隋永莉

中国石油天然气管道科学研究院有限公司

 

摘要：GB/T 31032-2023《钢质管道焊接及验收》已于2024年4月1日正式实施。新版标准根据10年来油气管道建设领域的数字化交付要求、焊接技术变化以及焊接质量的迭代升级进行了修订。本文通过对比分析，从适用范围、规范性文件引用、术语名词及焊接工艺评定基本要素等方面阐述新旧标准之间的差异，以便相关焊接技术管理人员快速熟悉新版标准。

关键词：油气管道；环焊缝；焊接工艺评定；焊接质量

 

环焊缝焊接作为组装工艺之一，通常是在油气管道建设流程的后期或最终阶段，因而对油气管道的建设质量和运行安全具有决定性作用。通过焊接工艺评定对各种可能的工艺组合进行评估，并验证能否获得满足设计要求的焊接接头，就成为一种切实可行的方法。GB/T 31032《钢质管道焊接及验收》是石油天然气领域钢质管道进行焊接工艺评定的标准，本文通过对比GB/T 31032―2014和GB/T 31032―2023新旧版标准，对其适用范围，规范性引用文件，术语名词，焊接工艺评定要素，无损检测等方面进行分析。

1  范围、规范性引用文件、术语名词的变化

1.1  范围的变化

标准的范围界定了其标准化对象及覆盖的各个方面，并指明标准的适用界限，表 1对比分析了新旧版标准中适用范围的变化。

表 1 2014版与2023版标准中适用范围的变化

相对于2014版，2023版适用的管道介质范围有所缩小，输送介质将原“燃气”修改为“天然气”，排除了氢气等其他燃气。检测方法增加了X射线数字成像检测、X射线计算机辅助成像检测、全自动超声检测、相控阵超声检测等数字化无损检测方法，适应当前油气管道建设数字化交付的需求。适用的管道类型为长输管道和集输管道，删除了阀室和站场的工艺管道。增加了改扩建管道，删除了返修管线。在附录B中针对在役管道焊接给出了清晰的界限，即含有输送介质的带压或不带压、流动或不流动的管道系统，在该管道系统中与外管壁直接接触、熔合的焊接操作。

1.2  规范性引用文件的变化

梳理了与焊接接头试验、无损检测、石油天然气管道用钢管和管件材料等相关的标准，依据最新发布实施的国家标准进行了删除和替换，增加了与在役管道相关的安全标准。删除了API、ASME、AWS、BS、NACE等国外标准的引用。

依据最新发布实施的焊接材料国家标准，替换了原焊接材料标准。新标准主要包括GB/T 5117、

GB/T 5293、GB/T 8110、GB/T 10045、GB/T 32533、GB/T 36034、GB/T 36233、GB/T 39255、GB/T 39280、GB/T 39281等。

1.3  术语名词的变化

2023版增加、修订了与返修焊接、焊接工艺文件相关的术语名词，如表 2所示。

表 2 2023版标准中术语名词的变化

2023版的返修焊接工艺评定要求针对不同焊缝部位及不同次数的返修焊接进行单独评定，并规定了相应的覆盖原则和焊工资格要求，据此增加了与返修焊接相关的一系列术语名词。如，“焊接工艺评定报告”：从焊接工艺文件的逻辑性角度给出的解释，是记载焊接工艺评定因素各项细节、焊接接头验证性试验及检验结果，对拟定的预焊接工艺规程进行评价的报告，是评价预焊接工艺规程（PWPS）的结论性文件，也是编制焊接工艺规程（WPS）的支撑性文件。“根焊道”：是接头坡口内的第一层焊道，单面坡口时是指单面焊双面成型焊道，双面坡口时如内焊机自动焊是指管内的背垫焊道。“热焊”：通常是指采用纤维素焊条根焊的情况下，为避免氢致裂纹而快速完成焊层的措施，以确保焊缝金属能够保持较高的温度（如80℃左右）；采用内焊机根焊时，焊缝金属的厚度较薄，为避免冷裂纹也推荐采用热焊，以快速增加焊道厚度防止根焊缝开裂。采取低氢型焊材（如钨极氩弧焊、低氢焊条等）或焊道厚度较厚（如上向焊、STT焊等）的根焊工艺时，可不要求采用热焊。

2  焊接工艺评定基本要素的变化

2023版标准分别规定了手工焊和半自动焊、有填充金属的机动焊及返修焊的焊接工艺评定基本要素。其中手工焊和半自动焊的基本要素是基础，如表 3所示；有填充金属的机动焊、返修焊在手工焊和半自动焊的基本要素上进行了有针对性的详细规定。

表 3 2023版标准中手工焊和半自动焊焊接工艺评定基本要素的变化

2.1  手工焊和半自动焊

母材的评定基本要素中，“焊接两组不同材料时，应采用强度较高材料组别的焊接工艺单独评定”，是指采用强度较高材料的焊接工艺进行焊接工艺评定后方可进行两组不同材料的焊接作业。

2.2  有填充金属的机动焊

机动焊的焊接方法包括熔化极气体保护焊、非熔化极气体保护焊等焊接方法。组合机动焊是指将手工或半自动方法与某一机动焊组合使用的工艺。组合机动焊时，手工焊、半自动焊的焊接工艺评定要素仍按表 3执行，机动焊的焊接工艺评定要素按表 4执行。

表 4 2023版标准中有填充金属机动焊的焊接工艺评定基本要素变化

机动焊时，焊接工艺参数是由控制系统自动赋值的，因而钢管管径、壁厚、坡口尺寸及组对精度等参数对焊接质量的影响很大，故将这些参数的变化规定为评定基本要素。

2.3  返修焊

2023版规定了二次返修需单独进行焊接工艺评定，还规定了全壁厚返修、部分壁厚返修和背面内返修三种返修类型，以及不同返修类型的覆盖规则，如表 5所示。

表 5 2023版标准规定的返修焊类型及覆盖规则

返修焊的焊接工艺评定基本要素，除符合手工焊和半自动焊的基本要素，还应符合表 6的规定。评定合格的对接焊缝返修工艺，适用于支管焊缝和角焊缝的返修焊接。二次返修评定合格的返修工艺，适用于一次返修焊接。

表 6 2023版标准中返修焊的焊接工艺评定基本要素

在返修焊接工艺规程中，若返修类型与所支持的焊接工艺评定报告返修类型不同，应重新编制返修焊接工艺规程，并明确规定焊接方法和填充金属类别。

3  其他主要变化

3.1  焊接接头的试验

2023版在拉伸试验的试样型式、弯曲试验的试验方法、夏比冲击韧性试验的取样和制样要求、刻槽锤断试验的验收方法、焊接接头最大硬度验收指标等方面有所变更。

3.2  焊工资格

由于油气管道工程项目的焊接作业具有特殊性，焊工（焊机操作工）取得特种设备焊接操作人员资格证后，并不能完全满足工程项目的焊接作业需求，因此还需结合管道工程所使用的焊接工艺规程通过上岗考试。2023版详细规定了焊工、焊机操作工、返修焊工以及在役管道焊工、在役管道返修焊工等不同岗位的焊接操作技能要求。

3.3  无损检测方法、工艺及验收

2023版增加了数字化无损检测方法的相关内容，且保留了无损检测方法、检测人员、检测规程以及无损检测验收等内容。GB/T 31032与SY/T 4109―2020《石油天然气钢质管道无损检测》及相关企业标准均为油气管道领域的技术标准，两者相互关联又有所侧重。

3.4  环焊缝的附加验收准则

2023版附录A是基于断裂力学分析和合于使用原则确定缺陷验收标准的替代方法，验收和判定缺陷时需同时依据高度和长度，也称为工程临界评估验收，简称ECA（Engineering Critical Assessment）。

3.5  在役管道焊接技术

在役管道焊接主要是避免“烧穿”和冷裂纹。烧穿即为焊接电弧烧穿管壁，当钢管壁厚大于等于6.4 mm时，采用低氢型焊条焊接通常不会出现烧穿现象。冷裂纹是由于介质流动增加管壁散热，使得焊缝金属冷却速度增大导致的，采用低氢型焊接工艺，或采取减少焊接接头淬硬组织的方法，如焊接热输入量控制法、预热法、回火焊道工艺法等，可有效预防氢致裂纹。2023版附录B详细规定了在役管道焊接的焊接工艺评定基本要素、焊工和返修焊工上岗资格等，还给出了马鞍形加强板、全包围三通、对开三通套筒等管件的焊接顺序建议。

4  结语

环焊缝焊接是油气管道建设的重要环节，焊接工艺评定是焊接质量控制的最有效方法。新版《钢质管道焊接及验收》标准相对于旧版来说，适用范围相对收窄，更加符合当前的实际应用情况；焊接工艺评定基本要素的规定更为详细与具体，对焊接质量的控制水平更高；增加了数字化无损检测方法和检测规程，更符合当前的油气管道建设数字化交付要求。此外，还修订了工程临界评估验收（ECA）和在役管道焊接技术，对其在实际工程项目中的应用指导性更强。新标准的实施将推动环焊缝焊接质量管理的迭代升级，提高油气管道质量和安全性。

作者简介：隋永莉，1970年生，教授级高工，2008年博士毕业于天津大学材料加工工程专业，现主要从事油气管道及储罐的现场焊接技术研究。联系方式：0316-2076715，suiyongli@cnpc.com.cn。