/T4109的规定进行100%射线检测或100%超声检测，射线检测质量不低于Ⅱ级为合格，超声检测质量不低于Ⅰ级为合格。

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对焊缝金属和热影响区，在距钢管内表面1.5~3mm范围，每区采用三个点

进行硬度试验。试验采用10㎏载荷，按GB/T4340.1规定测定接头硬度并计算

HV10值。X70、X65的硬度测定点HV10硬度值应不大于265，X60、X52的硬

度测定点HV10硬度值应不大于240。

评定报告应包括各试验的主要环节、试验设备、试验数据及试验结论和评定

试验技术负责人和监理代表的签字。

焊接工艺主要包括2部分内容：一是焊接工艺文件的编制，二是焊接工艺文

件的履行。

川气东送项目编制的焊接技术规格书包括线路、站场两部分，对焊接资料及

焊接工艺做了针对性的要求，且关于不相同的焊接方式分别进行了说明和规定。对

所依照的标准、技术要求、试验和查验等内容进行了编制说明。施工单位作业前

应依照焊接技术规格书要求，编写焊接工艺指导书或焊接方案、焊接作业指导书

等内容。

为了保证压力管道的焊接质量，在焊接过程中除了严格履行焊接工艺文件的

规定外，还必定依照有关国家标准及规程的规定，严格进行焊接质量的查验。焊

接质量的查验包括了焊前查验（资料查验、坡口尺寸与质量查验、组对证量及坡

口清理查验、施焊环境及焊前预热等查验）、焊接中间查验（定位焊质量查验、

焊接线能量的实测与记录、焊缝层次及层间质量查验）、焊后查验（外观查验、

无损检测）。只有严格把好查验与监察关，才能使工艺纪律获取落实，使焊接过

程向来处于受控状态，进而有效保证压力管道的焊接质量。

川气东送项目中，为了保证管道焊接质量，联合现场作业实质情况对焊接工

艺做了以下工作：

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依照焊接工艺指导书,并联合现场作业的实质情况,制定方案和初

拟焊接工艺；

对母材和焊接资料的种类、牌号、成分及性能进行确认；

进行焊接工艺评定试验。若不合格，应付焊接工艺进行合适改正，直至评定合格；

按试验记录整理试验数据，并经焊接工程师审查，由评定单位技

术负责人审批，报业主赞同；

以焊接工艺评定报告为依照，联合焊接施工经验和实质焊接条件编制焊接工艺规程。焊接工艺规程应详尽规定焊接程序、工艺参数、查验

方法和合格标准。

焊接过程控制

前文提到的焊前准备，焊接工艺评定及焊接工艺的制定，其目的就是保证在

焊接作业中可以获取高质量的焊接接头，施焊环境、焊接操作是焊接过程中控制

管道焊接质量利害的2个重点因素。

4.1施焊环境

施焊环境是影响焊接质量的重要因素之一。施焊环境要求要有合适的温度、

湿度、风速、空气质量，才能保证所施焊的焊缝组织获取优秀的外观成形与内在

质量，拥有符合要求的机械性能与金相组织。施焊环境应符合以下规定：

（1）焊接的环境温度应能保证焊件焊接所需的足够温度和使焊工技术不受

影响。当环境温度低于施焊资料的最低赞同温度时，应依照焊接工艺评定提出预

热要求。

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（2）焊接时的风速不应高出所采用焊接方法的相应规定值。低氢型焊条手

工电弧焊，风速不高出5m/s；纤维素型焊条手工电弧焊，风速不高出8m/s；药

芯焊丝半自动焊，风速不高出8m/s；气体保护焊，风速不高出2m/s。当高出以

上规定值时，应有防风设备。

（3）焊接电弧1m范围内的相对湿度应不大于90%。

（4）当焊件表面润湿、覆盖有冰雪，或在下雨、下雪起风时期，焊工及焊

件无保护举措或采用举措仍达不到要求时，不应进行施焊作业。

4.2焊接操作

正确的焊接操作对提高焊缝合格率以及低返修率特别重要，更加重点的是能

够获取高质量的焊缝性能。

焊工应严格依照焊接工艺规程进行操作。同时应注意对现场焊接资料的使用

管理，电焊条应进行保护防备机械损坏或性能下降，若发现焊条出弊端应抛弃。

焊条的寄存和办理过程中采用合适的预防举措。焊接资料的储藏及保存、烘干、

发放、回收等应按规定严格履行。

其他应注意在管道安装过程中、一些资料需经数道工序的办理后才能进行安

装，如管材及焊件阀门、配件、仪表等要依照输送介质的不相同，需经多道工序的

办理，各工序间必定做好防备办理，且各工序之间要做好交接检查工作，以防备

再次污染。保证焊接过程的牢固和焊缝成分与性能符合要求。

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焊缝返修

焊接过程中不可以防备的出现焊缝查验不合格，依照规定必定进行返修作业。

焊缝同一部位的返修次数不宜高出两次，一、二次返修由焊接工艺人员对所

需返修的弊端分析产生原因并编制返修工艺，由焊接责任师审批，三次及三次以

上的焊缝返修由焊接责任师会同有关人员仔细分析原因确定防备返修再次发生

的举措后编制返修工艺，由项目技术负责人或项目质保师审批。焊缝返修后应按

返修工艺的要求进行焊接查验和无损检测。要求焊后热办理的管道焊缝，一般应

在热办理前进行返修，如在热办理后返修、补焊后应做必要的热办理。焊缝返修

次数、部位及返修情况应记入交薪资料，返修的纪录、报告等内容均汇入工程档

案。

焊后检查

焊后查验主要包括：焊缝外观检查、焊缝内部质量查验和最后查验、试验。

6.1焊缝外观检查

焊缝表面质量的查验应在无损检测以及耐压试验从前进行。因此焊缝表面质

量均应采用标准样板、量规、硬度计等进行100%的外观查验并符合SY/T4109以

及GB50236标准中的详尽要求，应如实记录结果。特别是在穿超越