场站工程大管径、大壁厚管道施工难点及对策分析

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摘 要：某场站管道工程，具有管径大、管壁厚、重量大、安装难度大等特点，经过工程的施工实践，总结了一套场站大管径、大壁厚管道施工方法，以及难点和对策分析。

关键词：管径 壁厚管道 施工技术

一、概况

在某国外原油管道场站工程施工中，设计采用标准为ASME31.3、ASME31.4，管道最高设计压力为1500Bar，施工验收规范为：壳牌规范。所有验收按照最严格的标准执行。该工程的特点是管径大、管壁厚、重量大、安装难度大、热处理工作量大，管径覆盖范围广，从1/2 "～60 "，管道总长度约98km，壁厚覆盖范围为3.91mm～70.05mm，其中需要热处理的焊道3000余道，需要焊前预热的焊道4000余道，针对上述情况，施工前我们对施工的各个工序难点进行了分析，并采取了相应的对策，取得了理想的效果。

二、施工难点及对策分析

1.难点一：管径大、壁厚厚、管道和配件重量重，组对和安装较困难，二次倒运、吊装都具有一定难度，因此管道不能进行深度预制；由于管壁厚，焊接工作量很大。

对策一：针对难点一采取的方法是在管段图上先标识焊道号，焊道号后缀SW （SHOP WELD）为预制口，焊道号后缀FW （FIELD WELD）为固定口，划分预制口和固定口时充分考虑管件和管道等预制组合件的重量，这样就解决了吊装困难的问题，真正做到量体裁衣。然后对轴侧图中的管段进行排版，对各个区的同一种规格的管段净长度进行计算，参考到货的管子的长度，把管段进行组合、排版，这样不但可以合理利用材料，且能有效控制焊道数量，预制时严格按照轴侧图与排版图施工，通过焊道标识，管段排版就很好的控制了组合件的重量和焊道数量，避免了随意增加焊道，从而能控制焊接量。

2.难点二：大阀门、设备重量重，吊装难度大，最大的阀门吨位约50吨，不利于吊装和安装，且阀门及设备的法兰螺栓直径大、数量多、需要较大的扭矩值才能拆卸和安装。

对策二：针对难点二，采取的对策是提前划分试压包，编制吹扫试压方案，确定哪些阀门需要拆除，如过滤器、调节阀、流量计、安全阀、压力分界点的阀门等，吹扫试压必须拆除阀门及仪表设备，安装前对施工队进行详细交底，可以不安装的阀门就不再进行安装；当必须用阀门来精确定位时，这种情况就安装阀门，把阀门支撑安装牢固，用安装临时垫片，穿入少数螺栓即可，且不需要完全紧固，以便于拆除；吹扫试压时必须隔离的设备法兰，用临时垫片代替正式垫片，并穿入少量螺栓，且不完全紧固，通过该方法就可以避免很多重复性的拆除、安装、吊装工作，节约了材料成本和施工成本。

3.难点三：预制后的大管径管段，后续的热处理、无损检测都需要操作空间，不能成堆摆放，摆放需要有一定的间距，需要较大的预制场地摆放管段，由于热处理温度较高，支撑管段的材料不能易燃。

对策三：针对难点三，合理设计一个预制场是很有必要的，并对其合理规划，对各个工序的施工区域进行合理规划，如防腐区，下料区，坡口加工区、组对及焊接区，热处理区，无损检测区，进行流水线作业，这样不但可以解决各个工序的材料摆放问题，还可以合理利用吊装设备，在长方形的预制场两端设置两个行吊就能解决很多吊装工作，为了保证焊接、热处理空间，兼顾热处理安全，利用H型钢做管段的支撑物，支撑的H型钢规格型号统一，支撑高度一致，保证管段离地面具有合适于焊工焊接的高度，不能焊接的部位可以用阶梯型马櫈作为焊接平台。合理规划，统筹安排，兼顾各个工序，该方法不仅解决了难题，还大大的提高了工作效率和设备了利用率。

4.难点四：大于或等于30 "管道及配件均为有缝材料，规范对于焊缝的间距要求十分严格，即母材的原有焊缝间距应大于100mm，两受压焊道间距应大于75 mm，受压焊道与支管的焊道间距应大于75mm，受压焊道与管托焊道的间距至少为50mm，管托的120°的弧型加强板需要与管道焊接，120°的弧板基本覆盖面积广，不容易错开母材的原有焊道。由于存在以上间距要求，以及管道原有焊道影响，组对时很容易出错两纵缝间距不够，两环缝间距不够，环缝与支管焊缝间距不够，纵缝和环焊缝与管托的焊缝间距不够，环焊缝、纵缝置于管托弧板内等问题出现。

对策四：针对母材原有纵缝带来的组对困难，解决的办法是，组对时以为0°和180°为基准水平面，把母管的纵缝置于45°和135°的位置，由于配件的原有纵缝始终水平位置或垂直位置，这样不但可以解决管托的焊道与纵缝间距的问题，还能避开水平方向、垂直方向的支管焊道与纵缝的间距问题；解决环焊缝会置于管托弧板内或管托焊道离受压焊道太近的方法是施工前对轴侧图中的管段长度进行计算，核实环焊缝是否能错开所有管托弧板，以及环焊缝与管托焊道的间距是否满足要求，这些都必须在下料前仔细核对图纸，从多方面考虑才能做到为万无一失。

5.难点五：管径大，壁厚厚，热量损失快；预热、热处理工作量大，点多面广，且过程控制及结果验收要求严格。

对策五：针对预热、热处理温度问题这一难点，采取的方法是用电加热来满足预热和层间温度要求，其中包括外加热法和内加热法，外加热法是在焊道两侧用加热带或加热绳子持续加热，当焊道离管口较近时，采用内加热法，见图一，即利用自制的内置加热设施进行加热，内加热优于外部加热，焊工只需要在焊道两侧包上隔热石棉绳，既防烫也不占据焊接空间，十分方便焊工焊接，能提高焊接质量和焊接速度。

对于焊道的热处理除了采用传统工艺的热处理方法外，我们还采用了焊缝区间热处理法，即对焊缝厚度相近焊道进行区间化设置，该区间内的所有壁厚的焊道进行统一的时间数据设置，根据管道壁厚与升温速度、降温速度、恒温时间的关系，计算出该区间内的每种焊缝的相应的数值，设定一个升、降温时间和恒温时间作为该区间内所有焊缝的统一时间参数，见表一，假定的值应比计算出来的理论值要大一些，再通过假定的时间参数来校验升温速度、降温速度，恒温时间是否满足规范要求，通过该方法可以减少很多重复性的设置工作，提高了工作效率，还能满足热处理质量要求。

对于管径大，壁厚厚，热量损失快的难题，法兰口热处理时尤为明显，如法兰安装后再热处理，焊道与螺栓之间的间距很小，保温效果很差，我们改进的方法是先进行热处理，无损检测都合格后再进行安装，热处理时，靠近焊缝的管内口用保温棉填塞以防空气对流带走热量，整个法兰表面进行整体保温，这样可以减少热量损失，

三、结论

对于这样的大管径、大壁厚较多的工艺管道的场站工程，施工前对工程的施工难点进行分析并制定相应的对策是很有必要的，抓住施工的每一个细节的难点，并各个击破，使整个工程的设备资源得到了合理利用、工作效率得到了提高，施工质量得到了保证，是值得推广的一种施工方法。

参考文献

[1]ASME B31.3 《工艺管道篇》.

[2]ASME31.4 《长输管道篇》.

[3]壳牌规范-DEP.NO：31.38.01.31.Gen《Shop and field fabrication of steel piping》.