翻轉內襯修復后管道的焊接開孔

摘要

摘　要：本文介紹了針對運用非開挖高壓翻轉內襯技術修復后管道所進行的焊接開孔試驗及應注意的技術要點，為翻轉內襯技術修復后的管道接切線進行了有益的探索，其經驗可供借鑒。關

摘　要：本文介紹了針對運用非開挖高壓翻轉內襯技術修復后管道所進行的焊接開孔試驗及應注意的技術要點，為翻轉內襯技術修復后的管道接切線進行了有益的探索，其經驗可供借鑒。

關鍵詞：高壓翻轉內襯　修復后管道　焊接開孔

2011年9月至10月初，北京東三環(huán)老虎洞一華威橋高壓翻轉內襯試驗段工程順利完]二，為了全面驗證該技術的安全性及適用性，一系列的重要試驗隨后進行，翻轉內襯修復后管道(以下簡稱修復后管道)的焊接開孔試驗就是其中一項。在國內引進高壓翻轉內襯技術之前，受到已有翻轉內襯技術特性及技術水平限制，一直無法在襯后管道上成功進行焊接開孔。如果運用該技術修復后的管道能夠通過該項試驗，則可解決在非開挖翻轉內襯修復后的焊接開孔問題。

1　焊接開孔試驗目的

通過試驗驗證修復后高壓燃氣管道能否滿足隨后進行的焊接開孔的所有技術要求，必須在該項技術大規(guī)模運用之前實施。修復后管道的焊接開孔試驗對驗證該技術的適用性尤為重要，該試驗是這項技術今后在高壓燃氣管道修復領域運用必不可少的環(huán)節(jié)之一。

2　焊接開孔試驗過程

修復后管道的焊接開孔試驗，就是結合翻入燃氣管道內的內襯材料及翻轉修復時所運用的粘合劑的物理特性，尋求不破壞修復后管道內壁結構(內管壁，固化后的粘合劑和通過粘合劑與內管壁膠黏結合在一起的內襯材料)的焊接開孔方法。試驗的成功與否本質上取決于材料本身，更具體來說是材料的耐溫性，其次是焊接開孔過程中的熱影響控制措施。

試驗過程分為Fitting焊接和模擬帶壓開孔兩部分，試驗對象是從上述工程中截取的一段修復后DN500管道，長度為2m，使用DN300的Fitting管臺。主要步驟及過程中相關的操作技術規(guī)程標準如下：

2．1　焊接準備

開始所有的焊接開孔試驗之前，必須先取得管道材質資料并選用相同材質的Fitting。管道材質也直接決定了隨后焊接技術參數的設定。

在修復后管道上焊接Fitting之前，首先須將覆蓋在管道上的原有外防腐保護層去除并露出外管壁金屬光澤。此步驟與在一般管道上的Fitting焊接不同之處在于，必須采用機械方法清除管道外防腐層，且過程中不能產生熱影響。

完成外防腐層清除工作后，使用手動金屬電弧焊或鎢極惰性氣體保護焊將Fitting通過點焊的方式預先固定在待開孔的修復后管道上面。

整個焊接準備過程的具體操作及技術參數選，必須按照DIN EN ISO 9692-1，-2，-3(德國工業(yè)標準、歐洲標準及同際標準9692：焊接及相關工藝——焊接準備的建議，第一部分至第三部分)進行。

由于修復后管道的特殊性，在焊接參數設定，焊條選用及焊腳尺寸大小還須嚴格遵照內襯材料及粘合劑的生產廠家制定的內部規(guī)程進行。

2．2　控制熱影響的Fitting焊接

現有用于燃氣管道翻轉內襯修復的內襯材料一般由兩層不同的材料組成，一層為高強度的機器編織物，另一層為具有密閉性的高分子膜材。兩層材料緊密結合在一起構成修復用的內襯軟管。與高強度機織物(其紡織材料常采用滌綸纖維或玻璃纖維)相比，密閉性的高分子膜材(通常采用PU聚氨酯類或PVC聚氯乙烯類材料)熔點較低。高分子膜材的熔體溫度一般在180℃至210℃之間。參照該溫度值，Fitting焊接時必須嚴格控制其熱影響，在保證焊接質量的前提下，將焊接熱量對管內修復材料的影響降到最低。

Fitting焊接時仍采用手動金屬電弧焊或鎢極惰性氣體保護焊，可使用其中一種方法或一并采用兩種焊接方式。

采用手動金屬電弧焊，在焊條及輔料的選用上需參照以下歐標及德標：

(1)DIN EN 499(焊料—非合金鋼和細晶粒鋼手動金屬電弧焊接用焊絲和熔焊金屬—分類)；

(2)DIN EN 757(焊接添加劑—高強度鋼手動電弧焊用帶涂藥包皮的焊條—分類)；

(3)DIN EN l 599(焊接消耗材料—抗蠕變鋼手動電弧焊用藥皮電焊條—分類)；

(4)DIN EN l 600(焊接消耗品—不銹鋼和耐熱鋼的手動金屬弧焊的復蓋電極—分類)。

采用鎢極惰性氣體保護焊時，在焊條及輔料的選用上需參照的歐標及德標為：

(1)DIN EN 440(焊料—非合金鋼和細品粒鋼氣體保護電弧焊接用焊絲和熔焊金屬—分類)；

(2)DIN EN l 668(焊接助劑—合金鋼和細晶粒鋼的鎢極保護氣體電弧焊接用鋼棒、鋼絲和熔焊金屬—分類)。

在焊接Fitting過程中，溫度監(jiān)控及降溫措施尤為重要。焊接時，在焊縫周邊至少連接4個感應器對溫度進行測量監(jiān)控，并進行相應的降溫措施，比如覆蓋含水量適中的粘土或液體冷卻袋于焊接處周邊，有效阻止降低焊接溫度在母管上的傳導。運用不同廠家生產的內襯材料，感應器與焊縫間、降溫物質與焊縫間的距離設置各不相同，通過溫度感應器測量得到的最高允許溫度值也不同。

焊接過程中，一旦任一溫度感應器顯示溫度超過允許的最高溫度值，則必須停止焊接操作，間隔一段時間后繼續(xù)。焊接操作時應注意焊料充足，做到一人進行焊接操作，另外1至2人在旁監(jiān)控，以保證焊接質量并避免內襯燒穿現象發(fā)生。

2．3　Fitting焊接質量監(jiān)控

焊接完成后，在帶壓開孔之前，焊接質量必須通過3個方法進行檢測。

第一，對焊縫進行目視檢驗，具體參照的標準為DIN EN ISO 17637-2011(焊接的無損檢測一熔焊接頭的目視檢查)。目視檢驗主要是觀察焊口處是否存在凹槽、有無燒穿缺口以及焊縫表而是否光滑。

第二，對支管加壓進行目視檢驗。檢測通過在支管上安裝盲法蘭進行，檢測介質采用氮氣。檢測壓力等于運行壓力但不能高于管道最大允許的運行壓力值。在加壓過程中和保壓一定時間后，通過泡沫溶劑或氣體濃度測量儀器檢驗是否有漏氣現象。

第三，通過磁粉對焊接處進行密封性檢驗，參照標準為DIN EN ISO 17638-2011(焊接的無損檢測—磁粉檢測)。通過該方法，可以探測出材料表面或者靠近表面的裂傷。

為了保證質量，以上3種方法必須全部進行。一旦檢查出裂痕，必須對裂痕進行修補，修補后重新對焊接處進行檢驗。

2．4　模擬帶壓開孔

管道帶壓開孔是指在密閉狀態(tài)下或在不停產或不影響管內介質流動的情況下，以機械切削方式在運行管道上加工出圓形孔的一種管道開孔作業(yè)技術，從而使管道在正常生產的情況下，完成新管聯頭的安裝。

在試驗樣管上進行模擬帶壓開孔操作，則是嚴格按照在運行中管道上帶壓開孔的所有操作規(guī)定及流程進行的帶壓開孔試驗。

開孔試驗的開孔方式為管道垂直開孔，開孔驅動方式為帶壓液動開孔。所用刀具嚴格按照內襯生產商提供的內部操作規(guī)程選定，并設置特定的進刀速度進行開孔。

3　試驗結果分析和結論

焊接開孔試驗結束后，試驗樣管及孔片經過了多方的共同觀察和分析。試驗結果顯示，在嚴格控制熱影響措施下，焊接時產生的熱量對翻入管道內的starline^Ò內襯材料及固化后的粘合劑影響很小，對內襯與管壁的粘接強度影響微乎其微；另外，模擬帶壓開孔試樣結果顯示，開孔處內襯切口平整、粘接牢固，切割出孔片上內襯完整、無毛邊、無脫落現象。