大直径长输管道自动焊施工技术

大直径长输管道自动焊施工技术

高原

中石化胜利油建工程有限公司

摘要：近年来，随着大直径、高压力、长距离输送油气管道建设的大力开展，具有焊缝质量好、焊接效率高、人工劳动强度低、经济效益高等优势的管道全自动焊技术在长输管道施工领域的应用愈加广泛。相比于普遍采用管道自动焊技术的平原地区，水网地区具有雨量充沛、气候湿润、河流交错、沟壑纵横等特点，不仅造成穿越工程量大、弯头多，且其较差的地层承载力也使得自重较大的大直径管道和大型设备的运输和进场难度大大提高。此外，水网地区的地貌特性提高了管沟开挖和管道下沟的难度，降低了施工效率。为进一步提高管道自动焊技术在水网地区的施工效率和焊接质量，针对水网地区的施工难点，依托施工项目，对水网地区大直径长输管道自动焊技术开展了施工适应性研究。

关键词：大直径长输管道；自动焊接；质量控制；工艺优化

1水网地区大直径长输管道施工措施

水网地区长输管道施工与普通地区施工相比，其难点在于水网地区的沟渠纵横、地基承载力差，从而导致运布管、焊接等工序施工设备难以行走，施工机组转场频繁，以及施工质量控制难度大、工效低等问题，针对这些难点分别采取以下措施：①优化线路，减少热煨弯管数量；②改装设备，提升机组重型设备的适应性和通过性；③改造施工带以提升土壤承载力；④确定自动焊施工机组最优配置。

2施工工艺优化

2.1线路优化

2.1.1绕开施工难度较大地区

在水网地区施工时，往往经过成片的水稻田或养殖区，不仅施工难度较大，而且管线建成后管理难度大。因此，在线路优化中要重点关注高后果区、水稻田和水塘等处的管线走向，尽量绕开施工难度较大的区域。

2.1.2线路取直

在水网地区施工线路优化更改时，优先考虑线路取直，减少热煨弯管总数量，提高自动焊连续施工率。受全自动焊接设备的影响，热煨弯管无法全自动焊接，只能采用组合自动焊，严重降低了施工效率和焊接质量，所以在大直径长输管道施工中，可以由数个冷弯管代替小角度热煨弯管，提高自动焊设备连续通过性。

2.2施工设备适应性优化改造

2.2.1湿地吊管机改造

普通吊管机行驶至淤泥层较浅的地段，由于自重大，履带接触面窄，经常出现下陷、打滑、行走困难等情况，虽然铺设钢板能满足通行需求，但也增加了施工成本。湿地型吊管机在原有吊管机的基础上，经过进一步改进，合理增大了吊管机履带的长度和宽度，其单履齿采用三角形履齿，吊管机底盘履带与地面接触面积大大增加，降低了接地比压值（接地比压是设备与地面接触的单位面积上所承受的垂直载荷），从而强化了在湿地类型地区进行管线施工的能力。

2.2.2双吊臂湿地电站改造

移动电站在水网地段的行驶能力对施工工效有着重要影响，故在水网地区进行大直径长输管道施工时，设计了一种湿地型双吊臂移动电站提升通过性，从而提高效率。基本思路是将常规的移动电站履带替换为专门设计的三角形履齿，并且在空间允许的范围内适当增大履带尺寸，从而降低电站的接地比压值，实现在淤泥层不深的施工带能够基本通行。另一方面，通过对电站平台进行改造和重新布局，分别在电站中部、尾部设置一台随车起重机，采用独自液压油路进行控制，互不干扰，实现双吊臂同时工作，保障预热工序、钢管组对的吊载需求，节省一定人工数量，且提高预热工效。

2.2.3坡口机动力装置改造

目前国内普遍采用坡口机+液压动力站进行坡口加工，液压动力站一般由挖机或吊管机携带，在实际施工中存在操作复杂、移动困难、坡口加工效率低等问题。根据坡口机液压动力的需求，在挖掘机的液压系统中增加了分泵合流系统，利用挖掘机液压系统为坡口机提供动力，提高了坡口加工效率和现场作业的机动灵活性。与传统液压站相比，坡口机动力装置减少了吊装坡口机、液压站以及线缆来回移动时间，现场统计发现，采用此动力系统，坡口车削效率提高近60%，提高了设备利用率。

2.3施工作业带修筑

水网地区长输管道施工的最大困难是施工便道和作业带的修筑。由于水网地区的地基承载力很低，大部分地段经地表水的长期浸泡，大型设备无法行走。为了保证运、布管和焊接防腐设备的安全行驶，必须修筑临时施工道路并进行施工作业带加固。

2.3.1水田地段施工作业带修筑

水网地区水田地段的长输管道施工，应尽可能安排在旱季施工；若在雨季施工不可避

免，则首先在作业带范围内开挖排水沟，随后剥离耕植土并晾晒3~4天，待其表面干燥后用

推土机压实；对个别地基承载力较低、地质情况极差的地段，在通道内铺草袋装土进行加

固，下层400mm厚采用草袋装土，上层使用200mm沙土压实。此外也可采用铺设钢板、管排的方式进行加固。

2.3.2水塘地段施工便道修筑

一般根据水塘的大小将水塘内的水抽干或围堰抽取作业带内的部分水，再利用泥浆泵结合机械进行清淤，之后在上边铺垫土工布并人工压土300mm，将土工布两边折起、包裹压实，在其中心位置搭接后再人工压土200mm，机械压实或在土工布上铺设管排或钢板。如需进一步提高地基承载力，可采取打钢板桩的方式以保证施工机械顺利通过。

2.3.3小型河流、沟渠临时施工便道修筑

当河渠宽度不超过5m且河水不深时，可以用涵管顺河放置，保证足够的过水量，随后在管上铺垫砂袋或直接堆土，形成便桥。埋土高度不少于1m，桥宽不小于6m。在设备行走前，先用推土机或挖掘机来回碾实。

2.3.4中型河流施工便道修筑

对于无桥梁的中型河流，当河面宽度为5～20m时，可采用搭设贝雷桥的方式，两头桥台为双层钢管桥台基座，上部采用321标准式六排单层的下加强上承式贝雷结构，贝雷主梁上铺设1.5m×6m横向桥面板，桥面两侧焊接护栏。

2.4自动焊施工机组配置

水网地区采用自动焊进行施工时，机组配置应根据实际地形、土壤承载力、施工段长度等因素综合确定，从而发挥最大效益比。经过现场调研、分析和验证，按照以下三种典型的水网地段进行机组配置。

2.4.1可连续作业水网地段

对于一般旱地、土壤承载力较好的水稻田及排水后承载力较好的连片鱼塘等，通过排

水、晾晒和干土铺垫等方式能满足全自动焊机组设备通行和作业需要的地段，且连续作业面

长度满足大机组三天以上的作业面，采取修筑施工便道、全自动焊大机组沟上焊接、沉管下

沟的施工组织方案。经过实践验证，采用工效最高的“1站内焊+5站外焊”机组配置，对于

Φ1219mm×22mm规格管线，自动焊热焊、填充、盖面共计5层8道，每站焊接1层时能最大程度地发挥自动焊的效率优势。

2.4.2不可连续作业水网地段

对于雨季时节的水稻田、鱼塘等土壤承载力较差的地形，由于连续作业面长度较短，故

采取修筑施工便道、铺设钢板、开挖排水沟等措施以获得较好的通过性；采取全自动焊小机

组沟上焊接、沉管下沟的作业方案。经过实践验证，采用“1站内焊+3站外焊”机组配置具

有最大施工效益比，其中第一站为热焊+填充1层，第二站为填充2层+填充3层，第三站

盖面。

结论

在水网地区大直径长输管道自动焊施工前，对线路进行了优化，包括绕开施工难度大的区域和进行线路取直，有效提高了施工效率和焊接质量；适应水网地区的地形特点开展针对性的施工设备优化改造，包括湿地吊管机、双吊臂湿地电站、坡口机动力装置以及炮车，提高设备在水网地段的行驶能力和施工效率；面向水网地区不同地形特点及土壤承载力的施工段，提出针对性的作业带修筑方法以及配套的机组配置，大幅提高了地基承载力和施工效率。

参考文献：

[1]高云强.X80钢管道全位置机动焊工艺可行性研究[J].石油化工设备技术，2021，42（4）：56-61.