天然气作为新的绿色能源已经广泛的应用于能源，化工，材料等领域。天然气输送管道为天然气的应用提供可靠的保证。气化咸阳长输天然气管道沿线经山地，沟壑，河谷，村庄，林地农田，地形地貌复杂，高差悬殊，管道的施工难度大，本文主要对天然气管道的焊接及防腐进行分析讨论。
1管道焊接
1.1管道组对焊接
气化咸阳长输管道输配工程乾县至咸阳段标段起于乾县分输站，经乾县、礼泉县、咸阳市至北塬枢纽站，总体为西北-东南走向，线路全长约37km。设计压力4.0MPa，管径406.4mm，全线共设1座线路截断阀室。管线采用材质为L360M的螺旋缝埋弧焊钢管和直缝埋弧焊钢管，采用氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面的方式进行。L360M钢管焊接采用J507电焊条和TIG-J50焊丝。在管道焊接之前对坡口进行检查，将坡口内外面的20mm以内的油污进行清除，还有就是清理铁锈和水分等存在的杂物。两管的中心线要在一条直线上，使用对管器进行组对，以保证管线的平直。两焊接管端之间留出1~2mm间隙，管口组对合格后，方可进行定位焊。施焊时，要把每一道焊缝一次焊接完成，使得相邻两层之间的焊缝起点错开在20~30mm之间，不允许焊缝隔夜完成[1]。焊接完毕后焊缝外观应符合以下条件：(1)每一道焊缝的宽度保持在坡口上宽为2~4mm之间。(2)每道焊缝的余高控制在0~1.6mm之间，局部不能超过3mm，且长度不得>50mm。(3)对焊缝的咬边深度不能超过0.5mm，连续的长度不能超过30mm。(4)对焊缝的外观要求无飞溅，无凹陷，无裂纹等不良现象。(5)焊口的焊缝错边量不能超过壁厚的8%。
1.2管道焊接的缺陷和防治
天然气输送管道的焊接质量的好坏，直接决定着工程总体质量的验收是否合格。在本工程中常见的的焊接缺陷有咬边，气孔，圆形缺陷，异物，夹渣，未焊透，未熔合，焊瘤，弧坑等。其中气孔最为常见，占到焊缝的缺陷质量总量的70%。第一，对于存在于焊缝之内的气孔，此质量缺陷减少了金属之间的有效截面积，故而让焊接接头的强度降低了。第二，就是气孔缺陷的边缘，一般都会发生应力集中的现象，若存在大量和密集的气孔，就会使得焊缝的金属组织疏松，焊接接头的塑性得到了降低，不利于焊接质量。第三，另外穿插通性的气孔，使得焊缝的致密性得到了破坏，从而造成焊缝渗漏。第四，就是焊缝中的氢气孔还有可能导致裂缝的产生和扩展[2]。这一切可以导致施工焊接过程中产生大量气体的影响因素，诸如大气环境、熔解于母材、焊丝以及焊条钢芯中的气体、焊条药皮熔化过程中分解产生的气体、焊丝和母材上的油污、水分以及锈斑等脏物受热分解后产生的气体以及焊接治金反应生成的气体等都是产生气孔的原因。为了避免不利于焊接质量气孔的产生，这就要求我们在焊接施工过程中，要特别注意以下几点：(1)对存在药皮开裂、剥落、变质、偏心或焊芯严重锈蚀的焊条不得使用。(2)焊剂和焊条在使用前，要按相应的规定和要求对其进行烘烤。在烘干之后要求放在焊条保温筒内，做到随用随取。要特别指出的是，在焊条烘烤时，一定要严格按照焊条说明书的要求进行，不能以较低的烘干温度、较长的烘烤时间来代替，也不要重复烘干。(3)在焊接前，要及时清理焊丝和母材的坡口及其两侧，对油污水分、锈斑等脏物进行彻底清除。(4)合适的焊接电流和焊接速度也是比较重要的，一般采用短弧焊接。为了减慢熔池的冷却速度，一般采用焊前预热的方法，这样操作有利于气体的充分逸出，从而可以避免产生气孔的不良缺陷。(5)在管道焊接时，还要避免风吹雨淋等恶劣环境带来的不良影响。在焊接管道时，应当注意管内穿堂风的影响。
2管道焊缝防腐
2.1管道防腐流程
由于天然气管道将埋地碳钢管道在地下，将会和土壤中的水分，空气，游离态带电离子，干扰电流进行电化学腐蚀，化学腐蚀，焊缝合格的防腐处理将保证管道的安全可靠运行。本工程的天然气管道焊缝采用3PE进行防腐处理，经过除锈，涂环氧底漆，热缩带补口，电火花检测等工序，最终完成管道焊缝的防腐。
2.2管道焊缝处理
焊缝及其附近的毛刺、焊渣、飞溅物、焊瘤、污物、油和杂质等应清理干净。聚乙烯层和焊口裸钢之间的倒角是否<30°，聚乙烯层坡口宽度应>15mm，且应圆滑过渡。应将补口部位的钢管预热至露点以上至少3℃。
2.3现场补口
用火焰加热器对补口部位进行加热，排除管道表面的水分，加热温度为钢管表面温度50℃，表面处理完4h内涂上第一道双组分环氧涂料底漆，环氧底漆干膜厚度≥200μm。接着对热缩带进行加热，从管底到管顶逐步使热收缩带均匀收缩，当热收缩补口带(套)在收缩过程中，应用辊子轻轻在热收缩补口带(套)表面滚动，将管线外表面与热收缩补口带(套)间的空气赶出，使之粘结牢固。至端部约50mm时，将火焰调小，转从测向向内加热胶面;至胶融和后，在缓缓加热热收缩带，直至端部周向底胶均匀溢出[3]。热收缩补口带(套)的宽度要将裸露的管材金属表面完全覆盖，在热缩带或者热缩带缠绕完成并且冷却收缩后，和管到原有两端的3PE聚乙烯层搭接宽度应≥100mm。热收缩带的周向搭接宽度一般要求>80mm。收缩带表面应平整严密、无皱折、无气泡、无空鼓、无气泡和卷边、无任何烧焦、碳化或开裂等缺陷。
2.4防腐层检漏及处理措施
所有施工完的热收缩补口带(套)都应采用电火化检漏进行100%的检测。检漏电压≥15kV，检测速度为200~300mm/s。若有漏点，应重新补口并检漏直至检漏合格。不同的损伤采用不同的补伤方法。直径<30mm的损伤(包括针孔在内)，一般情况下采用辐射交联聚乙烯补口伤片来进行修补。补伤片对聚乙烯的剥离强度不低于50N/cm.对于>30mm的损伤，先用补伤片进行补伤，然后在修补处包覆一条热收缩带，包覆宽度应比补伤片的两边至少各>50mm。
3管道试压
输气管道的设计压力为4.0MPa，采用洁净水作为介质进行试压。在对输气管道进行清管及试压前，在每个试验段两端将压力和温度记录仪表安装好。压力表的刻度范围应为试验压力的1.5~2.0倍，精度不低于1.5级，温度计分度值≤1℃。压力表在试压管体的首末端两端各安装一支。输气管线在低处作为注水口，高处作为排气口。按照管道试压规范和施工组织设计的要求，管道强度试验压力一般为设计压力的1.5倍，缓慢进行升压，在管道压力分别升至试验压力的30%和60%时，各稳压30min，检查管道压力若没有压降，则继续升压至强度试验压力，稳压4h，此时目测管道无变形、不破裂、无渗漏。管道的严密性试验压力为设计压力，在管道强度试验完毕后使管道的压力降至设计压力，稳压24h，允许有1%的压力降。在升压或稳压期间，若发现泄漏等问题，应首先进行停机或停止试压，然后进行泄压，在焊接前将管内压力降至0MPa，方可按照焊接施工方案进行焊接作业，然后根据规程重新进行强压试验。由于地区气候温度的影响，压力变化会超出规定范围，应尽量选在温度变化不大的时节进行试压[4]。
4结语
综上所述，天然气长输管道施工地形复杂，协调难度大，管道施工难度大，焊接要求和防腐要求高，要不同的工种依次进行施工作业。为了加快施工的进度，提高施工作业的效率，应尽力提高各工艺，各工种施工的合格率，紧抓施工中容易出现的问题，如焊接中焊缝气孔，补口中热缩带搭接宽度不够，应尽量避免这些问题的重复出现，这样可以显著提高工程的施工速度，创造更大的价值。
参考文献：
[1]石宇熙.天然气管道安装与防腐技术[J].焊管，2001,24(06):53.
[2]喻焰.埋地天然气管道防腐技术的新进展[J].煤与热力2001,21(06):15.
[3]文彬，万昊.山区地段输气管道的设计与施工浅谈[J].化工设备与管道，2009,46(1):33.
[4]SY0401—98《输油输气管道线路工程施工及验收规范》[S].
《天然气长输管道安装施工工艺探讨》来源：《中国石油和化工标准与质量》，作者：孙参军
