大口径管道施工技术的探讨

摘要：大口径管道应用方面较广，可应用在燃气、热电、煤化工、给排水、冶金等管道工程中，施工工艺也比较多，本文重点探讨了大口径管道沉管工艺与焊接工艺。

关键词：大口径管道;沉管;焊接

一、大口径管道沉管施工技术

大口径管道多用于长输管道工程，长输管道不可避免要跨越河流，经过丘陵、岫岩、沙漠、山区、冲沟、沼泽等各种地带，其中带来很大困难的是沙漠和水网地段的管道建设，如管材无法运输，管沟不易成型，大型工程机械无法进等。增大的长输管道管径，沙漠和水网地段的施工难度进一步加大。修筑作业带、冬季施工、井点降水等方法是以前水网地段施工主要的施工方法，既增加了建设成本，又耽误了建设工期。而沉管法洽能解决上述问题

（一）沉管法

沉管法是指采用沟上组焊方式对水网地段管道的管道中心线上，然后开挖管沟在沿管道两侧，将管道自然降落到管沟内的施工方法，是利用管道自身重力作用。在于施工比较容易组织是沉管下沟方法的优点，减少临时占地，能提高工效，操作简便、作业人员设备安全可以得以保证，管道施工的各种质量要求不会降低。沙子具有流动性和管沟不易成型的特点，所以这种方法也适用于沙漠地段。

（二）沉管法施工技术要点

1、沉管法施工中为避免管道壁与挖斗相撞造成管道壁出现内凹现现，沉管前端头位置必须距挖斗大于10m，否则将出现掏挖动作，无法保证管道不被破坏;挖方时应采取先表层再下层的顺序，管沟开挖处断面应呈缓坡状，防止大面积土层突然塌落;保证管道徐徐沉入沟底，杜绝突然下滑造成管道扁口、焊口断裂破坏。但仍存在风险：1）管道弯曲变形;2）悬空段断裂;3）沉管前端头与挖斗有干扰。沉管过程中必然存在应力集中现象，所以必须验证管道在沉管过程中管道不扁口、不褶皱、不发生塑性变形和焊口不断裂。

2、开挖技术

确定好管沟中心线和布管焊接中心线;开挖管沟中心线即挖掘机挖斗操作最近距钢管管壁不超过1m，链轨板距管壁大于1m，确保挖掘机配重旋转空间，倒土位置可根据地形和施工作业带宽度确定，开挖起头要超过管端不少于3m为宜。

根据情况对管道进行适当的位置调正;开挖作业时，挖斗要平稳轻放;为避免管道壁防腐层破损或管道壁与挖斗相撞造成管道壁出现内凹现象，沉管前端头位置必须距挖斗大于10m，否则将出现掏挖动作，无法保证管道不被破坏;对于沟底存在砾石、卵石的地段，在开挖时应超挖200mm。在进行沟底细土垫层的摊匀时，应使用特制的长柄齿杷，严禁有人在管底摊铺细土;沟底有积水的地段，应及时进行小回填，并引排水沟;开挖同时测量人员应进行管顶高程，发现有与图纸不符的处应立即停止挖沟，整改措施到位后方可继续进行作业;挖方时应采取先表层再下层的顺序，管沟开挖处断面应呈缓坡状，防止大面积土层突然塌落。

3、检测、防腐补口、组焊

作业带的承载力基本能满足需要，在经过前期的准备，开始进行焊接流水作业在半自动焊机组，进行防腐补口，经无损检测合格后，然后准备下沟进行电火花检漏。

二、大口径焊接技术

近年来西气东输、西部管道等一系列输油输气大口径管道陆续施工，焊接是施工的关键。

（一）焊接方式的选择

目前，国内外长输管道常用安装焊接方法主要有焊条电弧焊（SMAW）、手工钨极氩弧焊（T1G）、熔化极气体保护半自动焊，

埋弧焊是为管道专设的管子焊接站进行的。如果在靠近现场处将两根管子焊好，可将干线上的焊缝施工数量减少40%～50%，极大地缩短铺设周期。埋弧焊用于安装焊接的高效率、高质量是显而易见的。尤其对于直径较大（406mm以上），壁厚超过9.5mm的管线，在铺设距离很长时（100kin以上），出于经济上的原因，通常首先考虑采用埋弧焊的方法。

对于直径大于609mm、壁厚较大的长输管线在埋弧焊使用条件受到限制的情况下，为获得施工的高效率和高质量，往往首先考虑熔化极活性气体像护焊。气体保护焊可以是自动的，也可以是半自动的。该方法广泛被采用的重要原因是安装焊接质量可以得到保证，尤其是焊接高强度等级的管线。由于这种焊接方法含氢量低，加上焊丝的成分和制造要求比较严格，如果韧性要求高或管线用于输送酸性介质，以这种方法焊接高级别的钢管可获得稳定的焊接质量。F1动熔化极活性气体保护焊因其较高的焊接施工效率，目前在西气东输管道工程中已扮演重要的角色。值得注意的是，与焊条电弧焊相比，熔化极气体保护焊系统的投资大，设备和人员要求高，必须考虑所要求的高级维护，要考虑配件和符合卫生要求的活性气体的供应。另外，气体保护焊抗风能力差（通常小于2m/s），也应引起我们足够的重视。

大口径长输管道壁厚一般都在8mm以上，采用多层焊接。打底和填充盖面一般采用两种焊接工艺。目前应用最广的就是纤维素焊条下向焊打底加半自动药芯焊丝自保护下向焊填充盖面工艺，由于全国大部分管道施工队伍都使用此种工艺进行施工。

（二）加工坡口

管端壁厚相等的对接接头坡口型式一般为：V型坡口 与复合型坡口。当采用复合型坡口时，坡口加工宜在施工现场采用坡口机进行;采用V型坡口时，可直接使用;连头处可采用机械或火焰切割，切割时将管端不小于50mm宽的内涂层（有内涂层时）和管端150mm±5mm宽的外防腐层清除干净后进行操作。机械加工形成的卷边和钝边不符合要求时，应用锉刀或电动砂轮机清除整平。

（三）管道组对、焊接

将管道切割成需要的长度，管端与轴线必须垂直、平整、无毛刺。管材壁厚在5mm以上者应对管端焊口部位铲坡口，常用气焊和砂轮机加工管道坡口，打坡口时应除去坡口表面的氧化皮，并将影响焊接质量的凹凸平处打磨平整。点焊;一般分上下、左右四处定位焊，最少不应少于3处。焊接前要对两管轴线对中，先将两管端部点焊牢，管径在200mm以下可点焊三点，管径在200mm以上以点焊四点为宜。焊接时先打一道底，再填一三道，最后再盖一次面，第一道焊缝采用规格小点的焊条，在盖面前的每道焊缝焊完时要清除表面的焊渣，以避免产生夹渣。定位后点焊后，检查与调直，若发现焊肉有裂纹等缺陷，应及时处理。转动焊接，减少仰焊。提高速度，保证焊接质量。用电弧焊进行多层焊接时。焊缝内堆焊的各层，其引弧和收弧的地方彼此不应重合。焊缝的第一层应呈凹面 并保证根部焊透，中间各层要把两焊接管的边缘全部结合好，最后一层应把焊缝全部填满，并保证处焊缝过渡到母材的平缓。每道焊缝均应焊透，且不得有裂纹、夹渣、气孔、砂眼等缺陷，焊缝表面成形良好。管道横向焊缝须距支、吊架200mm以上。

（四）质量检验

大口径的长输管道通常都是输油输气，运行压力较高，为确保管道使用寿命及施工安全，应该对焊缝的施工质量做出检验。在管道焊接以及无损检测完成之后，管道质量的最后一道检验工序则是压力试验。试压通常都是分段来进行的，依照管道试压之时最低点压力不可以高于管道屈服强度的90%，最高点实现设计压力的要求做试压分段。因为长输管道输送压力较高，一般出于安全的角度考虑，试压介质一般都是使用洁净水。水压试验时通常都应该进行强度试验以及严密性的试验。输气管道按照地区等级不同强度试验压力也不同，一般四级地区要求达到设计压力的1.5倍。输油管道要求强度试压压力达到设计压力的1.25倍。

参考文献

[1]姜俊荣.市政大口径供热钢质管道施工技术探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2012年36期.

[2]梁天军.国产长输管道焊接施工装备研究[J].管道技术与设备，2012年4期.