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摘要：近年来，我国天然气事业飞速发展，各大城市纷纷在其周边建设高压、次高压燃气管线。北京大兴国际新机场作为全球最大的国际机场，充分利用了次高压燃气管线的压力能，提高管道输送率、降低能量消耗的优势，达到资源有效利用。本文以北京新机场市政交通工程次高压燃气管道施工技术为背景，针对管道焊接、防腐、通球、严密性试验及土方回填中一些重要的质量控制要点展开论述。
关键词：市政道路；管道焊接；防腐；试验；回填
1 前言
北京大兴国际机场作为目前全球最大的国际机场，以中压--低压为主的城市燃气输配方式已远远不能满足需求，次高压燃气管线可以充分利用长输管线的压力能，减少输气管道压损，提高管道输送率，降低能量消耗，提高燃气系统的输配机制，大大的满足了北京新机场燃气使用需求。因此，次高压燃气管线施工过程管理尤为重要，客观因素以及人为因素都会对其产生影响，施工质量控制是燃气施工的安全保障，是燃气工程顺利完工的关键所在。
2 工程实例
本文以正在建设中的北京大兴国际机场市政交通工程燃气工程为例，施工内容包括次干十路、次干九路、W11路、W12路、次干二路、主干二路的次高压天然气管线，运行压力为1.0MPa。燃气管线共计6524米，闸井6座，分别位于次干十路、次干九路、W11路、W12路、次干二路和主干二路6条道路；燃气管道材质采用DN508*9.5mm钢管（钢级为L245MB）。
3 次高压管道施工工艺
3.1.施工工艺流程
测量放线→沟槽及工作坑开挖→管道排布→管口组对→焊接→焊口防腐→下沟→固定口焊接→管沟回填—→通球→管线分段连头→严密性试验→地貌恢复→地面音频检漏→竣工验收
3.2主要施工工艺及质量控制要点
针对北京新机场市政交通工程燃气工程施工中，燃气管线敷设于机动车道正下方的特殊情况，故重点介绍管道组对焊接、管道试压、管道通球及土方回填等重要环节。
3.2.1土方开挖
管线沟槽平均开挖深度为2.5m，放坡系数1：0.33。开挖土方使用机械开槽配合人工清槽，挖到设计高时要预留20cm进行人工清除。为防止超挖扰动基础，开挖沟槽土方时，必须由测量人员使用水准仪监测。工作坑施工图见图1。
图1 工作坑平面图
3.2.2管道防腐
管身防腐为聚乙烯防腐层三层结构。聚乙烯防腐层三层结构技术标准依照《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》执行。三层结构的底层为环氧粉末涂料，其涂层厚度为≥100μm，中间涂层为胶粘剂，其涂层厚度为170μm-250μm，外涂层为聚乙烯，其厚度以《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》表2.02为准。
3.2.3 管道进场及保管
管道进场前，材料员要对所进场的管道逐根逐个进行检查。用直尺检查防腐管的椭圆度，用游标卡尺检查管子壁厚，用火花检漏仪检查防腐管的防腐层是否有破损，保证质量，发现不符合要求的立即更换。检查项目见表1。
表1 管材及配件进场检查项目
防腐管装卸使用管端专用吊钩，与管子接触的表面要衬上软质材料。吊钩宽度大于60mm，深度应大于60mm，与管子接触面成与管子内壁相同的弧度。在吊装过程中，钢管与吊绳的夹角不宜小于30°，以免产生过横向拉力损坏管口。防腐管按现场指定的存放地点进行保管和堆放。管子堆放时，管子与地面的最小距离为0.2m，管垛设2道支撑，管子堆放不能超过三层。
3.2.4次高压管道组对
管道首尾衔接，采用人工组对，相邻两管呈锯齿形错开，组对前对管口进行匹配，并进行编号，按照编号的顺序在沟槽边排列管子。
管口组对优先采用内对口器组对，在无法使用内对口器时，可用外对口器。撤离内对口器前完成全部根焊。在使用外对口器时，撤离外对口器前，根焊必须完成60％以上，且焊完的焊道沿管周长均匀分布，但对口支撑或吊具则至少在完全根部焊道后方可撤除。
管口组对时，使两对接管口面的错口值不超过管壁厚度的10％，且不大于1mm。若有较大错口时，转动管道将其均匀地分布在管道外圆周上，不得使用锤击等强行对口。
3.2.5次高压管道焊接
焊接方法：管道焊接采用手工电弧焊下向焊的方法。管道根焊采用纤维素型焊条，根焊焊条直径为3.2mm。填充焊、盖面焊采用低氢型焊条，焊条直径为4.0mm。
焊条要求：具有出厂合格说明书，使用前按照说明书进行保存，在使用过程中保持干燥。根据焊条类型选择焊接前烘干温度，纤维素型焊条烘干温度为70-80℃，保温0.5h；低氢型焊条烘干温度350-400℃，保温1-2h。
焊前准备：管道焊接前将管端20mm 内的油污、铁锈、熔渣等清除干净。组对后进行点焊，点焊数为6-8个，均匀分布在管周围。管口的组对完毕后便可施焊。
焊接步骤：下向焊时，用操作手法调整熔化金属的成型余地很小，当熔池达到一定要求时，进行焊接，焊接速度要均匀。立焊时，电弧略长，使熔池保证一定的圆度，再下拉轻轻摆动。仰焊位时，采用不完全熄弧法，引燃电弧后回至原点，短弧轻微往返形运条焊接。操作时一定要控制焊条运条角度，防止产生夹渣缺陷。熄弧时，电弧拉长直至熄灭，注意填满弧坑。为了减少残余应力，同一道环焊缝的根焊由两位焊工同时进行。两相邻层间焊道的起点位置要错开20-30mm，焊接引弧在坡口内进行，严禁在管壁上引弧，层间焊道的引弧端用砂轮磨平。每道焊口必须连续一次焊完，焊道层间隔时间温度要符合审定的焊接工艺规程的要求。一般层间间隔时间不超过5分钟，温度在100-250℃间。每个焊口焊完后，在气流方向上方距焊口1m处防腐层表面用记号笔标出施焊焊工的代号，并做好记录。焊缝焊接见图2、图3、图4。
3.2.6管道焊口防腐
钢管及弯管、三通等管件接口处防腐层测试应符合JJ33-2005、SY/T4013—2002标准的规定。防腐材料需与管道主体防腐材料相匹配，防腐等级应与相连接的管道的防腐等级一致。喷涂必须在压力试验前进行。防腐前需对防腐部位进行除锈处理，清除焊缝处的焊渣、毛刺等杂质。焊口防腐采用环氧树脂喷涂及热收缩带（套）施工，热收缩套收缩均匀、表面平整、无气泡、无皱折、无分解等现象。防腐完成后采用火花检漏仪检查是否有漏点。防腐及检查见图5、图6。
图6 管道接口防腐检测图
3.2.7管道土方回填
本工程燃气管道埋设于机动车道正下方，因此回填必须分层夯实或碾压。每层回填土回填完毕经项目部质检员检查合格后，上报监理抽检验收，验收合格后方可进行下层回填。监理抽检不合格的，进行返工处理，直至达到合格标准。
回填土不得采用冻土、垃圾、木材及软性物质回填。管道两侧及管顶以上0.5m内的回填土，不得含有碎石、砖块等杂物，且不得采用灰土回填。距管顶0.5m以上的回填土中的石块不得多于10%、直径不得大于0.1m，且均匀分布。
沟槽的支撑应在管道两侧及管顶以上0.5m回填完毕并压实后，在保证安全的情况下进行拆除，并应采用细砂填实缝隙。注意：沟槽回填时，应先回填管底局部悬空部位，再回填管道两侧，尤其是操作坑回填更要注意。
回填土应分层压实，管道两侧及管顶以上0.5m内的回填土采用人工夯实，每层虚铺厚度不大于0.2m。上部采用压路机碾压，每层虚铺厚度宜为0.25~0.3m。土方回填见示意图7。
图8 管道回填警示带铺设图
3.3管道通球、严密性试验
3.3.1管道通球吹扫
在首段管道口焊接发球筒，在发球筒上安装进气阀门和压力表，空压机出气口到进气阀门之间用临时无缝钢管连接。末端焊接收球筒，在收球筒上焊接临时排污管线，排污管线引到指定排污地点。管道通球试验见示意图9。
图9 管道通球试验示意图
检查首末端收发球筒以及临时管线的焊接为合格，所有相关管件已达到清管技术要求。打开发球筒盲板，装入两个清管器，关闭发球筒盲板，启动空压机开始通球。
通球期间通球技术人员每隔 30 分钟记录通球时压力表的数据，安排施工人员观察末端排气口检测排污情况，记录清出固体物质数量并拍照。所有记录形成表格并得到监理的证实和确认后收档。
根据《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ33-2005）的相关要求，目测通球后的排气无烟尘，在排气口设置白布或涂白漆木靶板检验，5分钟内靶上无铁锈，尘土等其他杂物为合格。
3.2.2严密性试验
安装首末两端打压装置连接打压设备，对管道进行严密性试验。连接试压阀门和空压机之间的临时管线，并检查临时管线焊接情况。
启动空压机开始打压试验，对管道进行升压并安排人员寻线记录压力表数据。试压时应匀速升压，升压速度不应过快，每小时升压不得大于0.1MPa，升压至试验压力的0.3倍和0.6倍试压压力时，分别停止升压，稳压30min，并检查系统有无异常情况，如无异常情况，继续升压。管道升压至试验压力经验收合格后，关闭通向压力管线的阀门和切断与空压机的连接进行稳压。每15分钟记录一次压力和实际时间。
介质为压缩空气，实验压力为 1.6MPa，稳压的持续时间应为24h，每小时记录不应小于1次，当修正压力降小于 133Pa 为合格。压力降公式如下：
△P' =（H1+B1）-（H2+B2）（273+t 1）/（273+t 2）其中，△P----修正压力降（Pa）
H1、H2----试验开始和结束时的压力计读数B1、B2----试验开始和结束时的气压计读数t1、t2----试验开始和结束时的管内介质温度压力降
不超过如下计算结果：△P=40T/d，即△P'＜△P，试压合格。管道严密性试验见示意图10。
图10 管道严密性试验示意图
4 结束语
北京新机场市政交通工程一标段燃气工程通过对次高压燃气管道施工阶段的事前控制、事中控制和事后控制保证了燃气管道的施工质量，可确保机场燃气工程投入运营后的安全正常运行。施工过程中，项目部针对管道铺设于道路正下方的特殊性采取了管道焊接及防腐由第三方实时监测、管道通球及严密性试验北京市特种设备质量检测中心全程监控、土方回填压实度层层检测等的一系列措施保证了燃气工程的实体质量。燃气工程作为市政道路工程的一项重要组成部分，其施工质量的好坏、施工进度的快慢直接影响整个市政道路工程的进展。本工程的施工经验为集团公司后续类似工程施工提供了宝贵的施工经验。
参考文献
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[5]董树琼.燃气管道工程的施工技术及质量控制[J].工程技术研究，2016（5）：72-73
论文作者:武国
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/12
标签：管道论文; 燃气论文; 管线论文; 严密性论文; 焊条论文; 工程论文; 北京论文; 《建筑学研究前沿》2019年11期论文;