摘　要：本文介紹了針對運(yùn)用非開挖高壓翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術(shù)修復(fù)后管道所進(jìn)行的焊接開孔試驗及應(yīng)注意的技術(shù)要點(diǎn)，為翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術(shù)修復(fù)后的管道接切線進(jìn)行了有益的探索，其經(jīng)驗可供借鑒。

關(guān)鍵詞：高壓翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯　修復(fù)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(zhuǎn)內(nèi)襯試驗段工程順利完]二，為了全面驗證該技術(shù)的安全性及適用性，一系列的重要試驗隨后進(jìn)行，翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)后管道(以下簡稱修復(fù)后管道)的焊接開孔試驗就是其中一項。在國內(nèi)引進(jìn)高壓翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術(shù)之前，受到已有翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術(shù)特性及技術(shù)水平限制，一直無法在襯后管道上成功進(jìn)行焊接開孔。如果運(yùn)用該技術(shù)修復(fù)后的管道能夠通過該項試驗，則可解決在非開挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)后的焊接開孔問題。

1　焊接開孔試驗?zāi)康?span lang="EN-US">

通過試驗驗證修復(fù)后高壓燃?xì)夤艿滥芊駶M足隨后進(jìn)行的焊接開孔的所有技術(shù)要求，必須在該項技術(shù)大規(guī)模運(yùn)用之前實施。修復(fù)后管道的焊接開孔試驗對驗證該技術(shù)的適用性尤為重要，該試驗是這項技術(shù)今后在高壓燃?xì)夤艿佬迯?fù)領(lǐng)域運(yùn)用必不可少的環(huán)節(jié)之一。

2　焊接開孔試驗過程

修復(fù)后管道的焊接開孔試驗，就是結(jié)合翻入燃?xì)夤艿纼?nèi)的內(nèi)襯材料及翻轉(zhuǎn)修復(fù)時所運(yùn)用的粘合劑的物理特性，尋求不破壞修復(fù)后管道內(nèi)壁結(jié)構(gòu)(內(nèi)管壁，固化后的粘合劑和通過粘合劑與內(nèi)管壁膠黏結(jié)合在一起的內(nèi)襯材料)的焊接開孔方法。試驗的成功與否本質(zhì)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(fù)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(guān)的操作技術(shù)規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)如下：

2．1　焊接準(zhǔn)備

開始所有的焊接開孔試驗之前，必須先取得管道材質(zhì)資料并選用相同材質(zhì)的Fitting。管道材質(zhì)也直接決定了隨后焊接技術(shù)參數(shù)的設(shè)定。

在修復(fù)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(hù)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(jī)械方法清除管道外防腐層，且過程中不能產(chǎn)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(hù)焊將Fitting通過點(diǎn)焊的方式預(yù)先固定在待開孔的修復(fù)后管道上面。

整個焊接準(zhǔn)備過程的具體操作及技術(shù)參數(shù)選，必須按照DIN EN ISO 9692-1，-2，-3(德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)及同際標(biāo)準(zhǔn)9692：焊接及相關(guān)工藝——焊接準(zhǔn)備的建議，第一部分至第三部分)進(jìn)行。

由于修復(fù)后管道的特殊性，在焊接參數(shù)設(shè)定，焊條選用及焊腳尺寸大小還須嚴(yán)格遵照內(nèi)襯材料及粘合劑的生產(chǎn)廠家制定的內(nèi)部規(guī)程進(jìn)行。

2．2　控制熱影響的Fitting焊接

現(xiàn)有用于燃?xì)夤艿婪D(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)的內(nèi)襯材料一般由兩層不同的材料組成，一層為高強(qiáng)度的機(jī)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(jié)合在一起構(gòu)成修復(fù)用的內(nèi)襯軟管。與高強(qiáng)度機(jī)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(diǎn)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(yán)格控制其熱影響，在保證焊接質(zhì)量的前提下，將焊接熱量對管內(nèi)修復(fù)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(hù)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(biāo)及德標(biāo)：

(1)DIN EN 499(焊料—非合金鋼和細(xì)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(qiáng)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(fù)蓋電極—分類)。

采用鎢極惰性氣體保護(hù)焊時，在焊條及輔料的選用上需參照的歐標(biāo)及德標(biāo)為：

(1)DIN EN 440(焊料—非合金鋼和細(xì)品粒鋼氣體保護(hù)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(xì)晶粒鋼的鎢極保護(hù)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(yīng)器對溫度進(jìn)行測量監(jiān)控，并進(jìn)行相應(yīng)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(dǎo)。運(yùn)用不同廠家生產(chǎn)的內(nèi)襯材料，感應(yīng)器與焊縫間、降溫物質(zhì)與焊縫間的距離設(shè)置各不相同，通過溫度感應(yīng)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(yīng)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(yīng)注意焊料充足，做到一人進(jìn)行焊接操作，另外1至2人在旁監(jiān)控，以保證焊接質(zhì)量并避免內(nèi)襯燒穿現(xiàn)象發(fā)生。

2．3　Fitting焊接質(zhì)量監(jiān)控

焊接完成后，在帶壓開孔之前，焊接質(zhì)量必須通過3個方法進(jìn)行檢測。

第一，對焊縫進(jìn)行目視檢驗，具體參照的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行目視檢驗。檢測通過在支管上安裝盲法蘭進(jìn)行，檢測介質(zhì)采用氮?dú)?。檢測壓力等于運(yùn)行壓力但不能高于管道最大允許的運(yùn)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(xiàn)象。

第三，通過磁粉對焊接處進(jìn)行密封性檢驗，參照標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量，以上3種方法必須全部進(jìn)行。一旦檢查出裂痕，必須對裂痕進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后重新對焊接處進(jìn)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(chǎn)或不影響管內(nèi)介質(zhì)流動的情況下，以機(jī)械切削方式在運(yùn)行管道上加工出圓形孔的一種管道開孔作業(yè)技術(shù)，從而使管道在正常生產(chǎn)的情況下，完成新管聯(lián)頭的安裝。

在試驗樣管上進(jìn)行模擬帶壓開孔操作，則是嚴(yán)格按照在運(yùn)行中管道上帶壓開孔的所有操作規(guī)定及流程進(jìn)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(qū)動方式為帶壓液動開孔。所用刀具嚴(yán)格按照內(nèi)襯生產(chǎn)商提供的內(nèi)部操作規(guī)程選定，并設(shè)置特定的進(jìn)刀速度進(jìn)行開孔。

3　試驗結(jié)果分析和結(jié)論

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

此次焊接開孔的試驗成功驗證了運(yùn)用該技術(shù)及材料修復(fù)后的管道上開孔連接支線的可操作性及安全性。

從長遠(yuǎn)來看，運(yùn)行中的修復(fù)后管線進(jìn)行焊接帶壓開孔并連接支線是管道運(yùn)營方的一個必然需求。目前，所有非開挖管道修復(fù)技術(shù)的最終目標(biāo)，都是修復(fù)后管道能達(dá)到新鋪設(shè)管道同等的技術(shù)指標(biāo)及特性。這也是一項可持續(xù)發(fā)展的修復(fù)技術(shù)需要到達(dá)的高度。

參考文獻(xiàn)

1李鵬.CIPP管道修復(fù)用內(nèi)襯材料的研究.非開挖技術(shù)，2012；04

作者單位：北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司

  北京天環(huán)燃?xì)庥邢薰?span lang="EN-US">

本文作者：趙琨　聶紅濤　曹國權(quán)　劉鴻歡