燃氣工程中管道焊接施工工藝要點分析

葉劍

（金華新奧燃氣有限公司，浙江 金華 321017）

0 引言

燃氣工程是城鄉(xiāng)現(xiàn)代化建設(shè)中的重要工程，在社會不斷發(fā)展的背景下，燃氣工程中管道焊接也需跟隨時代腳步，提高燃氣工程施工工藝，保證管道焊接施工質(zhì)量，才能提升燃氣工程的質(zhì)量。

1 燃氣工程管道焊接概述

燃氣工程中管道焊接施工工藝涉及的范圍較為廣泛，包括焊接工藝文件、焊接信息參數(shù)、焊接人員技術(shù)等多個方面，都會在一定程度上影響燃氣管道的施工建設(shè)。一般情況下焊接工藝都是由專業(yè)技術(shù)人員執(zhí)行，除了焊接試驗、工藝評定外、施工中的指導(dǎo)和改進外，使用新型焊接材料與技術(shù)也需要對焊接工藝進行規(guī)劃，以焊接工藝文件為基礎(chǔ)，確保燃氣管道焊接施工過程能夠嚴格按照相關(guān)工藝文件進行，施工人員需明確相關(guān)工藝要點，以此確保焊接施工的順利展開[1]。

2 管道焊接前期準備

2.1 焊接材料準備

焊接工藝的基礎(chǔ)是由焊接材料來決定的，優(yōu)秀的焊接工藝遇到劣質(zhì)的焊接材料也是“巧婦難為無米之炊”。燃氣工程管道焊接施工所選用的焊接材料必須符合相關(guān)制造標準，有明確的生產(chǎn)質(zhì)量證明和標記。并且焊接材料在入庫保存前必須包裝完好，有清晰的牌號、規(guī)格、出廠和進貨日期。存儲管理應(yīng)分類明確，每包焊材都應(yīng)貼上相應(yīng)的標簽，置于干燥、避風(fēng)的室內(nèi)進行保管，禁止將焊接材料露天放置，也需定期檢查焊接材料是否有發(fā)生老化、受潮、銹蝕等問題，及時進行處理。

2.2 焊接過程規(guī)劃

燃氣工程管道施工中，為確保焊接施工工藝的有效開展，避免其他因素對焊接施工的影響，需提前對焊接施工過程進行規(guī)劃。首先需對焊接管道的施工環(huán)境進行觀察，例如在一些工廠中的燃氣工程施工環(huán)境較為復(fù)雜，需要提前做好安全防控措施，避免安全隱患的出現(xiàn)?；蚴侨細夤艿乐車嬖谄渌艿溃枰~外設(shè)計焊接流程編制施工方案。其次，選擇最為適合的焊接工藝是提高燃氣管道質(zhì)量的基礎(chǔ)，根據(jù)施工環(huán)境的具體情況選擇合適的施工材料和施工技術(shù)，對管道接口的焊接工作進行規(guī)劃，才能為實際焊接提供幫助。最后，在燃氣管道焊接過程中也會因為接口處承受較大的焊接電流而出現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象，需要提前對相關(guān)工藝進行調(diào)整，以減少各種問題出現(xiàn)的可能性。

2.3 焊接性試驗

在確保焊接材料以及焊接規(guī)劃后，便可對焊接工藝進行試驗評定，最終確認施工工藝的可行性。通常會對管道焊接采用三種工藝評定試驗，以此檢測管道材料在限定的施工條件下焊接能否符合規(guī)定設(shè)計要求并滿足預(yù)定的使用情況。第一種是抗裂性試驗，主要用于評定焊接接頭處工藝是否有缺陷，為制定合理的焊接工藝提供數(shù)據(jù)參考。可以選用焊接熱裂紋試驗、焊接冷裂紋試驗、焊接再熱裂紋試驗和層狀撕裂等方式，在特殊管道施工中還需進行抗氣孔和焊接測氫試驗。第二種是評定接頭或結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性試驗，需要根據(jù)實際管道工程結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求進行制定，評定拉伸、彎曲、高溫性能、低溫性能、抗腐蝕、耐磨性等多種試驗內(nèi)容，這類試驗可以根據(jù)數(shù)據(jù)資料的積累和過往經(jīng)驗與規(guī)律的基礎(chǔ)上采用快速試驗，以縮短準備周期。最后一種是對試件進行無損探傷和熱處理評定，通過開展機械性能、化學(xué)成本等試驗，將一些劣質(zhì)或不符合標準的管道剔除，以保障管道的穩(wěn)定性。

3 管道焊接施工工藝要點

3.1 引弧與起焊

引弧是在焊接施工中利用焊接材料引燃電弧的方式，主要有劃擦法和直擊法兩種。無論何種引弧方法都是在視野不清，工作條件較差的環(huán)境中進行的，需要高度的注意力和熟練的施工技術(shù)。劃擦法需先將焊條對準焊件，再用焊條輕輕劃擦焊件表面10～20mm，就像劃火柴一樣引燃電弧，然后迅速將焊條提起2～3mm，使其穩(wěn)定燃燒。直擊法則是用焊條對準待焊接部位輕輕觸擊，并將焊條適時提起2～3mm，即可引燃。燃氣管道的引弧動作要快，避免焊條粘連在管道上，而焊縫的起頭處于焊接的開始部分，焊件本身的溫度較低，引弧后也無法迅速使焊件的溫度升高，可以在引弧后稍微拉長電弧對工件預(yù)熱，以避免出現(xiàn)融合不良或夾渣問題。并且要注意在斜仰焊位置上應(yīng)處于半打穿狀態(tài)，而立焊或平焊則可使用頂弧方法進行焊接。引弧與起焊施工要穩(wěn)定和準確，而斷弧要迅速果斷，以此避免焊接部位出現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象。此外，在引弧與起焊過程中需注重四項要點。第一，引弧后的電弧長度不應(yīng)超過焊條的直徑，引弧力度不能過大，防止引弧端破裂。第二，引弧不能隨意在焊接材料上打火，尤其是燃氣管道所使用的鋼材可能會受電弧劃傷而引起淬硬或微裂。第三，引弧操作中焊條若與焊件連接到一起，需立即將焊鉗取下，等待焊條冷卻[2]。第四，燃氣工程焊接的引弧點和焊鉗夾嚴禁放置在精密設(shè)備儀表的殼體上嚴禁帶儀表焊接。

3.2 四種基本焊接位置

仰焊作為四種基本焊接中最為困難的一種焊接方式，由于自身焊件位置和焊條熔滴金屬重力，都會影響熔池金屬的變化，很容易造成仰焊時焊縫背面產(chǎn)生凹陷，正面焊接管道出現(xiàn)焊瘤。仰焊作為消耗體力大、難度最高的焊接方法，在施工中有諸多要點。仰焊一定要保持正確的操作姿勢，焊接點不應(yīng)處于作業(yè)人員的正上方，應(yīng)該在上方偏前的位置，且焊縫應(yīng)偏向操作人員的右側(cè)。需采用小直徑焊條、小電流焊接與短弧焊接的操作方式，以便于熔滴平穩(wěn)過渡。焊條角度應(yīng)于焊接材料處在60～80°之間，運條的擺動軌跡不超過45°。若燃氣管道是不開坡口的對接仰焊，可以采用直線形運條，尤其是多層多道焊更應(yīng)采用直線形運條。如果熔池溫度過高，需將電弧稍稍抬起，等待熔池溫度降低后再繼續(xù)操作。仰焊過程中作業(yè)人員會受到較大的重力作用，必要時應(yīng)當以雙手握槍進行焊接，以維持平穩(wěn)。

相比較仰焊，平焊是處于水平位置或傾斜角度不大的施工，俯視工件的焊接工藝最為容易。平焊操作技術(shù)比較容易，生產(chǎn)施工效率高，在燃氣工程的管道施工中應(yīng)盡量選擇平焊。平焊需正確控制焊條角度，使熔渣與液態(tài)金屬分離，防止熔渣前流。平焊操作簡單，在管道焊接中也會遇到搭接、角接、T形等焊接形式，在實際焊接過程中需根據(jù)設(shè)計要求適當調(diào)整焊條角度，保證工件受熱均勻。

其余兩種焊接就是橫焊和立焊，這兩種焊接方式在燃氣管道的焊接施工中應(yīng)用較少。兩者的共同點是在焊接過程中也會受到一定的重力作用，熔池和熔滴會有下墜趨勢，容易產(chǎn)生焊瘤，并且熔渣的熔點低、流動性強，熔池金屬和熔渣容易分離，不易產(chǎn)生夾渣。在采用短弧焊接的基礎(chǔ)上，合理選用焊條大小，并根據(jù)管道焊件厚度確定實際焊接工藝，才能有效避免各種缺陷，使焊縫成形良好。

3.3 下爬坡與上爬坡焊接

在下爬坡焊接過程中應(yīng)當壓住電弧對焊條進行橫擺，并且要注意幅度大小以及速度快慢，在保持焊條與管道切線80～85°傾角的前提下，應(yīng)盡量減少幅度并加快速度，伴隨著焊接向上運行，焊條的角度也會逐漸變大，焊接深度逐漸變淺，當端部與底邊相距1～2mm時，可增大擺動幅度，并在破口的兩側(cè)進行停頓，時焊條與管切線之間形成直角。上排坡與平焊類似，在實際焊接施工中將焊條向外帶出，使端部與底邊相距2mm左右，有低于一半的電弧在管內(nèi)燃燒，上爬坡焊接時焊條與管切線夾角為85～90°。

3.4 焊接接頭

在燃氣管道中有兩個或兩個以上的部件需要用焊接進行組合，這些部件的連接處就是接頭。焊接接頭由焊縫、熔合與熱影響三部分組成，都會影響到最終焊接的質(zhì)量。首先是焊縫部位，其焊接構(gòu)成是液體金屬結(jié)晶的鑄態(tài)組織，成分原本不夠致密，但焊接本身熔池小、冷卻快，化學(xué)成分中的合金元素使其性能可以滿足燃氣管道需求。其次是熔合部位，是焊接接頭中性能最差的成分，在熔合與熱影響交接的區(qū)域是管道焊接施工中最為薄弱的環(huán)節(jié)，需要通過后續(xù)處理來提升其機械性能。最后就是熱影響區(qū)，是被焊接過程中高溫加熱所影響的部分，大部分部位的性能較好，部分相變區(qū)域性能分布不均勻，各組織與性能參差不齊，也需要進行額外處理。在焊接接頭中需要根據(jù)實際燃氣管道情況選用不同的焊接方法，利用熱源和溫度的不同來調(diào)整接頭各區(qū)域的性能，達到機械保護的效果。

3.5 PE燃氣管焊接

PE燃氣管道逐漸被推廣應(yīng)用，不僅具有良好的經(jīng)濟效益，而且具備穩(wěn)定可靠、材料抗沖擊、抗開裂、耐老化等一系列優(yōu)點，不過與傳統(tǒng)鋼鐵管材和聚氯乙烯燃氣管相比，PE燃氣管在焊接中有一定的施工工藝要求。PE燃氣管道的接頭方式必須通過熱熔或電熔方式，并且在管道連接方法上需要滿足管道制造商的要求。PE燃氣管道進行熱熔焊接分為四個階段。第一個階段是預(yù)熱，由于連接件和接頭都是塑料制作，需要提前進行預(yù)熱加工，以保障施工流程的順暢。第二是吸熱階段，PE燃氣管材需具有相同的壓力和熱熔時間，來確保管材和管件焊接熔池指數(shù)保持接近。第三是對接階段，要提前確保兩個管段都能伸出一定長度，錯邊距離需保持在管道壁厚的10%以內(nèi)，剛開始連接時可能會出現(xiàn)輕微翻邊的情況，要根據(jù)具體情況撤銷熔化壓力，直到符合相對應(yīng)的熔融效果。第四是對接完成階段，為確保焊接的質(zhì)量，要盡可能縮短對接階段的周期，適當進行加壓，確保塑料端面在熔融狀態(tài)下的穩(wěn)定，對接寬度在2～4mm后續(xù)保持壓力一定時間，直到對接趨于穩(wěn)定后才能減壓[3]。第五是冷卻拆除階段，在不同管徑的冷卻時間達到前，禁止移動焊接中的管道，禁止拆除焊機上固定管道的固定夾板。第六對用于定向穿越施工的PE管道焊接后要對焊口進行100%切邊檢查。

3.6 焊接環(huán)境

第一無縫鋼管焊接，在下列條件下無防護措施（防護棚、加熱器等）嚴禁施焊：（1）在風(fēng)速超過焊接工藝要求時，配備專用防護棚；（2）當焊接環(huán)境溫度低于5℃，焊接前對管道進行加熱，焊后上加蓋焊口保溫被的保溫措施。第二PE管道的焊接環(huán)境要求，管道熱熔或電熔連接的環(huán)境溫度宜在-5～45℃范圍內(nèi)，在溫度低于-5或風(fēng)力大于5級的條件下進行熱熔和電熔連接操作時，應(yīng)采取保溫、防風(fēng)措施，并應(yīng)調(diào)整連接工藝；在炎熱夏天進行熱熔和電熔連接操作時，應(yīng)采取遮陽措施[4-5]。

4 結(jié)語

總而言之，燃氣工程中管道焊接施工需要率先做好焊接材料和焊接計劃的準備工作，確保在實際管道焊接施工中，能夠穩(wěn)定施展施工技術(shù)，避免被其他因素所干擾。在實際施工中需根據(jù)具體情況選擇合適的施工工藝，重點掌握焊接質(zhì)量和焊接位置，促進燃氣管道施工工藝的有效開展，以此保證整個燃氣工程的質(zhì)量。