曹延双 高铁龙 刘博洋

国家管网集团北京管道维抢修分公司

摘要：山地大直径管道停输换管作业存在弯管曲率半径和结构长度中心线难以精准测量的问题。通过采用在役弯管侧拉线垂直测量半径法，测量旧弯管，再根据旧弯管空间相对位置，完成换管部位的作业坑开挖及对曲率半径、结构长度的测量，确定采取合理的作业方式。本文总结了一起换管抢修施工案例的经验做法，为相关作业提供参考。

关键词：山地大直径管道；弯管；停输换管；下料切割；组对质量

相对于平原地区，大直径山地管道换管作业存在测量不精、组对难度大等问题，从而影响了焊接的成功率。途经山区的某Φ1219 mm天然气管道在环焊缝质量排查中发现，地处山体一侧的埋地管道热煨弯管下游焊缝中，存在一处宽度30 mm、长度2515 mm的内角边缺陷，射线检测判定为Ⅳ级不可接受缺陷，严重影响管线运行安全，决定进行换管作业。本文对这起换管作业的成功经验进行了总结，供同行参考借鉴。

1  前期准备工作

（1）精准测量提前支护。动火作业前期，由4～5人协同反复测量管件的角度、尺寸，保证较高测量精度，以提高下料准确率。根据埋地管道地形、地貌和走势判定应力释放量，提前采取支护措施临时支撑，防止管线下沉，尽量减小应力释放过多导致的上下游管口错位。必要时配置挖掘机开挖管沟释放管线压力，调整管道中心轴距，减少偏差，提高连头焊口组对质量。

（2）取消焊口预制保证组对质量。提前预制焊口常用于在役管道加装三通管件作业中，目的是避免焊接作业相互影响。但在复杂地形情况下，对断管后的应力变形预判存在误差，预制焊口难以保证组对质量。2016年初，河北唐山某Φ1016 mm管道连头作业时，为减少动火焊口数量，提前在弯管处预制焊接袖管。开挖断管后，因应力释放导致管道连头处偏差过大无法组对，重新开挖管沟调整走向后完成组对。同年，河北廊坊Φ1016 mm在役管道弯管和三通连接动火作业中，先将弯管和三通进行了预制焊接，但因对断管后管口轴线偏差预判有误，组对的焊口间隙达不到规程要求。鉴于预制焊口的不利影响，本次大直径管道换管作业，取消焊口预制操作，动火作业直接焊接3道焊口，虽耗时较多，但保证了组对质量，降低了焊接质量风险。

（3）借助工器具降低作业难度。山地管道现场测量大直径弯头曲率半径和结构尺寸时水平度调整受限较多。为提高测量精度，自制液压调整管支架进行支护调平，配合使用具有量角功能的测量平台，测量弯头角度较为快捷精准，如图 1所示。充分利用半自动火焰切割机微调装置，改善传统火焰切割机调节装置在切割斜口时易卡顿现象，能够精准调节割嘴沿着切割线进行切割下料，切割的管口平整光滑，角度一致，且能进行内口减壁厚切割，减少了打磨时间，降低了打磨作业劳动强度，提高了打磨质量，如图 2所示。

图 1 大直径弯管液压调整测量平台应用现场

图 2 火焰切割机微调装置应用

2  测量下料方法

此次需要更换的弯管所处位置特殊，空间角度复杂，须采取先割除弯管和弯管下游的管道短节，根据新弯管的尺寸，分配斜口角度，按旋转叠加斜口角度切割上游管口，再根据管道中心线走向叠加相应角度组对新弯管，最后根据弯管管口测量出剩余短节的结构尺寸，进行下料和组对。

将割除的弯管吊出作业坑，测量上下游管道中心线交叉角度。先期测得未断开在役管道旧弯管角度为 34.0°，管道断开后再次测得旧弯管角度为 35.5 °。需要更换的新弯管角度仅 31.5°，差４°，不满足《油气长输管道工程施工及验收规范》要求，需要通过组对３道斜口，将４°合理分配。

管工将在役管道上游管口切磨成2°斜口，根据管道中心线走向把新弯管旋转叠加一定角度与之组对、焊接，予以固定。测量已固定的新弯管管口与在役管道下游管口的距离，得出管段短节尺寸，将剩余2°分配在该短节两端管口上，进行斜口下料。组对完成的弯管和短节，如图 3所示。

图 3 完成组对后的管道现场

3  选择消磁方式

埋地管道因磁化作用容易带磁，且管道越长、直径越大、磁性也越强，需要在焊接前采用共轭式消磁器进行消磁，解决带磁焊口强磁场造成焊接磁偏吹的问题[1]。

外对口器固定、组对焊口后，缠绕共轭式消磁器的消磁线圈进行消磁。整口消磁难度大的焊口，可分区域进行，待局部满足焊接要求后施焊。采用搭桥式定位焊点固，避免伤及坡口根部。分段对称完成部分根焊焊缝后，再彻底清除定位焊缝，以免缺陷存留。

4  焊口预热和防护措施

山地作业环境温度低于5℃，采取覆盖石棉被、保温岩棉等方式，有效防止焊缝快速冷却。在焊口完成加长定位点固并撤离对口器后，要及时根据作业环境搭设牢固的防风雨棚，确保焊接过程顺利进行。

5  对称分段焊接方法

为避免大直径焊口根焊焊缝间隙收缩过大问题，采用两名焊工对称分段退焊法施焊，根焊焊接顺序如图 4所示[2]。在焊接间歇可分别对己方和对方的焊缝背面成形进行观察、把关和提醒。遵循“间隙最小的焊缝先焊，错边量最大的焊缝次之，间隙大的焊缝最后焊接”原则，利用焊缝收缩特性以减小大间隙焊缝的长度。尽量把焊接位置舒适、间隙合适的标准焊缝留作“观察窗”，最后焊接，以便观察已完成根焊焊缝的背面成型，减少根部未焊透、内凹、焊瘤等缺陷，确保根部焊缝的成形质量。通过建立良好的沟通和配合，在开始焊接前确定焊缝焊接顺序和焊接进度，开始修磨时通知对方焊工及时停止施焊，避免打磨影响对方焊接质量。错边位置的焊接要做到坡口两侧熔敷金属的厚度一致，防止应力开裂。

图 4 Φ 1219 mm管道焊口打底焊接顺序

6  建议

（1）研究改进在役管道弯管曲率半径和结构长度中心线精准测量方法。

（2）开发研制能精准划斜口线的工具及完善精准切割斜口的设备。

（3）开展管道焊接练兵活动，强化技能和体能储备，适应作业强度，保证作业质量，缩短作业时间。

参考文献：

[1]李军涛，韩立锋.天然气长输管道停输换管作业风险分析及控制措施[J].化工管理，2013（12）：48.

[2]孙宝龙，王志方，宋红兵．B型套筒用于大口径高钢级管道环焊缝隐患治理的质量管控措施[J]，管道保护，2019（5）：48-51.

作者简介：曹延双， 1971年生，国家管网集团北京管道维抢修分公司，焊工高级技师，从事天然气管道焊接施工及维抢修工作20年。联系方式：18635699122 ，1805729217@qq.com。