一、项目概况
中俄东线天然气管道从黑龙江省黑河市入境，途经黑龙江、吉林、内蒙古、辽宁、河北、天津、山东、江苏等8省市区，止于西一线甪直联络站，干线全长3054km。设计输量380×108m3/年，设计压力12/10MPa，管径D1422/1219mm。工程共分三段建设：北段（黑河至长岭）、中段（长岭至永清）和南段。
中俄东段天然气管道工程（黑河-长岭）干线共计9个标段，新疆油建公司承建的第九标段位于吉林省松原市境内，全长71.19km，管径为φ1422mm，壁厚以21.4mm为主。第九标段于2017年12月13日开工，于2018年10月30日率先完成主线路焊接施工任务。
二、施工简介
按照业主项目部的要求，中俄东线（黑河-长岭）第九标段采用“全自动沟上焊接+气体极化防腐+沉管下沟”的施工方式，同时要求建设智慧工地，实现相关数据的采集和传输。
1、全自动焊接技术
中俄东线（黑河-长岭）第九标段主线路采用全自动焊接技术，即“内焊机根焊+双焊炬全自动外焊机填盖”的施工工艺。
1）坡口加工及管口除锈
全自动焊接工艺的坡口形式为双V复合型，需要在现场进行坡口加工。坡口精度对质量影响较大，坡口加工时通过坡口机的涨靴实现对管口的定位夹紧以及矫正，保证坡口机的轴心与管轴心重合，严格控制管口垂直度与平面度合格。
2）组对及根焊
内焊机兼组对和根焊功能于一体，φ1422mm内焊机具有8个焊枪，焊接过程中单侧的4个焊枪同时进行焊接，根焊一道焊口时间在90s左右，焊接速度快。
内焊机焊接过程中，通过管口的控制面板进行操纵，操作方便，可以从管口和管道焊缝外侧观测到焊枪的焊接状况，内焊机焊接外观成型美观。
3）热焊、填充及盖面焊接
热焊采用单枪进行焊接，焊接一道口时间在3min左右。外焊机设备自带参数记录，可定期抽查焊接速度、电流、电压、送丝速度等，对每层焊道的焊接情况和焊接参数进行监测，研究焊接参数变化的规律，解决焊接质量和外观问题。
外焊机具有电弧水平和垂直自动跟踪系统，在设备磨合期间对各层焊道各个位置的参数进行试验并设定，焊接过程中实现自动控制，减少人为因素的影响，保证焊接质量。双焊炬设备行走一遍可以完成两层的焊接，焊接一道口时间在4min-6min左右。
由于焊接过程中实现了自动焊接，焊工不需要手持焊枪进行长时间的操作，大大降低了焊工的劳动强度。
2、气体极化防腐技术
气体极化液体环氧补口工艺流程是“自动喷砂→气体极化→手工涂装底漆→中频加热表干→手工涂装面漆→中频加热固化”，其特点是工效高，补口质量好，解决PE层搭接处粘结力，长时间暴晒未出现质量问题。
1）自动喷砂
采用自动喷砂装置进行管口的除锈，管口除锈达到Sa2.5级，锚纹深度为40-100μm。
2）气体极化
将喷砂后的补口区域密封，用尾气处理装置抽空密封区域的空气，注入极化气体，10分钟之后抽出密封区域内的气体，除去密封膜，完成气体极化过程。
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3）底漆涂装
采用中频对管体进行加热，温度达到60-70℃时，开始进行底漆涂刷，底漆涂刷完毕后，根据环境温度情况选择自然表干或中频加热表干。
4）面漆涂装
底漆表干之后开始涂刷面漆，完成之后采用中频进行加热固化，至涂层实干。实干后用电火花进行检漏，并进行硬度及附着力测试。
3、沉管下沟
中俄东线北段管径1422mm，壁厚最低为21.4mm，根据应力计算，采用吊管机下沟需9台以上90t吊管机联合起吊，极易发生设备倾覆的事故。
为确保下沟施工安全，节省吊管机资源，中俄东线全线采用沉管下沟的方式，设备容易调遣、方便灵活，不受吊管机资源的限制，受力状况好于整体下沟。
4、智慧管道建设
中俄东线采用“全数字化移交、全智能化运行、全业务覆盖、全生命周期管理”模式，开展智慧管道的建设。针对管道施工单位，主要是负责智能工地建设及各类施工数据的采集和上传。
1）智慧工地
建设施工机组现场智能化工地，组建无线网络，各种设备通过无线网络实现数据的传输。
2）现场组建无线网络
现场配置4G无限流量卡，通过无线路由器转化成无线信号，由安装在移动办公室两侧的定向AP发射无线信号，机组配置的电脑、摄像头、焊接设备、中频加热设备、项目管理助手等均通过现场的无线信号接收和传输数据。
3）视频监控
现场配置布控球，监控作业机组的整体情况，每个焊接作业棚内安装隐蔽式摄像头，监控焊接作业状况，所有监控影像通过网络传输到现场配置的电脑及移动硬盘中存储，同时可以实现远程实时画面监控及视频回放功能。用电脑或手机登录后均可以查看现场的施工情况。
4）数据采集
（1）焊口二维码生成、打印及张贴
通过项目管理助手编辑焊口信息，打印焊口二维码并粘贴在焊口两侧，后续各工序作业时，通过扫码枪自动获取焊口标识，并将数据有效关联。
（2）焊口信息录入采集
通过平板/手机上安装的项目管理助手软件，采集录入焊口的焊接、防腐相关数据。项目管理助手采集录入的相关信息，可以通过PC端PCM系统进行查看、审核和修改。
（3）焊接、防腐参数自动采集
焊接、防腐施工作业前，通过设备配置的扫码枪扫描焊口二维码及焊工、防腐工二维码，实现施工作业过程中自动采集的电流、电压、预热温度等相关参数与焊口、焊工、防腐工相对应，并传输到现场配置的电脑中进行存储。
目前实现自动采集的数据主要包括：焊接过程的相关参数（电流、电压、送丝速度等）、焊接前预热温度、防腐喷砂压力、防腐施工加热温度等。其余现场的其他数据主要是通过现场配置的平板电脑/手机采集和录入，并实现上传。
三、智能管道施工建议
1、数据自动采集代替手工填写施工记录
目前在进行管道施工时，部分施工记录仍是由质量员进行纸质版记录，工作量比较繁重，随着智慧管道建设的发展，建议将所有纸质版施工记录取代，全部采用自动记录的方式，确保施工记录的及时性、准确性、完整性、真实性。
2、利用大数据进行焊接缺陷分析
目前在管道施工过程中，对焊接的相关参数均进行了采集和存储，但是目前还没有将采集的数据充分利用。建议在后期的施工过程中，充分利用采集的数据对焊接的缺陷进行分析，从而减少焊接缺陷的产生，提升焊接合格率，提高焊接施工质量。
论文作者:杨俊明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
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