近年来随着城市现代化水平的不断提高, 百姓对清洁、便利生活方式的要求也日益增长。燃气管道的建设不仅在地市级城市, 相当地区的县级城镇也得到了迅速的发展。由于燃气管道属于国家控制的特种设备, 其质量的好坏直接影响到人民生命财产的安全、社会的和谐稳定以及政府的形象;同时, 城镇燃气管道工程都是在市区、露天作业, 对市容市貌和人们的出行均有一定的影响。因此国家专门制定了《城镇燃气输配工程施工及验收规范》 (CJJ 33——2005) (以下简称《规范》) 。要想获得优质的燃气管道焊接质量, 必须对燃气管道焊接的全过程进行严格的控制, 也就是我们在质量管理体系中常说的:特殊工程 (燃气管道焊接是当然的特殊过程) 处于严格的受控状态。只有这样燃气管道焊接的质量才能真正得到保证。影响燃气管道焊接质量的因素很多, 诸如焊接方法、焊接设备、原材料的质量、焊接材料的质量及其控制的选择、坡口的加工质量及管道组对质量、焊接环境 (气温、风速) 、现场条件 (如登高或地沟操作) 、焊工素质、焊接工艺的正确性及其具体实施情况等等。实践证明, 上述许多因素中, 归纳整理为若干环节, 抓住这几个关键环节不放, 就能有效的使城镇燃气管道的焊接处于受控状态, 从而有效地保证燃气管道的焊接质量。
1 控制重点
从全面质量管理的角度来看, 燃气管道焊接的质量控制应该从人员 (包括焊接责任师、质检员、无损检测人员和焊接个人) 、焊接材料、焊接工艺及焊接质量检验等几个重要方面。
1.1 人员素质控制
就城镇燃气管道而言, 与其焊接质量相关的人员较多, 如焊接责任师、材料责任师、无损检测责任师、项目经理、质量检验员、焊工、管道工、探伤工、焊条烘干人员及材料保管员等等。其中最主要的是焊接责任师、质量检验员、探伤人员和焊工。
(1) 焊接责任师。焊接责任师是管道焊接质量的重要负责人, 在管理层面上要负责一系列焊接技术文件的编制或审核签发, 如焊接性试验、焊接工艺评定及其报告、焊接方案或焊接工艺指导书以及焊接作业指导书等等。焊接责任师要与材料责任师和无损检测责任师保持联系, 随时掌握燃气管道施工过程中的材料 (质量及代用情况等) 与质量检验情况, 以便拟定或签发 (修订) 适用于现场施工的焊接工艺。焊接责任师应经常深入项目, 掌握燃气管道焊接的第一手资料, 对焊工遵守焊接工艺要求的情况进行指导与监督、协助项目经理共同把好燃气管道焊接的质量关。对质量检验员和探伤人员的检验工作予以支持和指导, 对焊条的保管、烘干、发放以及回收等进行指导与监督。因此, 要求焊接责任师应该是具有丰富的焊接理论知识和实践经验、具有较强的责任心和敬业精神。
(2) 焊工。焊工是燃气管道焊接工艺的执行者, 也是直接完成管道焊接的操作者, 因此, 焊工的素质对保证燃气管道的焊接质量起着决定性的作用。对焊工的素质的要求主要体现在两个方面:首先是从事燃气管道焊接的焊工必须具有熟练的实际操作技能, 具体表现在取得国家认可的执业资格;第二是必须具有良好的职业道德和敬业精神。
(1) 燃气管道焊工的操作技能应按照《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》 (国质检锅【2002】109号文) 的规定, 进行相应的基本知识和操作技能的培训, 最后通过考试取得相应项目的焊接资格, 才能担任燃气管道中相应位置的焊接工作。
焊工考试首先是基本知识考试合格后, 才能参加操作技能的开始。基本知识考试的范围主要有:焊接安全技术;锅炉、压力容器、压力管道的基本知识;金属材料的分类、牌号、化学成分、力学性能、焊接特点和焊后热处理;焊接材料 (含焊条、焊丝、焊剂和气体等) 的牌号 (名称) 、类型、使用和保管;焊接设备、用具和测量仪表的名称、种类、使用和维护;常用焊接方法的特点, 焊接工艺参数、焊接顺序、操作方法及其对焊接质量的影响;焊接缺陷的产生原因、危害、预防方法和返修;焊接接头的性能及其影响因素;焊接应力变形的产生原因和预防方法;焊缝形式、接头形式、焊缝符号、图样识别;焊缝外观检验方法和要求, 无损检测方法特点、适用范围、级别、标志和缺陷识别;焊接质量管理体系、规章制度、工艺文件、工艺纪律、焊接工艺评定、焊工考试和管理规则基本知识。
操作技能考试的内容有:焊接方法、试件材料、焊接材料及试件形式等方面内容。焊工基本知识考试和操作技能考试的结果记入《焊工考试基本情况表》;操作技能考试试件的检查记录记入《焊工焊接操作技能考试检验记录表》。
(2) 燃气管道焊接焊工的职业道德和敬业精神是非常重要的, 首先要求焊工要有高度的主人翁责任感, 有对社会、国家和人民生命财产高度负责的精神。在工作中能自觉按照焊接工艺中规定的要求进行操作, 对任何影响燃气管道焊接质量的细小环节都不放过, 一丝不苟, 精心施焊。最终获得外表美观、内在质量优良的管道焊缝。
(3) 质量检验员和探伤人员
质量检验员和探伤人员是直接进行焊缝质量检验的人员, 他们的每一项检验结果 (数据) 对评定燃气管道焊接质量的优劣都有着举足轻重的意义。因此, 他们除了熟悉有关的标准、规程规范外, 还应有良好的职业道德, 秉公执法, 严格把握检验标准和尺度, 更不允许弄虚作假。对于他们的检验工作, 检验责任师及无损检测责任师应予以经常性的指导与监督, 保证其检验结果的真实性与准确性, 从而保证燃气管道焊接质量的真实性与可靠性。
1.2 焊接工艺控制
焊接工艺实际上包括了大部分, 一部分是焊接工艺文件编制, 另一部分是焊接工艺文件的实际贯彻执行情况。而在相辅相成, 缺一不可。焊接工艺文件是指导焊接作业的技术规定和措施, 一般是由技术人员完成的, 按照焊接工艺文件编制的程序与要求, 主要有焊接性试验与焊接工艺评定、焊接工艺指导书或焊接方案、焊接作业指导书等项内容。
焊接性试一般是针对新材料或新工艺进行的, 即施工单位首次使用的材料 (包括原材料和焊接材料) 或首次使用的焊接新工艺, 过去既无焊接经验更未进行过焊接工艺评定。焊接工艺评定的过程是指:进行焊接性试验、拟定焊接工艺指导书时, 根据JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》的规定施焊试件、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺评定报告。其目的是:为了验证施焊单位拟定的焊接工艺的正确性, 为编制焊接方案、焊接作业指导书及焊接工艺卡等文件提供科学可靠的依据, 从而保证产品的焊接质量。因此, 进行焊接工艺评定时, 应首先拟定工艺指导书。这充分说明了焊接性试验的重要性与必要性, 因为焊接工艺指导书的编制依据首先就是焊接性试验, 在没有焊接性试验作为依据的情况下编制的焊接工艺指导书, 不是仅凭经验就是全靠“拍脑袋”, 这在许多情况下, 如新材料的焊接、采用新焊接工艺、焊接壁厚较大的管道以及焊接有淬硬倾向的管道时是很危险的, 一旦发生事故, 后果势必相当严重。
焊接工艺指导书拟定之后, 即可按规定正式对焊接工艺进行评定, 在评定的试件和试样经过各项规定的检验、试验并合格后, 即可出具工艺评定报告, 报告由焊接责任师审签后生效。经评定合格后的焊接工艺, 其工艺指导书可直接应用于指导燃气管道的焊接过程。对于重大或重要的燃气管道工程, 也可以依据焊接工艺指导书或焊接工艺评定报告编制焊接方案, 全面指导燃气管道的焊接施工。
焊接工艺指导书和焊接工艺评定报告中列有焊接接头的坡口形式、母材钢号、焊接材料牌号与规格、焊前预热与焊后热处理要求、焊接电流、电压、速度等主要工艺参数以及各项检验要求等内容。可以说把焊接时的主要技术措施及工艺参数都包括进去了。但是, 焊接工艺指导书及焊接工艺评定是作为技术文件进行管理的, 一般都由技术管理人员保存管理, 下面直接施焊的焊工不一定人人都能见到这些技术文件。另一方面实际施焊时还有若干具体的技术要求必须交代, 如对管道焊缝位置的具体要求 (直管段上两对焊口中心距、环焊缝距支、吊架净距等等) 、对管道组对错边量的要求、层间清理的具体要求以及预热与层间温度的测量方法等等。因此, 在燃气管道焊接时, 往往还需要编制焊接作业指导书, 将所有管道焊接时的各项原则及具体技术措施与工艺参数交代清楚, 并将焊接作业指导书发至焊工班组, 由班组长组织全体焊工学习掌握其各项要求之后, 在实际施焊中切实贯彻执行。
从某种意义上说, 焊接工艺文件的切实贯彻实施比工艺文件的编制本身更重要、难度也更大。因为焊接工艺文件主要是技术人员根据焊接试验及焊接工艺评定的结果再结合本单位的具体施工条件与经验编制的文字性技术资料。当然, 不可否认其对焊接实施过程的重要指导意义。但是把工艺文件的要求变成事实, 则需要参与施工的焊工、管道工以及质量检验员和无损探伤人员等一丝不苟地切实按工艺文件的要求去干, 其中最主要的自然是焊工。工人们在施工现场的难度、体力消耗与技术人员编制工艺文件自然是不可同日而语的。再兼之施工现场多工种配合, 统一认识、统一步骤相对难度较大, 因此, 必须经常地在职工中进行质量教育和工艺纪律教育, 使他们的施工行为都能规范在有关技术标准及工艺文件要求的范围之内, 只有这样, 才能真正保证燃气管道的施工质量。
1.3 焊接材料控制
焊接材料对燃气管道焊接质量的影响是不言而喻。特别是焊条和焊丝是直接进入焊缝的填充材料, 将直接影响焊缝的成分和性能, 必须严格控制与管理。
焊接材料按照燃气管道焊接的要求, 应设一级库和二级库进行管理。焊材一级库一般是施工单位材料总库的焊接材料专用库房, 库内只存放焊材, 而不存放其他任何处理和物品。库房内应保持通风、干燥, 室温宜控制在10℃~25℃, 相对湿度不大于50%。因此, 库房内应该设置除湿机和干燥温度计。只有经验收合格的焊材方能进入一级库, 验收可按焊材的质量证明书进行。焊材质量证明书注明生产厂家、生产日期、型号和牌号、批号、规格、化学成分和力学性能等项内容。验收时除核对焊材的型号或牌号、批号、规格及数量以外, 还要检查焊材的包装是否符合要求, 生产日期是否超过1年。如包装破损, 焊条容易吸潮变质;如出厂日期超过1年, 焊条需要复验。各验收项目均合格后, 方可登记入库, 并妥善保管焊材的质量证明书。
一级库内存放的焊材, 应按型号、牌号、批号、规格分别摆放在货架上, 并在货架的相应位置设立材料卡, 卡片上应注明焊材的型号或牌号、规格及数量, 以防混淆。货架应离地离墙30cm以上, 以保持上下左右空气畅通, 防止受潮。一级库应建立焊材进出库台帐, 各种焊材均应做到帐、物、卡三相符。
二级库一般设置在管道施工现场, 二级库房中的焊条摆、库房条件等与一级库相同。由于施工用的焊材是直接由二级库领取的, 所以二级库除要建立焊材的入库及发放台帐外, 还必须建立焊条的烘烤、发放回收记录以及库房内的干湿度记录。为此, 二级库房必须有能满足施工需要的焊条烘烤箱及恒温箱, 烘烤时要严格区别碱性焊条、酸性焊条及不锈钢焊条等的不同烘烤要求, 不能在同一烘烤箱内同时烘烤碳钢焊条和不锈钢焊条;也不能在同一烘烤箱中同时烘烤酸性焊条和碱性焊条。
烘烤好的焊条应存入恒温箱中供电焊工领用, 发放时宜数根发放, 如果保管员熟悉各种类型各种规格的焊条的根数和重量的关系, 也可按重量 (kg) 发放, 但每次发放的焊条不应超过3kg。发出的焊条不超过4h返回二级库时, 可直接放入恒温箱中, 否则应重新烘烤。2次烘烤的焊条应有明显标记, 发放时优先发出供焊工使用, 以减少反复烘烤的次数。焊条烘烤时, 在烘烤箱内, 电焊条的堆放高度不宜超过3根 (层) , 以免堆放过高影响中间层焊条的烘烤质量。电焊工在领用焊条时, 应做到人手一个焊条保温筒, 以保证在施焊过程中, 焊条不至于重新吸潮而引起气孔等缺陷。
1.4 焊接质量检验控制
管道焊接的质量检验从施工顺序而言, 一般可分为焊前检验、焊接中间检验及焊后检验。
(1) 焊前检验。
焊前检验主要包括原材料 (包括焊接材料) 、坡口尺寸与质量、组对质量、坡口清理及焊前预热等方面的检验。
(1) 材料的检验:用于燃气管道工程的材料 (包括管道组成件及管道支撑件) 应符合设计文件的规定, 且具有制造厂的质量证明书, 其质量不得低于国家现行标准的规定。材料使用前, 应按相关国家现行标准的规定进行检查和检验。对设计选用的新材料, 应由设计单位提供其焊接性资料。使用的焊条应符合国家现行标准的规定。施工现场的焊接材料存储场所及烘干、去污设施应符合国家现行标准的规定, 并应建立保管、烘干、清洗 (焊丝) 、发放制度。氩弧焊所采用的氩气应符合国家现行标准的规定, 且纯度应不低于99.96%。手工钨极氩弧焊, 宜采用铈钨极或钍钨极。二氧化碳气体保护焊采用二氧化碳气体纯度应不低于99.5%, 含水量不超过0.005%, 使用前应预热和干燥。
(2) 坡口尺寸与质量的检验:燃气管道组对前应对其主要结构尺寸、坡口尺寸、坡口表面进行检查:结构尺寸应符合设计文件的规定;坡口形式和尺寸应符合设计文件、焊接作业指导书或《规范》的规定;坡口表面不得有夹层、裂纹、加工损伤、毛刺及火焰切割熔渣等缺陷;当有无损检测要求时, 检测及对缺陷的处理必须在施焊前完成。
(3) 组对质量及坡口清理:组对应按设计文件进行, 并使管道横平竖直, 有坡口要求的按设计文件执行。管道组对后应检查其尺寸、位置、错边量、组对间隙及角变形等, 确认其符合设计文件、焊接作业指导书或《规范》的规定。管道焊接前应检查坡口及坡口两侧的清理质量, 对碳素钢、合金钢及不锈钢管道而言, 应将坡口及其两侧内外表面不小于10mm范围内的油漆、垢锈、毛刺等污物清理干净, 且不得有裂纹、夹层等缺陷。
(4) 施焊环境及焊前预热等检验:管道焊接前应检查施焊环境 (气温、风速、相对湿度等) 、焊接工装设备、焊接材料的干燥及清理, 确认其符合《规范》及焊接作业指导书的规定。对有焊前预热规定的焊缝, 焊接前应检查预热区域的预热温度并做好记录, 预热温度及预热区域宽度应符合设计文件、焊接作业指导书及《规范》的规定。
(2) 焊接中间检验。
(1) 定位焊质量检验:由于定位焊缝将成为管道正式焊缝的一部分, 为保证在正式施焊时不至于产生未焊透、未熔合及夹渣等缺陷, 除了要保证定位焊缝熔透之外, 还应将定位焊缝的两端加工成缓坡形, 这样就可以避免正式施焊时在定位焊与正式焊缝相接处产生未焊透、夹渣等缺陷。
(2) 焊接线能量的实测与记录:对焊接线能量有规定的规定焊缝, 施焊时应对每名焊工实际所用的焊接电流、电弧电压及焊接速度进行实测与记录, 实际焊接线能量应符合焊接作业指导书的规定。
(3) 焊缝层次及层间质量检验:当对管道的焊接层次有明确规定时, 应检查焊接层数, 其层数与每层厚道应符合焊接作业指导书的规定。多层焊每层焊完后, 应立即对层间进行清理, 并进行外观检查, 若发现缺陷必须在彻底清除后方可进行下一层的焊接。对层间温度有明确规定的焊缝, 应及时检查层间温度并做好记录, 实际层间温度应符合焊接作业指导书的规定。
(4) 中间试件的检验:若设计文件要求进行中间试件检验时, 其中间试件的检查方法及合格标准应符合设计文件或《规范》的规定。
(3) 焊后检验。
(1) 外观检验:燃气管道的焊接结束后, 应立对焊缝处的渣皮、飞溅物, 将焊缝表面清理干净, 然后进行外观检验。凡设计文件要求焊缝系数为1的焊缝或规定进行100%射线照相检验或超声波检验的焊缝, 其外观质量不得低于Ⅱ级。设计文件规定进行局部射线检验或超声波检验的焊缝, 其外观质量不得低于Ⅲ级。
(3) 管道焊缝的无损检测:管道焊缝的无损检测主要包括焊缝表面的无损检测 (渗透和磁粉检测) 及检验焊缝内部质量的射线照相或超声波检测。焊缝表面的无损检测是根据设计规定进行的, 其检验方式、检验数量和质量都应该符合设计文件和相关标准的规定。
2 结语
只有在质量管理体系的覆盖下, 实施全面质量管理, 对燃气管道焊接的质量从人员 (包括焊接责任师、质检员、无损检测人员和焊接个人) 、焊接材料、焊接工艺及焊接质量检验等几个重要方面进行控制才能真正做到对城镇燃气管道进行过程控制。
摘要：本文介绍了城镇燃气管道施工过程中焊接质量控制的几个重点——施工人员、焊接工艺、焊接材料和焊接检验等。
关键词：管道,施工,焊接,质量控制
参考文献
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