长距离输油工法

15-1长输管道干线机械化安装工法（国家级）中国石油天然气管道第二工程公司一、前言我国的长输管道建设，从1958年克独管线开始起步，历经三十多年，已建成管线长达八千多公里，但和美苏及中东石油地区相比差距还很大。为了加快开发西部地区，我们将要建设横贯东西的大动脉；将来还要建设直连南北的大动脉以及煤浆管道建设等。展望远景，我们还应走向世界，跻身于国际管道市场，而要实现这一切，没有一支装备精良、技术水平较高的机械化施工队伍，将是不可能实现的。管道机械化施工是一个高效率、高质量、高效益的，大有发展前途的施工方法。二、适用范围及特点本工法适用于大口径长距离的输油、气管道或输送其它介质的地势比较平坦的钢制管道的机械化或半机械化施工。其主要特点为：一是机械化程度高；二是一条龙流水作业；三是无点焊对口沟上组装。本工法中主要是介绍管道组装施工，对于焊接、防腐、试压、通球、穿跨越、管沟土石方、双管联焊、冷弯钢管及无损检验等其它施工方法，将在有关的工法中详细介绍。三、施工程序（一）施工程序（见图1）图1施工程序（二）施工方向推荐采用左向施工，即施工前进方向左侧为管道及管沟，以确保吊管机正向行驶。四、施工工艺及技术要求（一）开工测量1、接桩：由工程技术人员和测量人员对照图纸接受设计所交的标桩，对设计院打好的管道中线桩进行踏勘、复查和接桩，并同时记录下每个桩号的参照物及相关位置，必要时在附近永久物体明显处做好标记。2、补桩：对于标桩丢失较多及重要控制处的标桩，由设计院补齐标桩。对于直线段丢失标桩较少的或桩间距较大的，则自行补桩。3、一般情况放一条中线和两条占地边界线。中线桩的距离为20～30m，然后用尺从中线量至边界，其桩距为中线桩的2～3倍。对于地势起伏地段要适当加密标桩；并对放坡等特殊挖沟深度专门标记。对于弹性敷设地段，其曲线顶点、端点和拐点处各设一桩，中间每隔10～20m设一桩。4、其它测量：管道不同材质、壁厚、不同防腐种类和等级的分界点，管道附属设施位置和地下障碍点等也应专设明显的标桩。（二）修施工道路1、施工道路要修在靠干线公路一侧，宽8～10m。在修施工道路的同时，要将占地宽20m内的条带一次平整好，但中线桩左右对称半米的一条要留下，并做好标志。2、施工道路不得在无公路处中途交叉，对于管道与公路相交的，要首先考虑施工道路靠公路较近，再考虑施工方向进行施工。3、施工道路要有足够的承载能力，一般不低于0.2MPa，否则应采取填土、后碾压等措施。4、占地边界内的一切障碍物和树木青苗应同时清除，沟渠填平。对于不允许堵截沟渠，要在修路处铺设足够流量的过水管，或者搭设施工便桥，其顶面宽度均不得小于3.5m。5、对施工道路与干线公路相连通的运输通路，应与施工道路同时修整，其宽度为6m左右，并修好错车场。6、管车行驶通过的桥涵承载能力不应低于8t，否则应加固或绕道行驶。（三）卸管1、所卸管的数量、材质、壁厚、防腐种类和等级等，均应符合该区间设计图纸的要求。2、一车管子原则上卸为一堆，也可以两车管子卸为一堆。管堆间距要和每堆管子长度一致，且尽量保证吊管机布管时能正驶时吊管，退行时空载。3、卸管可以一次吊2～3根，所用吊具要牢靠，且不得损伤管口和防腐层。4、卸管吊车停放位置在管车与管道中线之间，将管子卸在距管道中心3～4m处。若管沟先挖好时，也可将管子堆在管沟内。5、对于管车不能直达管线时，可修建堆管场集中卸堆钢管，但每个堆管场的堆管数量不宜超过两公里。6、管堆四周要支垫牢靠，防止滚垛。（四）布管1、布管前，先在距管道中心线3m处的布管中心线上，可用推土机沿该线刮土行走，推出条形土堆，一根管子一堆，靠近管中心处，高度为0.5～0.7m。对于戈壁砾石段，可用草袋填装当地原状土或用编织袋装稻壳当土堆。2、为了确保土堆位置正确，应随时布管随时垫土堆。3、用吊管机布管时，一次可吊两根管子，逐一放在土堆中心位置。相邻两管口要错开一个管径，使布好的管子成锯齿形摆放，并确保所布管子距离管沟边1m以上。4、对于钢管不按API标准制造的，直管口径误差较大的，应在布管前测量管口周长，按周长选配管后再行布管。相邻两管口周长误差，不得超过5mm。5、对于按管沟测量成果表预制成的钢管，要注意前后管口的方向，按方向和管号对号入座。6、吊管机吊管行走时，要有专人牵引，防止碰伤管子。（五）组装1、检验：先检查钢管材质、壁厚、防腐种类及等级、钢管长度，无误时再组装。2、编号：逐根管子按顺序进行编号，编号要用油漆或不干胶纸标在前后管口顶部。3、登记：按管号逐根登记管长、壁厚、防腐种类及等级、制管厂及其管号；防腐厂及其管号等，做好施工原始记录。4、清管：先将管子吊起来成倾斜状，倒出管内一切脏物，如倒不干净的则用拖布等清理干净。5、洗口：用汽油、棉纱等将管端内外20mm范围内的泥土、浊污、锈渍等清除干净，直至见到金属本色，并确保干燥。6、修口：采用坡口机、砂轮机等将管口的坡口角度、钝边修好；管口不平度和垂直度误差超标的也要修整好。机制坡口的内毛边要清除掉，并将管端内的焊道高出管内壁的部分用砂轮机磨平。7、串管：修好口后将管子吊到已组装的管道上。吊管前先将对口器固定在组装好的钢管末端，然后将吊过来的管子套在内对口器外。8、转管：对口前先查看两管口处钢管自身焊缝是否错开，而且管末端的焊缝不要放在底部，达不到此要求的则转管。9、对口：采用无点焊组对方法。对检查中发现的坡口钝边上有深度超过1mm的碰伤，应补焊磨平再对口。对口间隙按规范要求执行，并用间隙样板或螺丝刀控制，一次对好间隙。10、管口根焊没有完成时，不得撤出内对口器。在根焊的过程中，不得活动管子或碰撞管子。采用对口器时，根焊必需超过圆周一半，才能撤走对口器。11、在地势起伏地段，至少要在半个管口的热焊道完成后，才能移走吊管机。12、管道经过乡间小路时，应一次组装完成，不留死口，但要将管子落低些，并在路面处复土保护管子。13、对于管道分段的起点和终点，管口要焊接堵板；下班时管端也要临时封堵，防止脏物和小动物进入。（六）焊接1、电焊工必须同时持有有关单位颁发的焊工安全技术合格证和适合本工程要求的考试合格证方可上岗。2、电焊条的规格型号必须符合设计要求，其保存和使用方法按厂家要求执行。3、电焊工施焊前要认真检查管口质量，不合格的不得施焊。4、焊接工艺及规范要按技术措施和焊接工艺评定进行，并认真搞好清渣和质量自检工作。5、施焊完的焊口，要标焊工代号，认真填好焊接记录。（七）焊口探伤1、已完成焊口清理和做好标记的，要及时进行探伤检查工作。2、探伤前先进行外观检查，外观不合格且没有修补好的不得进行探伤检查。3、探伤形式、检查数量及检查标准，按设计规定执行，设计无规定的，按长输管道现行规范执行。4、对于探伤不合格的焊口，要在不合格处划上标记，并及时发出返修通知单。5、对返修后的焊口要认真复查，如复查再不合格，要在发出返修单的同时，通知施工技术人员和质量管理人员，制定措施再返修。6、在施工环境恶劣时更要认真进行焊道探伤检查工作，并向焊工提供改进质量的建议。（八）补口补伤1、焊口探伤检查合格后的管口方可进行补口补伤工作。2、补口补伤的材料及防腐等级应与母材的防腐材料和等级相同。3、补口前要认真除锈并修整好母材的接茬；如钢管表面有雪及水气要予以烘干。4、不同的防腐材料要先用不同补口补伤工艺，并配合以相应的质量检查方法，详见施工验收规范。5、对防腐层有明显损伤的，要及时进行修补，并用电火花检漏仪检查合格后方可下沟。（九）下沟1、下沟前应检查管沟质量和防腐质量，并清整好施工道路上的障碍，合格后才能下沟。2、下沟时要有一台重型机械在前面稳管，当下沟的吊管机行进到稳管设备附近并吊稳管线时，稳管设备才能往前移段距离继续稳管。也可直接用3台572G型的节管机直接节装。3、吊管机的间距及吊管悬空高度，应按规范执行，吊高不宜超过地面1m。4、下沟时应避免管线擦沟壁下滑，造成防腐层损伤及埋深不够。5、下沟吊具采用胶轮吊兰、软轴吊兰或宽尼龙吊带，防止勒伤防腐层。6、下沟工序要与前道工序及时衔接，以防止管线因长时间暴露和频繁的热涨冷缩而损伤防腐层。（十）竣工测量1、管线下沟后立即进行竣工测量，否则不能回填。2、实测项目（1）管顶标高和埋深，一般30～50m测一点，地势起伏地段适当加密。（2）水平转角及纵向转角、坡度、曲线长、外矢距、半切长、转角的相互距离。（3）地形、外貌、土质及地下水情况。纵断面，管线附属设施位置等。（4）穿跨越工程水平位置及纵断面，管线附属设施位置等。（十一）死口安装1、为了死口连头方便，在管线安装分段时，就应在易碰死口处设置留头位置，但不要留头在低洼有水，易塌方和弹性曲线处。也不要留在弯头处，而应留在弯头连接直管的前面。2、为了方便连头对口，管线回填至连头处至少要留出20m不回填。若是石方管沟，留出不回填的管线要长些，以确保吊起管线能在管下操作。对于公路、铁路、河渠等穿越两端留头，最小要留1m管长。3、连头碰死口作业应在当天完成。组装焊接工作应选在上午（即在管线受气温影响热伸长阶段）。碰死口的短管下料可稍短一点为宜。4、连头处的管沟若是土方则挖宽些、深些，形成足够空间的操作坑。5、连头碰死口作业的下料、组装、焊接均要选择高水平技工，确保一次成功。五、检查验收标准（一）管道材质、壁厚、防腐种类和等级的分界点位置偏差不得超过20m；穿跨越点及地下障碍物位置不得超过1m，角度偏差不得超过1。（二）施工占地宽度应控制在20m之内，并保证其中8～10m的施工道路畅通无阻。（三）卸管数量和品种误差不得超过一车，而且要及时调整余、缺钢管及品种不符的情况。（四）布管要在一条中心线上，左右摆动偏差在0.5m之内，该中心线要与管道中心线平行，两线间距3m左右。（五）垫管土堆或口袋高度应不低于0.5m，其位置要离开管口2m以上。（六）管内及管口清洁无污物、无锈蚀、无毛刺，坡口角度30°～35°，钝边1～2mm，管口不平度及垂直误差不得超过1.6mm。（七）钢管自身焊缝要错开100mm以上，且保证该焊缝不在管底部。（八）对口间隙为1.5～2mm（纤维素型焊条）或2～3mm（低氢型焊条）。（九）错口不得超过1.6mm，且不错在管底，均匀分布。对不同壁厚钢管或管件等焊接，壁厚相差1.6mm以上的，要将厚壁加工成与薄壁相同的尺寸，形式见规范标准。六、安全技术要求（二）对于事先没有调查的非干线公路及其桥涵，以及调查后不能确定承载力的道路及桥涵，不要强行通过，以防陷车、翻车等事故。（三）吊管机和吊车的作业前进方向不得有电力通讯线等障碍，确实需要在附近作业的，也要避开一定的安全距离。（四）吊管作业过程中，管上、管下、前进方向不得有人，禁止闲杂人员进入作业场地。（五）洗口用的油料不得靠近火源，废油不得乱倒，以免发生火灾。（六）打磨砂轮的出屑方向不得站人，砂轮机电源线及插座均应绝缘良好。（七）串管子及对口时，前方管截面内不得站人或手扶管口，也不得将电线、胶管等放在管口截面内。（八）氧气瓶和乙炔气瓶要分开存放，要离开火源10m以外；指示仪表要灵活可靠，胶管和接线应严密无泄漏。（九）六级以上大风及雷雨天禁止起重吊装作业。（十）禁止站、坐在吊车露天处，禁止坐在货车后车箱板上，禁止笨重物品与人混装，更禁止非岗位人员操作设备。（十一）在沟边行走时要注意不要踢石头进入管沟，以免打伤人或管道防腐层。（十二）雨、雪天尽量不要从沟上往沟下管子上跳，也尽量不在管上行走，以防滑倒。（十三）在低洼地段对口时，管口附近地上要铺垫干燥绝缘橡胶板或袋子等。（十四）下沟作业时，吊管机不得少于3台，而且其前方沟下不得有人作业。（十五）施工期间禁止打闹和酒后作业。七、主要设备及工器具本表按一个施工队两个机械械化组装台班配置。表1序号设备名称型号规格单位数量组装起重测量其他1吊管机572G台8622推土机D80台443推土机东60台224汽车吊日产8t台115货车5t台116客货两用车1.5t台2117大客车台118中客车台119加油车5t台1110拉水车5t台1111吉普车台2212内对口器台2213P324套32114火焊设备套32115坡口机套32116经纬仪DJR一6台1117水准仪DS一3台1118望远镜台2219对讲机对21120砂轮机角Φ50台64221潜水泵Φ150台64222倒链5t台84423千斤顶蜗轮8t台42224电台车载台1125电台固定台11八、劳动组织表2管道机械化施工组装组织表序号工种工序合计管工起重气焊测量操作手其他1开、竣工测量5322修路82423卸管（5）（2）（1）（2）4布管62225组装24626106下沟（8）（2）（3）（3）7连头621（3）8附属工程559机修202010总计7484331241注：括号内的人数已包含在其它工序内；附属工程不包括外包土建工程。九、应用实例我公司于1978年在新疆百口泉至克拉玛依输油管线施工中，开始实行机械化施工方法，到1980年克—乌输油管道复线工程施工时，已较熟练地掌握了管道机械化施工的全套技术。尽管当时我们还没有进行详细的经济技术指标分析，但仅从组装对口工序来比较（以DN500为例），用手动外对口器对口需用7～15min，而采用机械内对口器和吊管机作业，每对一道管口最多用了3min，可提高工效两倍以上。同时还减少了人工对口工序时用倒链、三脚架、外对口器和打大锤等笨重的体力劳动，使施工作业安全、质量好。而且口径越大，线路越长，越能显示机械化施工的优越性，其经济效益也越明显。我公司在上述两条管线的施工中成本降低率均高达16％。15-2长输管道全位置自动焊接工法（国家级）中国石油天然气管道第二、三工程公司一、前言油气长输管道越来越向大口径、大壁厚发展，与之相适应的管道焊接技术及装备也在发生着巨大的变化，从手工上向焊到手工下向焊，到药芯自保护半自动焊，再到气保护自动焊，管道焊接技术日趋成熟。中国石油天然气管道局一直致力于管道全位置自动焊新技术、新工艺、新装备等方面的研究与实践。研究方面，2000年由该局承担的“非旋转管道环缝自动化焊接技术及设备研究”项目获得了中国石油天然气集团公司技术创新二等奖，2001年12月，管道科学研究院研制的PAW2000管道全位置自动焊机获得了中石油管道局1999—2001年度技术创新一等奖。实践领域，2001年至今，中石油管道三公司先后在西气东输管道工程一标段、二标段及二十一标段采用了管道全位置自动焊技术，通过几个工程的实践，在全位置自动焊接工艺方面积累了比较丰富的经验，已摸索出了一定的规律，经科学总结优化形成本工法。二、特点管道全位置自动焊，是管子固定不动，焊接小车绕管子转动来实现管子的全位置（平、立、仰）焊接。焊接过程由机械和微机来控制，受人为影响因素较小，所以管道全位置自动焊具有焊缝质量好、焊接效率高等优点。利用内焊工艺性能好、焊接速度快的特点进行根焊道的焊接；利用外焊效率高的特点进行填充和盖帽焊道的焊接；利用复合坡口机械性能好、节省填充金属的特点而选用如图1所示的坡口形式。（一）内焊特点1、适用于管道根部焊接1313—15º45º37.5º2.8mm0.8—1.0mm1.5mm714.6mm图1坡口形式2、内焊机与内对口器一体，组对速度快，减少了预热后的热量损失。3、用一定比例的混合气作保护气，电弧燃烧稳定，飞溅较少，内焊缝成型好，缺陷极少。4、焊接烟尘少，噪音小，施焊环境较为理想。5、采用多机头施焊，焊接熔敷率高，焊接效率高，是手工焊的3—5倍。6、操作方法容易掌握。7、适用的管径D≥600mm。（二）外焊特点1、适用于管道填充、盖帽焊接。2、采用专用的“储存器”，可同时输入多组焊接工艺参数，既能实行单机作业，也能实行流水作业；同时也可满足不同规格钢管的焊接需要。焊接工艺参数由焊接工程师设定，焊工不能随意更改，保证了焊接工艺参数的准确性。3、用两种气体通过配比器的混合后作熔池保护气。4、使用防风棚对焊接保护气体进行保护，不受外界环境的影响。5、从热焊到盖面焊一次完成，减少了层间的预热工序。6、焊缝成形美观，不需打磨，焊丝熔敷率高。7、施焊时间短，焊接效率高，对环境干扰小。8、焊工劳动强度低。9、管径越大，壁厚越厚，越能体现其优势。（三）坡口加工特点1、现场加工坡口，使坡口的质量和尺寸能得到保证和及时地调整。2、焊缝接头受热范围小，焊接热影响区小。3、焊接变形和焊接应力小。4、焊缝的内部组织和性能好。5、节省焊接填充材料。6、焊接效率高。该坡口是用专用的坡口整形机加工的。三、适应范围本工法适用长输管线对接焊，公称直径在DN600mm以上、壁厚在10.4mm以上水平固定的管道全位置焊接（内焊+外焊）施工。四、工艺原理（一）管道全位置自动焊内焊机工作原理管道全位置自动焊内焊机，它是根焊道焊接的自动焊设备和对口器的组合体。它的焊接方向为下向焊，先3个枪头顺时针焊接（各60°），后另3个枪头逆时针焊接（各60°），这样就完成了整个根焊道的焊接；焊接时在管口内对图1中37.5°的内坡口进行焊接；使用的是实芯焊丝（Φ0.9mm），采用的保护气体为混合气体（CO2+Ar）。送丝速度、焊接速度等参数是焊前根据焊接工艺规程调试设定好的，焊接过程中不能修改。（二）管道全位置自动焊外焊机工作原理管道全位置自动焊外焊机，是专门用于管道焊接的自动焊设备。它使用实芯焊丝（Φ0．8～1.0mm），采用的保护气体为CO2或混合气体CO2+Ar）。送丝速度、焊接速度和摆动频率等焊接工艺参数由焊接工艺参数输入器输入，焊工基本不能对其进行修改（只能根据设定对某种参数进行一定范围的修改），确保了每台焊机和每道焊口焊接工艺参数的一致性。从而保证了各道焊口的焊接质量的一致性，达到保证焊接质量的目的。此焊接设备适用窄间隙坡口形式的焊接。窄间隙坡口具有如下优点：①焊接接头受热范围小，焊接热影响区小；②焊接变形和应力小；③焊缝的组织和性能好；④节省焊接材料；⑤焊接效率高。此焊接设备适用于多种坡口形式的焊接。用于复合坡口的焊接时，除焊接效率较窄间隙坡口低外（仍可达到手工电焊的2～5倍），其它焊接优点仍较突出。五、工艺流程及操作要点图2工艺流程图（二）操作要点1、焊接性试验及焊接工艺评定管道全位置自动焊同其它焊接工艺一样，在工程施焊前应进行焊接性试验；当钢管的材质、规格、坡口型式、焊丝的牌号、焊丝的规格和保护气体种类等要素发生变化时，均应进行焊接性试验，试验步骤如下：（1）根据标准要求、理论计算和经验，初步确定焊接工艺参数范围。（2）在确定的焊接工艺参数范围内，设定几组不同的焊接工艺参数进行焊接工艺性试验。对焊接后的试件进行外观检查和无损探伤，根据结果优胜劣汰，缩小焊接工艺参数的范围。（3）在缩小的焊接工艺参数范围内，重新进行试验，最终确定一组最佳的焊接工艺参数。（4）用确定的焊接工艺参数进行多道焊口（一般不少于5道）做模拟施工环境的焊接试验。并对试件进行外观检查和无损探伤。确定良好的焊接质量是否稳定。若不稳定应调整参数重新试焊，直至焊接质量达到规定的稳定状态。（5）焊缝的外观质量和无损探伤质量良好稳定后，应抽一个（或2个）焊口进行力学性能试验。试验的各项指标均合格后，方可应用于工程焊接。2、焊工考试焊工在从事新的焊接项目前应进行考试。考试项目包括与考试项目相关的焊接基础理论知识和试件的操作技能，还应对试件进行外观检查和无损探伤，各项指标均合格后发给焊工合格证。3、焊前准备自动化程度越高的焊接，对焊前准备工作要求就越严格。管道全位置自动焊焊前准备包括如下几个方面：（1）焊接设备的调试及各工艺参数的设定在焊接前应对焊接设备进行调试，确保设备各部分运转正常，并按焊接工艺评定编制的焊接作业指导书的要求输入各焊接工艺参数。（2）管口的检查和修整首先严格按坡口加工作业指导书的要求进行坡口加工，然后按照规范或标准对坡口角度、钝边厚度及管口的圆度、垂直度和平面度等进行检查，不符合要求的必须进行修整，直至达到要求，否则不得施焊。（3）管口清理焊接前必须对坡口及坡口内外两侧进行清理。坡口两侧100mm范围内应无污物，坡口及坡口两侧10mm范围内应见金属光泽。（4）防风准备由于本管道自动焊是气体保护焊，焊接时环境风速不得大于2m／s。在自然环境下达到此要求的天气很少，所以在野外施工必须采取有效的防风措施。我们采用的是由焊接工程车起吊的专用防风棚，该防风棚还可防雨，既确保了焊接质量，又提高了工效。4、焊前预热当焊接钢管的强度较高、钢管厚度较大、焊接环境温度较低时，在焊接前应对钢管进行预热。预热可采用环形火焰加热器或中频加热器进行预热，预热参数如下：预热温度预热温差预热宽度加热速度100—150℃≤20℃焊缝两侧各≥750mm≤50℃／min注：标出的是西气东输工程中使用的X70钢的预热温度。具体预热温度应视钢材的种类，由焊接性试验来确定。5、管口组装管口组装质量必须符合焊接作业指导书的要求（以图1的坡口形式为例）：组对间隙≤0.5mm，错边量≤2.0mm，螺旋焊缝错开量≥100mm。6、焊接根焊焊道采用管道全位置自动焊内焊机焊接根焊焊道，焊接时不摆动。焊接工艺参数如下（以材质X70Φ1016×14.6的管口焊接为例）：序号参数名称参数序号参数名称参数1焊材牌号伯乐SG3—P6电弧电压（V）18—262焊材规格（mm）Φ0.97焊接速度（cm／min）55—1003保护气体（75—90）％CO2+（25—10）％Ar8送丝速度（m／min）7—114气体流量（l／min）25—409干伸长度（mm）8—105焊接电流（A）180—23010电源极性DC+根焊焊道焊完后，应对其进行外观检查。如内焊道有没有焊好的需进行修补，同时还应对错边量偏大处的外坡口用砂轮机进行适当的修磨，以保证热焊时能够焊透。7、安装焊机轨道轨道安装时，①确定轨道边缘与钢管坡口之间的距离；②调整轨道的松紧度。轨道安装后，应保证轨道与管表面的距离差不大于3mm，轨道与管口端面的距离差≤2mm。最后，安装调节外自动焊机。8、焊接热焊道自动焊机安装好后，经检查根焊焊道外观合格，即可进行热焊道的焊接。热焊道焊接工艺参数如下（以材质X70Φ1016×14.6管口焊接为例）：序号参数名称参数序号参数名称参数1焊接方向下向7电弧电压（V）20—282焊材牌号JM—688焊接速度（cm／min）80—1403焊材规格（mm）ΦO．99送丝速度（m／min9—154保护气体100％CO2或（75—90）％CO2+（25—10）％Ar10摆动频率（次／min）05气体流量（l／min）28—3511干伸长度（mm）7—126焊接电流（A）200—28012电源极性DC+热焊道的接头应与根焊道的接头错开50mm以上。层间应采用电动钢丝刷清除氧化层和用砂轮机打磨热焊道成形不好的地方避免单边未熔合的缺陷出现。9、焊接填充焊道经检查热焊焊道外观合格，即可进行填充焊道的焊接。根据钢管壁厚确定填充焊道的层数和道数。填充焊道每层的厚度为2—3mm。填充焊道焊接工艺参数如下（以材质X70Φ1016×14.6管口焊接为例）：序号参数名称参数序号参数名称参数1焊接方向下向7电弧电压（V）18—282焊材牌号JM—688焊接速度（cm／min）22—403焊材规格（mm）Φ0.99送丝速度（m／min）7.0—124保护气体（75—90）％CO2+（25—10）％Ar10摆动频率（次／min）120—1405气体流量（1／min）20—3011干伸长度（mm）10—126焊接电流（A）160—24012电源极性DC+填充焊道的各层接头应错开50mm以上。盖帽前的最后一层填充焊道，应填至低于管表面1mm左右，以保证盖帽焊道的外观成形。层间应采用电动钢丝刷清除氧化层和用砂轮机打磨热焊道成形不好的地方及坡口边缘的飞溅以避免单边未熔合的缺陷出现。10、焊接盖帽焊道经检查填充焊道外观合格后，方可焊接盖帽焊道。盖帽焊道的宽度应为每侧比坡口增宽1-2mm为宜。盖帽焊道焊接工艺参数如下（以材质X70Φ1016×14.6管口为例）：序号参数名称参数序号参数名称参数1焊接方向下向7电弧电压（V）18—272焊材牌号JM—688焊接速度（cm／min）18—253焊材规格（mm）Φ0.99送丝速度（m／min）6.0—10.O4保护气体（75-90）％CO2+（25-10）％Ar10摆动频率（次／min）90—1105气体流量（l／min）20—3011干伸长度（mm）8.O—10.06焊接电流（A）1580—23012电源极性DC+焊接完成后撤卸轨道，并清理飞溅；然后进行焊道外观检查，如有超标的地方在征得现场监理同意后进行修补；最后交质检单位进行无损检测，如果合格就可以进行防腐补口作业，如果不合格还需进行返修。11、焊道返修焊道返修时采用砂轮机对需要返修处进行打磨，打磨完成后需对返修处进行焊前大于100℃的预热，然后再进行焊道返修。焊道返修焊接工艺参数如下（以材质X70Φ1016×14.6管口为例）：焊层焊材牌号直径极性焊接方向电流（Amps）电压（VoltS）焊接速度（cm／min）根焊F1eetweld5p+3.2DC+上向55—10024—377—15填充CHE507GX3.2DC+上向90—15018—308—20盖面CHE507GX3.2DC+上向90—14018—308—20上述操作要点是针对复合形坡口进行介绍，体现出管道自动焊焊缝质量好、焊接效率高的优越性。在焊前准备工作中，需用坡口机现场加工坡口，以确保坡口的加工质量。我们已对复合形坡口进行了焊接试验，效果比较理想。六、材料（一）消耗材料序号材料名称型号规格用除1氩气瓶外焊接保护熔池2二氧化碳气瓶外焊接保护熔池3混合气瓶内焊接保护熔池4内焊丝伯乐SG3—P0.9mm内焊机焊接5外焊丝锦泰JM—681.0mm外焊机焊接6砂轮片Φ150mm，Φ100mm清理管口、焊道7钢丝刷Φ1清理管口、焊道（二）手段用料序号材料名称型号规格用除1防风棚3200×3000×2700mm外焊接熔池保护2梯子2000×400mm管口组对3木凳500×600mm外焊接4托盘1500×800×100mm接坡口加工铁屑5吊管横撑杆12000mm布管吊管6铁爬犁2200×500×5000mm储运气瓶七、机具设备序号设备名称单位数量备注1吊管机辆7对口3辆，布管、加工坡口各2辆2NOREAST内焊机台1根焊3焊接车（不带吊臂）辆1提供根焊电源和压缩空气4焊接车（带吊臂）辆10提供外焊电源和吊运防风蓬4坡口整形机套2加工坡口5自动外焊机套22包括送丝机和焊接轨道；二套备用6防风棚个10焊接时防风7挖掘机台2打卸管、组对土堆8大客车台2接送职工上下班9客货车台1拉运材料合计58八、劳动组织及安全（一）劳动组织序号职务或工种人数备注1管理人员3机组长、现场技术、质量、HSE管理2管工6管口组对3焊工28其中1个返修焊工4机械操作手20操作、保养设备5电工1电气维修6坡口机手8加工坡口7修理工3维修设备8司机3驾驶车辆9起重工2指挥吊装10普工10配合施工合计85（二）安全措施1、参加施工的电焊工、气焊工、起重工和电工必须持有劳动部门颁发的特殊工种安全上岗证。2、焊接前，焊工应检查焊接设备的工具是否安全、完好、干燥。3、转移工作地点，焊接设备发生故障检修时，必须切断电源后方可进行。4、焊接或更换焊丝时，必须戴干燥的手套。5、设备与设备之间应保持一定的距离，要避免车辆或其它物体碰撞带电体。6、加强个人防护，穿戴完好的工作服、绝缘良好的手套和工作鞋。7、气体保护电弧焊弧光辐射比手工电弧焊强，应加强防止紫外线对眼睛和皮肤的灼伤。8、各种气瓶必须符合《气瓶安全监察规程》的规定，并应定期进行检查。禁止剧烈振动与撞击，搬运时要轻装轻卸。气瓶不得放在太阳下曝晒，使用温度不得超过45℃。9、防风棚应采用铁皮或阻燃布等防火材料制造，防风蓬必须设有通风口或排烟装置。九、质量要求（一）检查项目自动焊焊接接头应100％地进行质量检查，质量检验包括外观检查、X射线检验和AUT超声波检验。（二）检查标准1、《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401。2、《石油天然气钢制管道对接焊缝射线照相及质量分级》SY4056。3、《钢质管道焊接及验收》SY／T4103。4、焊缝AUT超声波无损检测探伤应按《西气东输管道工程管道对接环焊缝全自动超声波检测》Q／SYXQ7-2002的标准执行。十、效益分析（一）社会效益分析管道全位置自动焊具有劳动强度低、生产率高和环保等优点。随着油气输送产业的不断发展，所需要建设的管道工程量会越来越多，大规模地运用全位置自动焊提高施工进度和缩短工期。（二）经济效益分析1、国产下向焊焊条和药芯焊丝的价格一般为1.5～2.5万元／t，国产实芯焊丝的价格约为1万元／t。2、管道全位置自动焊焊丝的熔敷率可达90％，而焊条的熔敷率通常为50～55％，药芯焊丝的熔敷率一般也在75％左右。虽然本焊接工艺需用保护气体，但保护气体所需的经费仅占焊接材料经费的10～15％。3、上述两项综合考虑，管道全位置自动焊焊接材料的经费用量仅是焊条或药芯焊丝经费量的1／3～1／2。4、管道全位置自动焊设备投入较大，是焊条焊接设备或药芯焊丝焊接设备的3～5倍。但管道全位置自动焊焊接效率高，焊缝质量好（无损探伤合格率高、力学性能好），焊缝的返修率很低。5、各项综合比较，管道全位置自动焊的经济效益较焊条焊接、药芯焊丝焊接比较如下（Φ1016×14.6）。序号项目焊接方法备注手工电弧焊半自动焊自动焊1工效（道／台日）3582焊接材料（kg／道）6.54.533焊接一次合格率（％）8692984电弧燃烧时间（min／道）180130855设备费（万元／km）8207171016使用费6人工费（万元／km）121066、当焊接较大壁厚（≥10mm）的管道时，管道全位置自动焊适用于窄间隙坡口的焊接，此情况下焊接效率还可提高30～50％。7、焊接所得的焊缝内、外光滑、平整、美观，焊缝AUT检测合格。8、劳动生产率比半自动焊提高50％以上，焊接使用气体和实心焊丝，降低了焊接成本。劳动条件和劳动强度得到了改善，内焊工看不见电弧光，外焊工手里只拿一只焊帽和控制盒,操纵按钮。9、施工时间短，速度快，对环境的干扰小，更符合HSE管理的要求。十一、使用实例2001年管道局第二和第三工程公司在西气东输工程一标段（轮南一库尔勒）施工中成功地实现了系统化应用。内焊机与内对口器为一体，为英国NOREAST公司生产AW4024型，外焊机为管道局研究院研制的PAW一2000型（管道局二公司使用的外焊机为英国NOREAST公司制造），共焊接了Φ1016×14.6mm，X70钢管50.4Km，4307道焊口，焊接一次合格率由最初的71％，提高到93％。在8小时有效施工时间内，单日最高焊接量为60道口。2002年管道局第二和第三工程公司在西气东输二标段（库尔勒一库米什南山）焊接了53.45Km，焊接了4807道口，无损检测一次合格率达到了99.2％，有效施工天数32天。2002年下半年管道局第三工程公司在西气东输21标段焊接了5.8km，共焊接了498道口，无损检测一次合格率达到了99.3％。有效施工天数为9天。按现有的设备和人员配置，已达到了国际先进水平。管道局全自动焊机组的施工业绩充分体现出了管道全位置自动焊具有焊缝质量好、焊接效率高等优点。全自动焊机组的QC小组的《提高西气东输管道全自动焊焊接一次合格率》获得了局优秀奖、总公司一等奖，QC小组被国家工程建设质量奖审定委员会命名为“全国工程建设优秀质量管理小组运用本管道全位置自动焊接技术可降低焊工的劳动强度，提高焊接的速度和质量，创造良好的经济效益。

15-3长距离输油（气）管道下向焊接流水作业工法（集团公司级）中国石油天然气管道第二工程公司一、前言本工法是我公司近几年来，在长输管道施工中推行的一种新的焊接施工工艺。它改变了以往传统的上向焊施工方法，集下向焊工艺和积层法流水作业工艺于一体，是目前长输管道焊接施工中的一项新工艺，它具有质量高、工期短、易推广的优点。二、适用范围和特点（一）本工法适用于大口径长距离的输油（气）管道工程，对钢管的要求为屈服强度不低于385MPa的低合金高强度钢材。对于一般钢材及上向焊的长输管道，也可参照执行。（二）工法的主要特点1、采用下向焊工艺，焊接方法是从管顶平焊开始往管底仰焊方向施焊。由于焊层很薄极大地减少焊接缺陷特别是气孔的产生，而且焊接速度快，节省焊条。2、每道焊口的多层焊接分别由分工明确的根焊、热焊、填充焊和盖帽焊的数名焊工分层把关定位焊接，形成一个连续施工的流水作业线。由于每个工序的焊工相对固定，所以有利于提高技术熟练程度，从而保证了焊接质量。三、施工程序和要求（一）下向焊流水作业程序及平面布置（见图1和图2）。（二）对施工诸要素的要求1、电焊工必须同时持有关单位颁发的焊工安全技术合格证和适合本工程要求的考试合格证方才可上岗。2、焊条的规格型号应符合设计要求，外观药皮应完整、厚度均匀、无裂纹、气孔、偏心及凹凸现象。焊条的保存和使用按厂家要求执行。3、一般采用的纤维素型下向焊条在气温高于20℃、相对湿度小于60％的干燥天气，可以随开封随使用。但过夜的零散焊条及不符合上述条件的其它情况，必须要烘烤至70～80图1下向焊流水作业程序图图2下向焊流水作业平面布置图4、采用低氢型下向焊条，要在350～400℃的烘烤箱内恒温1小时后，放入100～15、对管组装按操作规范执行，如坡口损伤深度超过1mm时（三）焊接工艺要点1、从根焊到盖帽焊的每层焊道分别由两名焊工负责，每人各负责半个管口；每层焊道完成后均应打磨和检查质量。2、管口预热，根据其材质按规范执行，钢管表面潮湿时应用喷灯烘干。3、预热采用乙炔气、喷灯、或电加热方式均可，随预热随用触点式温度计测量温度，并做好记录。4、焊接引弧须在坡口上进行，不得在管子其它表面引弧。5、新换焊条时，要将前一根焊条收弧处的微裂纹等缺陷打磨掉。6、每道焊口焊完后应清除表面飞溅物、熔渣等；相邻两层焊道换焊条接点处应错开30～50mm。7、当天施工结束时，不得留有未焊完的焊口。如遇到特殊情况至少要完成两层焊道才能停止，而且应在24小时之内必须完成该焊口。（四）焊道返修要求1、返修前须将缺陷打磨掉，并沿焊道延伸一定长度进行打磨，以便将焊道接头错开。2、焊前的预热、清渣和热焊程序同正常工序，但预热温度及层间温度要提高20℃3、返修工序应由技术较高者担任，以确保返修一次合格。4、返修次数不允许超过两次，而且第二次返修要有书面保证措施，并由项目技术负责人签字批准。四、焊道检查与验收原则（一）质量验收原则1、焊工标记及清理不合格的不进行焊道外观检查；外观不合格的不进行无损探伤检查；探伤不合格的不进行机械抽件检查。2、焊道、管口质量检查评定，自检与互检有矛盾时由专职检验或技术人员裁定；上、下级的专职检查评定有矛盾时以上级为准。（二）焊道外观验收标准1、推荐焊缝宽度为坡口两侧各复盖1.5～2mm。2、推荐焊缝余高为0.5～1.6mm；管底部允许高些，但不得超过3mm3、表面不得有裂纹和气孔，焊道两侧咬边深度小于0.4mm，长度不受限制，凡深度超过0.（三）焊道探伤抽查率及验收标准按设计规定执行，设计无规定时按GBJ—235及GBJ—236执行和（SYJ4001—90）执行。（四）机械抽件检查标准按设计规定执行，设计无规定时按GBJ—235及GBJ—236执行。（五）对焊道标记的要求1、设计无特殊要求时，可打钢印，钢印深度小于0.2、标记位置在管顶部离开焊道沿输送介质流动方向100mm处。3、标记用焊工班代号或管口代号均可，但要在原始记录上标注清楚焊工岗定位的详细情况。五、劳动组织—以每个流水作业台班配备工序根焊热焊填充焊盖帽焊返修焊打磨工烘烤总计人数222～4217～9117～21六、焊接设备与主要工器具序号名称型号和规格单位数量备注1履带式四弧焊机D5B台1其中序号1或者序号2和序号3可分别用于根焊2履带式二弧焊机台13内燃空压机≥0.6m3／min；≥台14履带式二弧焊机台5～71．热焊及盖帽焊各1台2．填充焊1～2台3．返修1台4．轮修备用1～2台5高温烤箱0～500台16恒温箱0～150台17电温式电焊条筒个12～148角向磨光机台8～109触点式测温计支1～210钳形电流表块111风速计支112温度温度计支113放大镜5～10倍只1～2七、安全措施（一）电焊机开机前要做好设备的例行保养和安全检查。（二）焊工必须穿戴齐全劳保用品方可上岗。（三）工作场地附近不得堆放易燃易爆物品，使用喷灯要注意防火。（四）焊接现场有积水或潮湿时，应采取垫放干燥木板或橡胶板等隔水隔潮措施，焊工应穿胶质鞋作业。（五）地线应用卡夹可靠固定在管外壁上。（六）不允许将通电的焊把或裸露的把线随意搭在管上。（七）电焊把线尽量不要有接头，有接头处应连接良好，绝缘可靠。把线破损严重时应及时更新。（八）施工现场所用的电气设备及电源开关应具有良好的防风、防火和防盗性能，电闸开的保险规格要符合使用要求。（九）预热时用的氧气瓶和乙炔瓶要离开焊接场地5m以外，两瓶间距也要拉开10m以外，并注意预热火焰与钢瓶的风向。八、经济效益（一）下向焊与上向焊的比较根据管道局1984年、1985年的测算，下向焊比上向焊的纯焊接时间加快近30％，总的时间加快近15～20％；电焊条节约10～15％左右。焊接质量也有较大的提高。我公司在1985年以前施工的几条管线，探伤一次合格率在88～92％之间。采用下向焊之后的中沧线和中洛线，探伤一次合格率提高到92～95％之间。（二）焊接流水与不流水作业的比较以往的模式是两个焊工负责一道焊口，每人半个管口，从根焊到盖帽焊都是由一个人完成。而根焊到盖帽焊所用焊条规格、焊接电流等都不相同。要随时调整，既费时又不好掌握，而且调整电流难以保证一次到位，这就影响了焊接质量。采用流水作业后，每个焊工只负责一层焊道，所用的焊条规格和电流大小都不变，可节省时间20％以上，还避免了调整电流难以一次到位的弊病。而且连电压也一次性调整好，改变电性更适用于焊接工艺。再加上分层检查、分层打磨，层间出现缺陷也及时得到处理，所以保证了质量。探伤一次合格率可达96～99％。九、应用实例我公司在东营至黄岛输油管线复线工程中，采用下向焊流水作业施工法，全长124.5km的Φ711.2mm的X60的直缝钢管，取得了较好的效益。全员劳动生产率达到7.65万元／人年，工程毛利润705万元；焊道超声探伤一次合格率为98.8％，射线探伤合格率为95.1％，单位工程优良率达95

15-4长输管道河流穿越导流工法中国石油天然气管道第二工程公司一、前言在长输管道施工中，管道走向经常会与河流、沟渠等交叉通过。河流、沟渠内的水流会给施工的正常进行带来很大的困难，如不采取相应的技术措施，将无法保证施工的顺利进行。本工法中所采用的管道穿越导流工艺是：使施工段内的水流能以一定的方式得到合理的宣泄，从而保证施工的正常进行，并且能基本满足下游对供水、灌溉等对水流的需求。这是一种解决管线穿越河流、沟渠等较为经济、安全可靠的施工方法。二、适应范围和特点（一）适用范围本工法适用于流速较缓、水深较浅、流量季节性变化较明显，地形允许的河流、沟渠等的管道穿越工程。（二）工法特点1、可在不断流的情况下施工，能基本满足下游对供水、灌溉等的需要。2、在开渠和围堰的过程中，不需要采用爆破作业施工，不会危及周围堤坝、民居等建筑设施，安全可靠。3、施工方法简便，采用普通的土方开挖设备，便于恢复地形地貌。三、导流的基本形式导流的基本形式是根据河流、沟渠等穿越地段的地形、地质、水文等具体情况而设计，在适当的位置（河槽内外或堤坝内外）采用开渠、围堰、架设渡槽等施工措施，使水流绕开管道穿越地段进入下游河道或沟渠，从而保证穿越工程的正常进行。（一）引渠导流法引渠导流法也称为全段围堰导流法，即在河槽内筑坝断流，并在河岸的一侧开渠引水，如图1所示。图1引渠导流法示意图（二）渡槽导流法在河槽内筑坝断流，水流同架设在两坝间的渡槽内通过。渡槽可采用钢管或水泥管架设（如图2示），此方法适用于流量不大于3m3图2渡槽导流法示意图（三）分段导流法分段导流法是利用原河槽进行导流，即先围堰主河槽一侧，而使另一侧仍能过水。本方法适用于河床水面较宽，水深小于3m，流速较缓，不允许断流的河道。（如图3所示）工程分为二期进行。实线部分为一期施工区域；双点划线部分为二期施工区域。图3分段导流法示意图四、导流工艺（一）引渠导流工艺1、根据河流和沟渠穿越段的流量情况确定导流渠横断面积，横断面积可根据下式来确定：（m2）F—导流渠的横断面积；Q—施工段内水流量（m3/s）；Vc—导流渠内允许的平均水流速（m/s）；E—收缩系数，取0.9～0.95。2、根据施工组织设计和施工要求，确定导流渠的进、出水口和最远点的位置。3、测量放线：根据施工布置进行测量放线。使进、出水口与原河道水流方向的夹角尽可能小，同时考虑施工占地和土方工程量，一般选用30～45º为宜。4、开挖引渠可采用单斗挖沟机，或用推土机配合单斗挖沟机进行施工作业。先从中间段按放线位置进行开挖，在开挖到接近进、出水口处时，应根据导流渠横断面积的大小和土质情况，留出3～6m与原河槽相连接的暂不挖通。引渠的边坡系数详见下表。（或按施工组织设计的要求执行）。表1渠槽最小边坡系数K土壤种类水深h<1m水深h=1～2m夹层卵石和砾石1.251.50粘土、重粘土、亚粘土1.001.00轻亚粘土1.251.25亚砂土1.501.50砂土1.752.005、待开始在河槽内修筑断流坝的同时，可挖通导流渠的进、出水口，使其成嗽叭形，并随时清除阻水障碍，使水流能平顺地通过导流渠进入下游河道。（筑坝施工按截流工法进行）6、在完成围堰施工作业后，应立即排放围堰内的明水，随后即可进行管道穿越段的安装施工。排放围堰内的明水，应根据水量的大小可选用潜水泵，拖拉泵等抽水设备。数量可按下式推算。N—需用的排水设备台数；Q—围堰内的积水量（m3）；n—考虑阴雨、渗水等因素的系数，一般取2～5；g—水泵的排量（m3/h）；f—综合系数一般取0.7～0.8；d—要求工期天数。7、待管道安装就位、回填后，将主河槽内的围堰拆除；并从入水口处或由中间向进、出水口二处回填导流渠，且逐层压实，尽量将原地表层熟土回填在地表层。（二）渡槽导流工艺1、根据管道穿越的位置测出管线走向的中心、筑坝位置和渡槽的架设位置。2、选择河槽一侧便于施工的位置修筑拦河堤坝，并架设引水渡槽。3、待渡槽架设完成并通水后，合拢河坝。围堰内的明水排净后即可进行管道施工安装。4、管道安装就位、回填后，拆除拦河坝和渡槽，并做好地形地貌的恢复工作。（三）分段围堰导流工艺1、测量放线：按管线走向位置测量并放出管线中心线、和上下围堰的起点、堰身在河槽内和延伸方向。2、修筑一期围堰：根据管道穿越占用工期较短的特点，一般可采用取土围堰，木桩加固，草袋装土固坡的方法。用推土机在河滩地就近取土，分别从上、下游围堰起点向河槽内修筑拦水坝（要求连续作业）。筑完一期围堰后，把水流导向二期工区河槽，并根据河槽、筑堰体的土质以及流速等情况采取加固和护坡等措施。3、排放一期围堰内的明水。4、进行一期围堰内的管道安装就位施工，以及部分回填。5、修筑二期围堰在一期管道安装并检验合格后，在管头后10m处，用推土机，并有单斗挖沟机配合修筑位于一期围堰内的二期顺堰和部分横堰。（如图4中的双点划线部分图4修筑二期围堰示意图6、排放二期围堰内的明水，在明水排净后拆除一期顺堰和剩余部分的横堰。7、进行二期围堰内的管道安装就位和回填。8、拆除二期围堰；并做好恢复地形地貌工作。五、施工设备管道穿越导流施工所用的主要土方机械设备为推土机和单斗挖沟机，当土方量不大时可直接用单斗挖沟机施工。当土方量较大，引渠宽度大于8m时用推土机推挖，单斗挖沟机配合修坡。需用设备的数量用下式计算。式中：N—需用设备台数；Q—土方量（m3）；d—要求工期天数；H—台班土方量（m3）；K—每天安排的工作台班数：f—综合系数取0.7～0.8。表2主要设备明细表序号设备名称型号和规格单位数量1推土机D60．D80．D7G台2单斗挖沟机HD—400GL台3潜水泵DN100DN50台4拖拉泵DN150台注：N值的计算详见第五章和第四章的（一）6节。六、劳动组织（一）操作手：根据每天的工作台班，每台设备配备1.5～3人。（二）普工数按下式推算：（人）式中：N—人数；Q—土方量（m3）；D—工期天数；H—工作日土方量（m3/人·班）。（三）测量工：4人（可与其它工程交叉使用）。（四）修理工：2～6人（根据设备状况和数量而定）。（五）管理人员、指挥、施工员各1人，其余人员可兼职或与其它工程统一调度使用。七、质量检验标准（一）设计要求。（二）《长输管道线路工程施工及验收规范》SYJ4001－90。八、安全措施（一）导流渠转弯处要求圆缓，无阻水杂物，进、出水口力求平顺。（二）在修筑围堰、挖通导流渠进、出水口处；以及拆除围堰的过程中，应指派专人负责观察现场施工情况。（三）在管线穿越段安装施工的全过程中，应由专人负责，视导流渠内的水情和挡水堤坝的情况。（四）施工现场应储备一定数量的毛抬杠、水桩和装土草袋等，以作发生险情时的备用。（五）与气象、水利部门保证经常的联系，并根据天气、水文的变化情况及时采取相应的措施。对于流量季节性变化明显的河流，应尽量选择有利时机进行施工。（六）在通航河流段施工时，应当按照航运管理部门的要求设置醒目的航道通行标志。九、工程实例和经济效益自1984年以来，我公司先后穿越了大小河流、沟渠几十处，针对不同的水文、地形、地质等条件分别采用了不同的导流形式，都取得了圆满的成功。现将典型的工程实例列表如下：表3工程名称导流形式经济效益中洛线泌河穿越引渠导流工期提前7％，节省费用20万元，成本降低5％东黄线潍河穿越分期围堰导流避免下游水库因停水损失所需支付的赔偿费用近百万元，保证了下游三县的春灌用水汶河穿越渡槽导流减少土方开挖作业量近万m3节约工程费用5万多元施工实践证明：穿越导流工法是一项简便易行、较为经济、安全稳妥的管道工程中常用的施工技术。

15-4沙漠管道施工工法中国石油天然气管道第二工程公司一、前言沙漠地区因沙漠多，风多气温变化大，缺水恶劣环境的影响，给管道敷设带来诸多困难。根据我公司先后几次在沙漠地区施工的经验和教训，结合我国沙漠地区的共有特点以及借鉴国外沙漠敷设管道的经验，以我公司施工力量情况形成了此沙漠管道敷设的施工工法。二、特点沙漠的沙质地表，是一种松散，脆弱、很不稳定的地表。施工难点主要表现在如下几个方面：（1）沙漠管道运输；（2）沙漠管道的防腐补口；（3）管沟的形成及管段的下沟。而本工法的特点是在我国现有管道敷设施工设备下具有可行性和可靠性，从某些方面也具有经济安全的优点。三、适用范围适用于沙漠管道的埋地敷设或半埋地敷设方案。主要可用于我国的两种类型的沙漠地区，第一类是较平缓的固定沙丘（沙丘上有稀疏的沙漠野生植被）；第二类为流动沙丘。四、施工程序采用机械化一条龙流水线施工，沟上组焊，沟下连头通球打压的施工方法其施工主要程序为：五、施工要点（一）测量放线按线路走向图测量管线走向，并按设计提供的水准点引测确定管线标高。由于大沙漠容易迷失方向，在定桩时要加补桩，转角桩上要标出明显的转角方向并插上红旗示意。（二）施工带开拓施工带宽度一般为24m左右，其断面如图1所示：图1首先将放线桩移到布管侧外沿，用加挡土板的D80推土机推出整个作业带的轮廓，然后采用纵推横移的方法，进行管沟带找平工作。这项工作由2～4台推土机依次排开同时进行。另外，修施工便道要因地制宣，可根据地段承压情况确定施工便道间的距离，调查现场确定便道走向和位置，确定运管路线走向图。各路口要立标志牌，注明里程位置，需用管材规格，防腐等级等。（三）运布管采用加长拖架的宽轮胎奔驰拖管车拉二接一防腐管（二接一管对接在防腐厂进行）到现场。对于奔驰拖管车无法进入现场的（因沙漠松软，承载力低），可用履带汽车或拖拉机运到施工现场，也可用“沙漠管舟”拖管爬犁二次倒到施工现场。如能采用进口的V12型沙漠运输车更好。布管用铺管机或履带吊车布管，将管子以锯齿形状摆放在装麦草袋上或装稻壳的编织袋上，并编上布管号。（四）组焊在沙漠由于风沙的影响，顺施焊时易造成偏吹，所以风力大于六级以上时暂时停止施焊，以保证焊接质量。或者可采用“挡风棚”措施来避风。焊接采用下向焊焊接工艺，在冬季气温较低时，管口有水气，影响焊接质量，要做除霜处理。施焊为流水线作业，其流水作业线如图2所示：图2（五）防腐补口将检查合格的焊口除锈，按照设计防腐等级要求补口。对于石油沥青防腐补口，使用三油二布制作的石油沥青毡，（石油沥青毡可在驻地制），现场补口需按防腐等级加补，这样有利于现场操作，可大大提高补口质量和加快速度。（六）挖沟用推土机推出设计地面标高后，根据挖沟深度按1∶1至1∶1.5坡比推出管沟上开口，深度一般为300～500mm，其方法是：一台推土机沿管沟中心线纵向多次行驶推沙，推土铲两侧各增装上宽下窄的削坡刀，这样切削沙层后，所形成的管沟断面为一例梯形，就能形成所要求的管沟边坡；另一台推土机则横向行驶，即按照与中心线垂直方向多次行驶推沙，可将另一台推土机推出的沙方，推至管沟的一侧。然后采用轮斗挖沟机挖沟，轮斗挖沟机上都自带皮带运沙机构，将挖出的沙方送到远离沟边的侧，轮斗左右两侧削坡刀要调整好，以满足形成边坡要求。管沟挖深应比设计管沟底加深100～150mm，以弥补风沙的部分影响。对于移动性沙丘，施工带推平后，也可采用波浪形薄钢板加固方法，其方法是制作成与管沟深相适应的波浪形薄钢板（波浪板参考尺寸为：厚4mm，宽100mm，长1200～1800mm），按管沟宽度预先如图3所示连接钉入沙中，其边接长度一般可在60m左右，然后，用轮斗挖沟机挖成管沟，待管线下沟后，则可吊起波浪板，再重复利用。此种方法可大大减少挖沟土方量，保证埋深。图3（七）下沟合格后的管段应及时下沟。为了组织好及时下沟，组焊后的质检，管沟开挖，补口补伤各工序要抢时间。并且组焊、防腐补口，挖沟工序要同时进行，间隔距离以1000～1500m为宜；做到当天防腐补口，当天挖沟，当天下沟完毕，以防温差造成管子防腐层拉磨损伤和管沟塌方。管道下沟前要对防腐层进行100％的检漏，不合格的要及时修补，否则不得下沟。下管至少由三台加长扒杆配重的吊管机交替进行。吊管机左履带边缘距管沟边缘的距离为2.5～3m，吊距依管材刚性条件来定，吊具采用吊栏来增加吊距。下沟要缓慢降至管中心。下沟后的管段经测量达到设计要求后用推土机及时回填，并按设计要求埋设好三桩。（八）通球试压通球试压在沟下进行，采用炮弹式清管球通环扫线，并尽量采用站间一次通球试压，可减少中间连头，缩短工期，另一方面也好解决试压的水源。六、施工设备其大流水线作业设备配备情况见表1：表1序号设备名称型号数量备注1内对口器12铺管机572G3扒杆加长配重3轮斗挖沟机1加削沟边板4单斗挖沟机HD—400GL45推土机D80A—122加挡板推土机D7G26二弧焊AXT1—2×25047四弧焊18X射线仪29超声波探伤仪410装载机TCM—75B1111值班大客车212生活值班车213生产指挥车114压风机20立方米/min115打压车116运管车奔驰4加长拖架17拉料车218防腐补口履带车119X射线底片洗相暗室车120沙漠运管舟121装甲装载车1七、质量标准和施工技术（一）本工法执行《长输管道线路工程施工及验收规范》SYJ4001—90最新规范。（二）本工法适用于各管道施工规范、标准。（三）在施工技术上采用野外作业基地化、零散作业整装化的模块组装技术，如将线路和站场工程中的金属构件、固定墩及管材构件等预制成整体模块，现场组装。（四）广泛实行机械化流水作业施工。根据气候及沙丘情况，日工作范围安排在1.5～4km距离之内。即从线路的扫线到下沟回填，由三个小流水作业线组成一条龙大流水施工作业线。第一小流水作业线以施工带开拓、运布管为主；第二小流水作业线以组焊为主；第三小流水作业线以防腐补口、挖沟、下沟回填为主。三小流水作业线交替进行。八、劳动组织劳动组织实行动态管理。其各工序人员工种配情况见表2：表2序号施工工序名称工种人数小计（人）备注1测量放线测量工442施工带开拓台班长推土机手普工12143运布管驾驶员起重工吊管机手44194组焊管口对接洗口吊管机手起重工焊工焊工助手焊机操作手电工探伤检测其他42241044144395防腐补口防腐工操作手普工21256挖沟操作手施工员普工51287下沟、回填操作手起重工防腐工484168通球试压各工种（16）可重复倒用合计85注：上述施工人数多少应根据地形、气象条件或工程的期限不同而灵活确定。九、安全要求（一）应有完善的职工居住条件和生活保障措施。（二）做好劳动保健工作。（三）掌握每天的天气预报，特别是风暴情况。（四）采用越野性能良好的车辆，并配备指南针。（五）工地与宿营地要保持畅通的通讯联络。（六）施工设备要停放在安全地带，停用时要罩上帆布。（七）宿营地周围必要做好固沙处理。十、效益分析本法由于采用了双联管，固定墩、补口、管件均为基地预制，节省了现场劳动力，加快了施工进度，提高工效约40％，且保证了工程质量，节约了投资。另外，施工采用了一条龙机械化流水作业线，加快了施工进度；而且在施工机具上做了改进（如挖沟机加削坡板，推土机加挡土板，吊管机扒杆加长配重，奔驰运管车加长，二弧焊机的改造以及沙漠管舟的发明应用），增强了沙漠施工的能力，可提高综合经济效益20％左右。计划实际结果工程项目工效80（天）47（天）41.4％火三线37Km经济效益1036（万元）828.8（万元）20％十一、工程实例在新疆管道十几年的施工中，沙漠施工比较典型的是火三线37Km沙丘段管道敷设。该段地质属干流沙层，由于采用了本工法，仅用了47天的时间就敷设完成这段管道，经检验一次达到了设计的质量要求。以后又在三王线、轮库线等项目工程中采用此方法，都取得了可喜的成功，为我国的沙漠管道施工积累了经验。

15-5黄土塬地区管道施工工法中国石油天然气管道第一工程公司一、前言在长输管道施工中，管道经过黄土塬冲沟地段，会给管道施工带来诸多困难，根据我公司在西气东输管道工程21标段黄土塬冲沟地段施工的经验，制定了黄土塬冲沟地段施工工法：降坡明沟开挖法和溜管下沟法。二、特点（一）施工工艺简单，工期短。（二）降坡明沟开挖法能够满足管道运输、组装焊接的要求，并且节省弯头，施工材料成本低，保证施工进度，同时增加了管道的安全可靠性，有利于水工保护施工。缺点是增加了土方量。（三）溜管下沟法能够满足20米三、适用范围适用于冲沟20米四、施工程序深度在20米以上的冲沟，将冲沟边坡切削至20～30°左右坡度，挖掘机在作业平台上开挖管沟一次成型，管道敷设采用沟下组焊和溜管法施工。施工程序：测量放线→降坡明沟开挖清扫施工作业平台→管沟开挖→溜管下沟组焊→补口补伤→无损检测→回填→水工保护→五、操作要点（一）测量放线按照设计桩位用全站仪复测每个转角桩，放出管道中心线、作业带边界线和冲沟超宽占图1图1地边界线，在边界线上撒白灰并挖出边界沟。（二）降坡明沟开挖清扫施工作业平台用4台挖掘机，降坡明沟开挖黄土塬冲沟，形成施工作业平台，在黄土塬冲沟沟壁上，下宽14m的施工作业平台，坡比按：1：0.3～0.5，的施工作业平台，施工机具在作业平台上作业，作业平台开挖采用挖掘机分层倒土，然后用推土机配合向冲沟两侧推土，为了将来便于恢复地貌。（如图1）降坡明沟开挖黄土塬冲沟坡度划分为：1、对于冲沟边坡较平缓，将冲沟边坡降到20～25°之间的施工作业平台，保证焊接设备在作业平台上作业。管沟开挖在施工作业平台上一次成型。具体形式见图2：2、对于冲沟边坡较陡峭，将冲沟边坡降到25～30°之间的施工作业平台，挖掘机在施工作业平台上开挖管沟一次成型。（三）管沟开挖用单斗挖掘机在施工作业平台上直接开挖管沟，管沟基本尺寸为上宽4.0m，下宽2.5m，管沟深度根据地形确定，管沟深度一般控制在大于2.8m。管沟开挖的土方返在降坡明沟开挖黄土塬冲沟时的堆土区内。管沟开挖在施工作业平台上一次开挖管沟成型。图2图2冲沟深度在10m～20m之间（四）管道组装焊接1、对于冲沟边坡较平缓，将冲沟边坡降到20～25°之间的施工作业平台，管道组装焊接利用施工作业平台，施工机具在施工作业平台上作业，管道组装焊接在沟下进行，见图3：图32、对于冲沟边坡较陡峭，将冲沟边坡降到25～30°之间的施工作业平台，挖掘机在施工作业平台上开挖管沟。管道敷设采用溜管下沟法，该方法：采用牵引车牵引预制管段，用吊管机溜管法下滑安装管道的施工方法，见图4：图4“溜管法”施工示意图六、施工设备序号设备名称型号规格单位数量状态备注1吊管机70T台1良好2吊管机CAT572G台2良好3履带焊接工程车DZ—80B台3良好4履带挖掘机PC220LC台5良好5推土机TY220台1良好6喷砂除锈设备套1良好7焊条烘干箱30—2台1良好8气动内对口器Φ1016台1良好9外对口器Φ1016台1良好10检漏仪SL60B台1良好11环型加热器台1良好自制七、劳动组织序号工种名称人数序号工种名称人数1测量工42技术员13质量安全员14电焊工135管工36机手127起重工28防腐工49电工110修理工111气焊工112合计43八、环境保护、水土保持和地貌恢复对于环境的影响是由于管道施工使地表的植被遭到破坏，而引起水土流失，我们从以下几个方面采取相应的措施，防止水土流失，搞好水土保持。（一）缩窄作业带宽度、减少植被破坏的措施黄土塬冲沟地区敷设管道，施工时应尽量减少施工作业带的宽度，以降低对植被的损害。根据施工经验，局部地段的作业带宽度可以缩窄到14～20m，能够保证施工需要。（二）修筑排水设施在施工作业带范围内由于施工机具（多为履带设备）通过和开挖管沟，使地表植被遭到破坏，而使表土裸露，到了雨季，雨水顺山坡而下，带走泥土，形成水土流失，严重的可引起滑坡，造成自然灾害。针对上述情况，可以在施工作业带两边修筑临时排水通道使水流从通道内流走。挡土墙挡土墙排水管图5排水设施布置示意图（三）修筑临时水工保护设施1、缓慢漫水流横向通过管沟的保护来水管沟阻水墙对于缓慢漫水流横向通过管沟地段，在管沟回填时先对回填土进行分层夯实，同时在管沟上游2m处设置1m宽、0来水管沟阻水墙图6缓流通过管沟时保护管沟示意图2、湍急水流漫过管沟的保护对于湍急水流横向通过管沟地段，在管沟回填时先对回填土进行分层夯实，同时在管沟上游2m处设置2m宽、0.5m高的阻水墙，与管沟回填的梯形台相连，阻水墙用编织袋装土码砌，同时在管沟上方也用编织袋装土压茬码砌一层来保护管沟。来水首先受到阻水墙的阻挡，形成缓流，漫过管沟，避免管沟直接受到冲刷。管沟管沟编织袋保护层编织袋阻水墙图7急流通过管沟时管沟保护示意图3、汇水沟水流通过管沟在冲沟地段，如果水流从汇水沟集中通过管沟时，可对汇水沟位置的管沟进行保护，首先对该段管沟进行夯实，在冲沟两侧用编织袋装土码砌1m宽的挡水墙，沟槽用块石码砌过水面，避免水流对管道的冲刷。块石过水面块石过水面管沟挡水墙图8过水面防冲刷示意图九、施工期间的管道安全和施工安全（一）制定管道施工HSE管理体系HSE管理工作是工程施工的基本点，工程施工必须在搞好HSE管理工作的情况下保证质量、加快进度、争取效益。主要从以下几个方面抓好HSE管理工作，具体工作细节和步骤详见“HSE管理措施”。1、HSE管理方针以人为本，健康至上，安全第一，预防为主，科学管理，环保创优，全面提高经济效益、社会效益、环境效益，走良性循环和可持续发展的道路。2、HSE管理目标（1）建立HSE体制并有效运行按照SY／T6276—1997《石油天然气工业健康、安全和环境管理体系》标准建立项目HSE管理体系并有效运行。（2）提高HSE意识职工的健康、安全与环境管理意识不断提高，自我保护和生态环境保护能力明显加强。（3）控制事故目标每百万工时重大事故不超过0.07起，努力实现HSE零事故目标。（4）加强医疗保障医疗保健得到加强，职工健康水平不断提高。（5）控制环境污染对环境的不利影响得到有力的控制，实现施工生产无环境污染事故。各种污染排放达到国家排放标准。环境保护、水土保持方面达到设计标准要求。3、建立健全HSE管理机构为了使HSE管理健康发展，设置了合理的组织机构，同抓共管，各负其责。项目经理项目经理项目副经理项目总工程师项目HSE办公室相关职能部门施工单位图9HSE管理机构图4、明确各岗位HSE责任制为了使HSE工作管理有序，对管理部门的领导和成员进行了详细的分工，各负其责，共同管理，使HSE管理工作处于严格的控制之下，形成良性循环和发展。（二）主要工种及重点工程施工安全措施1、一般规定（1）安全施工的实施措施是安全管理及措施的补充和细化，以实现业主提出的安全施工目标。我公司已全面贯彻实施了SY／T6276—1997《石油天然气工业健康、安全和环境管理体系》标准，并通过了北京中油HSE认证中心的初审。我公司将在该项目全面实施HSE管理体系。并在工程开工前14天，向项目监理呈报适用于本工程的健康、安全、环境管理体系的通用文件，包括以下内容：①健康、安全、环境管理手册②健康、安全、环境管理程序文件③健康、安全、环境管理作业指导书经项目监理批准后实施。（2）开工前对员工进行安全意识和安全知识的教育，并在施工中经常进行有针对性地安全教育和培训。（3）制定泥石流（滑坡）、火灾及施工事故的应急反应计划，并对员工进行应急反应的培训。（4）存放爆炸物品时，必须严格执行国家有关爆破法规及公安部的有关规定。（5）施工临时用电的所有电气设备，应符合防火、防爆等级要求。（6）施工中，严格遵守有关法规和规章制度，保障现场施工人员、业主、监理和公众的安全，并在项目部保存相关规定的复印件以备监理检查。（7）应经常对施工设备的安全性进行检查，并做好记录，主要记载每次检查的日期、发现的问题、所采取的补救措施等。（8）当监理认为施工活动将对施工人员、检查人员及第三方人员构成威胁时，应设置必要的警示牌，并在施工过程中予以维护，直至施工活动结束。（9）我公司将在开工前，按合同专用条款中规定的项目、数额办理保险事宜。并在开工前，向业主和监理提交保险单和保险证明的复印件。2、安全作业措施（1）临时构筑物、设施和装置施工安全作业措施必须严密组织，统一协调，做好隔离，避让和配合，做好总平面布置工作。（2）材料及设备的装卸、搬运和储存安全作业措施①材料及设备装车后应捆扎牢固，高度和宽度必须符合标准要求及交通部门规定，尚应顺齐、嵌靠紧密，重心适中。②重载车辆，行车应中速行驶，避免急刹车。设备及材料存储场地应地势稍高、平坦、干燥，且应满足避砂、挡雨、防晒、防潮等要求。③吊运材料时，必须由上而下依序吊运，严禁抽吊。（3）设备安全运行和维护措施①设备的操作人员必须经过专门培训，持证上岗。②设备的操作和管理人员按规定进行保养维护设备，使其处于良好状态，设备不得带病运转和超负荷作业。（4）焊接作业安全措施①焊工应穿戴齐全防护用品，如工作服、帽、面罩、手套等，且应保持干燥。②焊接作业区5m内不得有易燃、易爆物品。③沟内焊接时，先检查管子垫墩、沟壁是否有松动、塌方的可能性。（5）管沟开挖、下沟、回填安全作业措施①管沟开挖，应确定和实验边坡，以防止造成塌方事故，必要时进行加固，采取档板支撑。②在管沟开挖前后昼夜醒目立上标志牌，以免行人或车辆掉到沟内。③管沟开挖应由上而下，不能掏洞，两人在沟内作业间距应为3m以上，防止挖土工具伤人。挖土堆高不超过1.5m，且挖出土距沟边不应小于0.5m。④管下沟作业前对吊管机进行安全检查，对吊管机作业区域内的稳定性进行检查，并采取相应措施，应充分考虑吊管机在高原作业时吊装能力的下降。（6）防腐补口、补伤作业安全措施①操作人员应穿着劳动保护服装，戴好护目镜。②防腐材料堆放场地和防腐作业场地严禁烟火并应通风良好。③喷砂作业时其前部不能站人，喷头不能对人。（7）石方段管沟爆破安全措施爆炸物品的运输、保管、存放、使用和爆破作业应遵循国家有关爆破法规及公安部的有关规定，重点做好如下几项工作：①在距离任何炸药5m范围内严禁吸烟，燃点明火。在炸药的上风方向的50m范围内不得使用明火。②爆破工必须管理好爆破区，爆点安全距离内无人，爆破工也必须站在安全距离以外。十、质量标准《西气东输管道工程线路施工及验收规范》Q／SYXQ1—2002；《西气东输管道工程焊接施工及验收规范》Q／SYXQ4—2002。十一、效益分析本工法施工工艺简单，方便管道就位，保证了工程进度，同时增加了管道的安全可靠性，缩短