工藝系統(tǒng)移交后閥門更換焊接及防異物控制措施

付吉哲

上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司（200233）

0 前言

我國某大型電力項(xiàng)目現(xiàn)場在對(duì)一臺(tái)機(jī)組工藝閥門進(jìn)行密封試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)閥門出現(xiàn)內(nèi)漏現(xiàn)象。拆解檢查發(fā)現(xiàn)，閥體密封面上有兩處裂紋，該裂紋是造成閥門內(nèi)漏的原因。閥門密封面裂紋產(chǎn)生的原因，該裂紋是由堆焊層存在的孔洞以及堆焊產(chǎn)生的殘余應(yīng)力共同作用形成的，孔洞形成判定為焊接氣孔。焊接過程形成氣孔的主要原因?yàn)楹盖昂副砻媲鍧嵍炔蛔愣醇皶r(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，待焊接閥門尺寸均為兩寸及以下閥門，待焊表面尺寸較小，且屬于深孔堆焊，焊接過程中母材表面對(duì)保護(hù)氣體托持作用較差，容易造成焊縫[1-2]。

在現(xiàn)場排查中發(fā)現(xiàn)，使用相同焊接規(guī)程堆焊的個(gè)別閥門堆焊層也產(chǎn)生裂紋。因此現(xiàn)場根據(jù)實(shí)際情況對(duì)近200臺(tái)使用相同工藝的同型號(hào)閥門進(jìn)行更換，由于涉及更換閥門均已驗(yàn)收移交，且周圍物項(xiàng)均已安裝完畢，所在位置存在施工空間狹小、登高作業(yè)、物項(xiàng)拆除等施工條件限制，需完成閥門拆除和二次安裝施工。同時(shí)確保施工期間的環(huán)境及清潔度受控，閥門焊接及防異物工作復(fù)雜、難度較高，現(xiàn)場更換工作中需重點(diǎn)關(guān)注閥門焊接及防異物控制管理，確保閥門安裝質(zhì)量及管道清潔度要求。

1 閥門更換流程簡介

1.1 現(xiàn)場試壓

閥門進(jìn)場后需先進(jìn)行水壓試驗(yàn)，測試閥門的密封性能。安裝前檢查閥體沒有氣孔、砂眼、裂紋和銹蝕；閥桿沒有彎曲、銹蝕現(xiàn)象，閥桿螺紋光滑、整齊無斷絲；壓蓋配合良好，手輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，無卡澀；墊片、填料、螺栓、螺母等齊全，無缺損；法蘭密封面沒有劃痕、麻坑等影響密封的缺陷。

1.2 閥門更換流程

1.2.1 先決條件檢查

復(fù)核和檢查先決條件，待先決條件滿足后，方可進(jìn)行后續(xù)施工。

1.2.2 劃切割線及見證

對(duì)重新采購已檢驗(yàn)合格的閥門尺寸進(jìn)行測量，根據(jù)實(shí)物閥門的尺寸核對(duì)現(xiàn)場的切割尺寸，并確定對(duì)應(yīng)管道的修改尺寸。根據(jù)更換新閥門實(shí)際測量數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場管道進(jìn)行切割線劃線，經(jīng)檢查確認(rèn)閥門切割線后再進(jìn)行下一步施工工作。對(duì)于閥門先切割、后到貨的情況，切割前需得到認(rèn)可，根據(jù)閥門到貨后尺寸進(jìn)行管道修改，必要時(shí)更換管道以滿足安裝要求。

1.2.3 切割及坡口打磨

閥門切割前應(yīng)先做好邊界隔離，避免切割碎屑掉入管道或設(shè)備中，切割時(shí)根據(jù)切割線直接進(jìn)行切割。對(duì)管道和重新供貨閥門進(jìn)行坡口打磨，符合焊接條件。

1.2.4 焊口組對(duì)

組對(duì)時(shí)應(yīng)符合介質(zhì)流向，閥桿安裝方向與圖紙上說明的方向一致。閥門下部焊口與儀表管相連。為了提高焊接質(zhì)量，先將儀表管拆除，對(duì)下部焊口進(jìn)行預(yù)制，完成后再進(jìn)行上部焊口的組對(duì)及焊接。

1.2.5 焊接及NDE

焊接工作應(yīng)按照工藝過程開展，焊前、焊后需進(jìn)行熱處理的閥門按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并按照設(shè)計(jì)文件要求開展無損檢測工作。

2 閥門施工難點(diǎn)及注意事項(xiàng)

2.1 施工空間限制

由于現(xiàn)場大宗材料已基本安裝完成，所以閥門安裝有效施工空間較小，坡口加工、焊接等工作空間不夠，與閥門相連接管道均已安裝完成，管道不易調(diào)整，導(dǎo)致坡口加工、管道清潔、組對(duì)、焊縫充氬等施工難度增加，施工工效降低。進(jìn)入受限空間前需對(duì)受限空間內(nèi)氣體進(jìn)行檢測，同時(shí)采取通風(fēng)或排風(fēng)措施進(jìn)行新鮮空氣補(bǔ)充。受限空間作業(yè)時(shí)每30min對(duì)受限空間內(nèi)氣體進(jìn)行1次檢測，若發(fā)現(xiàn)結(jié)果不能滿足作業(yè)要求時(shí)，應(yīng)退出受限空間，并采取通風(fēng)或排風(fēng)措施補(bǔ)充新鮮空氣。

2.2 清潔度及防異物控制困難

由于項(xiàng)目已完成管道沖洗，因此閥門更換時(shí)需要防止切割、打磨時(shí)的金屬碎屑以及其他可能出現(xiàn)的異物進(jìn)入管道。

在施工前應(yīng)將原材料上的污染物清理干凈，在每一道工序前都進(jìn)行清潔（可采取擦拭或空氣吹掃等方法），確保最終的清潔度滿足要求。對(duì)于安裝過后和未安裝的管道均應(yīng)采取措施將污染控制在最小。切割及坡口加工閥門過程中鐵屑和施工異物可能會(huì)進(jìn)入管道，為了確保管道清潔度，在閥門割后立即對(duì)管道口進(jìn)行清理，并使用吸塵器清理。施工人員不在管道口施工位置時(shí)，管道敞口需用白布+管帽（或者三防布）封堵，并對(duì)管帽進(jìn)行剛性固定，防止脫落。對(duì)于閥門切割后短時(shí)間無法進(jìn)行閥門回裝的敞口處，在驗(yàn)證清潔后用不銹鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊封堵，管道坡口加工前應(yīng)在管道內(nèi)部進(jìn)行封堵，在組對(duì)前對(duì)管道清潔度再次檢查（可使用內(nèi)窺鏡檢查）。

2.3 組對(duì)、充氬困難

由于所有管道均已安裝完成，所以閥門更換需要將原閥門切除，然后再更換新閥門。閥門切除后所有管口均不可調(diào)節(jié)，且閥門組對(duì)后焊縫無充氬位置，所以導(dǎo)致施工難度增大、焊縫存在不合格返修風(fēng)險(xiǎn)較高[3]。根據(jù)閥門的位置及連通情況，可采用水溶紙和管線上的閥門兩種方式建立氬氣室。

3 焊接及防異物控制措施

3.1 焊接要點(diǎn)

3.1.1 焊接閥體溫度控制

焊接過程中，應(yīng)在距離焊接尾端或者閥門分叉區(qū)域一定距離，選擇兩處地方監(jiān)控閥體金屬溫度。焊接時(shí)閥門可粘貼溫控標(biāo)簽，便于直觀觀察閥體溫度變化，溫控標(biāo)簽的使用應(yīng)符合相關(guān)要求。焊接層間溫度應(yīng)不超過閥門生產(chǎn)廠商的要求或其他技術(shù)文件要求。當(dāng)閥體溫度在20℃時(shí)，對(duì)焊工進(jìn)行預(yù)警，停止焊接，并冷卻閥門，在溫度回落后再焊接。閥門焊接時(shí)只允許一次焊接一端，閥門一端焊接完成后再焊接閥門的另外一端，閥門兩端不允許同時(shí)焊接。

將閥門焊接到管道上的過程中，要防止任何電弧接觸底座和閥芯之間的區(qū)域。所有焊接連接的閥門在焊接作業(yè)時(shí)地線只能搭在離焊口最近的管段上，電流不允許經(jīng)過閥體，同時(shí)在焊接作業(yè)引弧時(shí)應(yīng)首先從管道一邊起弧。閥門安裝應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙及供應(yīng)商的安裝指南進(jìn)行。閥門安裝前，需做好標(biāo)識(shí)并確認(rèn)方位，介質(zhì)流向與管道系統(tǒng)介質(zhì)流向方向一致，并檢查所有構(gòu)件的安裝間隙。焊接操作過程中，除止回閥和安全閥之外的閥門應(yīng)至少打開10%。

對(duì)于對(duì)接焊口，管道在焊接過程中，焊接端部的中心偏差應(yīng)不超過設(shè)計(jì)要求值。當(dāng)超過設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)在內(nèi)部進(jìn)行修正使其趨于平齊，但修整后不應(yīng)使管道的壁厚小于最小設(shè)計(jì)壁厚。對(duì)于承插焊接，焊接裝配前應(yīng)在對(duì)接端預(yù)留一定間隙。

3.1.2 焊接充氬室建立

閥門充氬困難，需采用水溶紙或閥門抽芯兩種方式建立氬氣室。由于閥門所在系統(tǒng)內(nèi)的介質(zhì)類型均屬于液態(tài)，使用水溶紙。使用水溶紙建立氬氣室，充氬效果較好，能夠滿足設(shè)計(jì)要求的氬氣濃度，保證焊縫質(zhì)量。使用水溶紙過程中，水溶紙的放置距離應(yīng)大于152mm，以保證水溶紙不被碳化，影響水溶紙的溶解。

3.2 防異物控制措施

3.2.1 防異物通用管理

3.2.1.1 先決條件檢查確認(rèn)

確認(rèn)人員數(shù)量、資質(zhì)、個(gè)人攜帶物品；確認(rèn)施工機(jī)具種類、數(shù)量及輔助物資統(tǒng)一存放；確認(rèn)建立工作隔離、防異物區(qū)域措施完成情況。

3.2.1.2 異物控制區(qū)域內(nèi)的清理

進(jìn)出防異物控制區(qū)域前，檢查攜帶的全部物品以確定是否有部件丟落.確保所有進(jìn)入異物排除區(qū)域的、帶有可能松脫或者丟掉零件的工具和部件都要嚴(yán)格記錄；在開始工作前檢查并清理工作區(qū)域，以確保不會(huì)有物體落入打開的管道。同時(shí)，移除或者固定可能掉落的物體，確保清除防異物控制區(qū)域內(nèi)的所有透明塑料制品。

3.2.1.3 清理零部件

對(duì)所有的零部件在安裝前應(yīng)清理其保護(hù)外罩、碎片或污物。檢修時(shí)，盡量在防異物控制區(qū)域外對(duì)新零件進(jìn)行初始清理。在安裝零部件前，應(yīng)對(duì)整個(gè)零部件進(jìn)行目視、檢查或沖洗，以確保沒有碎片遺留在零部件內(nèi)部。

3.2.1.4 管道、閥門切割過程控制

切割前確認(rèn)閥門及相連管道位置，如水平、垂直、傾斜方向，根據(jù)具體方向采取控制措施。切割時(shí)注意，防止切割碎屑飛濺至隔離區(qū)之外。為防止切割碎屑進(jìn)入管道系統(tǒng)，及時(shí)清理作業(yè)區(qū)內(nèi)異物。閥門拆除后，需針對(duì)不同清潔度要求進(jìn)行防異物封堵包裹。

需要切割儀表管、管道及單體設(shè)備時(shí)，應(yīng)使用儀表管切割器、管道切割機(jī)或便攜式車床，最大限度地減少進(jìn)入系統(tǒng)的金屬碎屑。

3.2.1.5 管道、閥門坡口或端部修口過程控制

無論水平、垂直、傾斜方向管道，閥門坡口或端部修口必須使用無絨棉布塞堵管道或閥門端口，塞堵深度以50～100mm為宜，棉布需使用繩索系牢，防止脫落。棉布使用需記錄、確認(rèn)移除。棉布使用前后需對(duì)管道或閥門口可達(dá)區(qū)域進(jìn)行清潔處理，并目視、記錄。對(duì)于目視仍發(fā)現(xiàn)有異物的情況，使用吸塵器再次清除異物，并再次進(jìn)行目視檢查，直至異物清除完畢，目視合格（目視可以借助內(nèi)窺鏡）。對(duì)于目視檢查始終存在疑問的情況則做管道沖洗，確保工藝系統(tǒng)的清潔。對(duì)于閥門切割后無法及時(shí)回裝新閥門的情況，需使用與管道材質(zhì)相同或相近的鋼板臨時(shí)焊接對(duì)稱兩點(diǎn)封堵管道端部，防止異物進(jìn)入。

3.2.1.6 管道、閥門組對(duì)、焊接過程控制

組對(duì)、焊接前確認(rèn)閥門和管道內(nèi)外部清潔度，清潔度檢查按管道清潔度要求進(jìn)行，并記錄。組對(duì)、焊接時(shí)注意周邊是否有異物及工機(jī)具落入系統(tǒng)內(nèi)，造成防異物失效。焊接完成后清理場地、清查各項(xiàng)記錄完整有效、清點(diǎn)機(jī)具及個(gè)人用品。閥門組對(duì)前，需通過內(nèi)窺鏡對(duì)管道內(nèi)清潔度進(jìn)行檢查，合格后才能消點(diǎn)，然后開始焊接。

3.2.2 水平管道防異物管理

3.2.2.1 承插焊切割、坡口或端部修口過程控制

焊縫去除時(shí)打磨片平行于管道方向，禁止垂直管道方向打磨，防止損傷母材或切透母材，造成管道內(nèi)部進(jìn)入異物。閥門拆除后，坡口或端部修口時(shí)需先行使用管帽封堵一側(cè)管口，加工另一側(cè)管口，防止打磨異物進(jìn)入未加工的管口內(nèi)。

3.2.2.2 對(duì)接焊切割、坡口或端部修口過程控制

確認(rèn)管道壁厚，管道切割時(shí)使用環(huán)切方式，先行切割閥門兩側(cè)焊口，切割時(shí)留出管道根部1～2 mm的切割余量。最后一次性切除閥門兩側(cè)管道連接余量，從而減少異物進(jìn)入管道內(nèi)的量。切割完成后及時(shí)清理，清除管道內(nèi)切割碎屑。閥門拆除后，坡口或端部修口時(shí)需先行使用管帽封堵一側(cè)管口，加工另一側(cè)管口，防止打磨異物進(jìn)入未加工的管口內(nèi)。

3.2.3 垂直或傾斜管道防異物管理

3.2.3.1 承插焊切割、坡口或端部修口過程控制

切割前先關(guān)閉閥門。切割閥門時(shí)先切閥門下端管口，再切割閥門上部管口。焊縫去除時(shí)打磨片平行于管道方向，禁止垂直管道方向打磨，防止損傷母材或切透母材造成管道內(nèi)部進(jìn)入異物。閥門拆除后坡口或端部修口時(shí)需先使用管帽封堵閥門下部管口，再加工閥門上部管口。加工閥門上部管口時(shí)先封堵閥門下部管口，防止打磨異物進(jìn)入未加工的管口內(nèi)。

3.2.3.2 對(duì)接焊切割、坡口或端部修口過程控制

先確認(rèn)閥門下游管道是否可以局部拆除，若條件允許需拆除閥門下游管道（如卡套連接的儀表管）。拆除管道安裝前進(jìn)行沖洗或吹掃，避免異物進(jìn)入管道內(nèi)。若條件不允許，則切割后使用吸塵器清除管道內(nèi)異物。切割前關(guān)閉閥門，先切閥門上部管口，再切割閥門下部管口。閥門拆除后坡口或端部修口時(shí)需先使用管帽封堵閥門下部管口，加工閥門上部管口，加工閥門上部管口時(shí)封堵閥門下部管口，防止打磨異物進(jìn)入未加工的管口內(nèi)。

4 結(jié)語

工藝系統(tǒng)中管道及閥門的焊接質(zhì)量、清潔度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行具有重要意義，尤其是在系統(tǒng)移交后，需綜合考慮各類作業(yè)條件。針對(duì)批量化的作業(yè)，需制定規(guī)范統(tǒng)一的操作及管理制度。文章對(duì)閥門更換焊接及防異物控制進(jìn)行了總結(jié)，重點(diǎn)關(guān)注更換的過程控制，提出具有針對(duì)性的管理要求，滿足了閥門更換的質(zhì)量及清潔度要求，為后續(xù)類似工作的開展提供參考。