任刚 吕延鑫 郭存杰

北京天然气管道有限公司维抢修中心

摘要：输气管道停输动火连头作业是面对突发或特殊情况下的管道施工作业，其下料、组对及焊接是其中非常重要的环节，直接决定了作业成败，介绍了作业过程中质量控制措施，分享了管理经验。

关键词：输气管道；动火连头；下料对口；焊接；质量控制

输气管道停输动火连头作业（以下简称动火连头） 是天然气管道、天然气站场面对突发情况、检修或扩建改造时常用的抢维修作业方式，具有施工难度大、机械化程度低、施工时间紧等特点，其作业过程质量控制管理尤为重要。

1  动火连头流程

动火连头流程为：管道停输―天然气放空―氮气置换―可燃气体检测―管道切割―气囊封堵―管口打磨―测量及下料―吊装下沟―组对连头―焊口加热―焊接―无损检测―防腐补口等。

此外还包括施工方案编制及审批，作业风险识别及排除，机具设备和现场准备，如作业坑的开挖及修整、支护按比例进行放坡、两端设逃生通道等。

2  动火连头作业质量管控

2.1  管工作业要求

停输连头一般要求24小时内连续作业，时间紧、劳动强度大，对作业人员要求较高。

（1）管工进场前熟悉作业方案，进行前期现场勘察及准备工作，以及现场工器具的合理摆放。

（2）短节、管件及阀门等物料按照设计要求进行前期的核对验收，完成动火点管道的支护工作。

（3）短节、管件进行组对时，必须将坡口表面、边缘，内部的铁锈、毛刺使用手持砂轮机清理干净。

（4）管道组对过程中出现偏差、错口、间隙等情况时不能强力组对，进行必要的修磨、调整。

（5）短节下料、组对前，必须确保新旧管段的焊缝错开不能出现重合现象。

（6）吊装作业必须指定专人指挥，避免多人指挥造成吊装失误事件。

2.2  应力移位应对

原管道在断开的瞬间管道应力得到释放，两管口之间会发生不可预知的上、下、左、右方向位移或反弹，操作人员在管道切割过程中需做好相应的安全措施。产生位移会影响测量精度，造成管壁错边量较大、对口间隙不均匀等现象，需采取以下措施。

（1）必须考虑测量尺寸偏差、施工现场温度变化、管体收缩变形等因素，测量尺寸计算补偿需要计算上下左右的补偿，包括角度。

（2）为保证下料尺寸精准，按照以下步骤进行： 在切除需要更换的管道后，在管道上选择一端切割出一道正口，打出两固定管的中心线，并分出四等份。在管段外径周长上，分别画出上下左右四条中心线；切割出的直口作为基准口延长管段顶部中心线，测量两管段的高度偏差。延长管段的左右中心线，测量两管段的左右偏差；取管口的上、下、左、右四点测量两管段之间相对应的结构尺寸和对角线尺寸；在下料管道上同样分出上下左右四等份，测量出相应的结构尺寸并测量出叠加角度。通过相对应的位置，画出所测得的实际长度，减去一个坡口长度，再加上±4 mm间隙，通过测量出的四点长度尺寸进行划线；测量出数值后进行复测确保尺寸精度，在下料管段的短节上明确A、B两端并打出中心线，用圈带圈出所要去除的切割线然后进行切割、打磨、组对。

2.3  管内气流及管壁磁场应对

管道内部气体受昼夜温差变化影响、放空管抽吸现象、控制阀门关闭不严等因素，形成气流干扰焊接作业，应采取如下措施。

（1）管道两端内部采用气囊、黄油墙封堵。

（2）越到焊接封口时，气流进出越大，焊接手法要好、速度要快。

（3）可选用连头对口设备，使设备内压力和管线压力一致，保证焊接成型。

（4）长输管道一般都经过漏磁智能检测，停气连头时，焊接过程将受到管壁磁场影响，使用管道消磁机消除管道两端磁力后再焊接。

2.4  焊接工艺调整

在焊接工艺规程许可范围内，可根据焊口的组对状况、管内气流和管口磁场等因素的变化，适当调整焊接工艺流程。如：L245、Φ273 mm×12 mm 的管道连头时，管内有气流流出，在具备纤维素焊条根焊焊接工艺规程情况下，可将钨极氩弧焊根焊工艺改为纤维素焊条根焊工艺，以减少气孔缺陷产生倾向。调整连头焊缝的焊接顺序，控制焊缝应力尽量均匀化，避免局部过高，引发焊缝裂纹。对有应力集中现象的高强钢管道，焊口应尽量在自由状态下按合理顺序焊接（图 1、图 2 ），避免高强钢管道停气连头产生焊缝裂纹。

图 1 停气连头作业的合理焊接顺序

图 2 管道焊接现场

2.5  防止焊口冷裂纹

焊接过程中焊口产生冷裂纹，应对措施如下。

（1）加强焊接接头的焊前预热工作，预热范围不仅限于返修的这一块区域，也包括预热其他的焊接接头部位，避免焊接收缩应力由于温度不同对返修连头的影响。

（2）确定适宜预热温度以降低焊缝冷却速度，可使氢更易从焊缝熔池向大气中扩散，减少焊缝中扩散氢含量。

（3）选用适当后热温度和时间。焊后趁焊缝温度未降低时立即进行后热，使扩散氢有充分的时间溢出，同时降低焊缝中的残余应力，减少冷裂纹产生几率。

（4）尽量防止强力组对，连头位置不够或者两端中心轴不对称，应多挖出一段掩埋管道，给对管留下调整余量。强力组对将使长输管线在焊接前就存在强大的附加内应力，这种内应力在焊后也不可能完全消除。采用死对口器，在焊接接头未完全冷却前，不要将对口设备拆除。

（5）避免焊接工艺缺陷产生，如咬边、未焊透、长条状夹渣等工艺缺陷部位是应力集中区，容易产生冷裂纹。

2.6  其他措施

严格执行焊接规范，确保焊接质量。焊工要求持证上岗,并参加过相应的应急演练和培训，有良好的职业道德和过硬的心理素质。可根据焊工技能特点和性格、思想状况等合理搭配组成作业小组。

焊工前期进场合理规划焊接设备的摆放及调试。确定动火连头采用的焊接工艺规程，焊工和现场技术员熟悉焊接工艺规程和技术交底相关内容，并对母材和焊接耗材进行复验，相关型号、规格必须符合焊接工艺规程要求，如焊条和焊丝有生锈、药皮脱落、违规烘烤等情况，立即更换处理。氩气进行前期测试确保气体纯度。采用多层焊接时，清除干净层间熔渣，外观检查合格后进行下一步焊接。焊接完成后做好相应的保温措施。施工场地内所有焊接废弃物，要按相关规定回收处理，做到“工完料净场地清”。

动火连头作业完成后，保存作业过程参数数据，分析查找不足之处，总结施工作业经验，完善质量控制措施，指导和规范后续动火连头作业。

作者简介：任刚，助理工程师，1968年生，2008年毕业于河北石油职业技术学院油气储运工程专业，本科，北京天然气管道有限公司维抢修中心抢修队队长，现主要从事天然气管道维抢修工作。联系方式：18635699152，qiangxiuzhongxin@163.com。