刘春雷 袁常轩

国家管网集团北京管道维抢修分公司

摘要：大口径管道动火连头组对属于管道施工作业的难点。为保证作业质量，总结了加强标准规范的学习、掌握快捷“垂直投影法”、熟练直管段测量下料和三通、弯头测量下料等提升技能的方法；开发应用了长尺寸90度角尺、画线圈、平口圈和火焰切割机微调杆等工具；做好设备机具布置、作业坑开挖、场地环境以及加强岗位练兵和培训，保证良好的作业环境及严格现场管理。可供同行业参考借鉴。

关键词：动火连头；管道测量；管道组对 ；质量

在油气管道新建、扩建、改建和进行换管抢修作业时，动火连头作业都是必不可少的关键工序。大口径管道现场施工受地形限制等因素，管线开挖长度较小，原管道断开后受各种应力影响经常会发生弹性变形，给正常下料（同心同轴的工况）带来一定的难度，导致管道组对间隙不均匀，出现局部过大或过小的现象，增加了焊接难度又延长了作业时间。通过提升作业人员技能、改进作业工具、完善作业环境和现场管理，提高管道动火连头组对的质量。

1  技术技能要求

提高大口径输气管道动火连头管道组对质量，管道安装工的技术技能最为基础和关键。掌握了动火连头中管道测量、下料、切割、组对的几个关键点，才能举一反三，灵活运用于施工作业。如图 1，直管段连头、三通连头、弯头连头（含大角度大倍数弯管）应能够正确测量出管件中心高、管口椭圆度、几何角度偏差、摆头偏差、正口偏差、大角度大倍数弯管中心转弯点，运用三角函数计算出斜口角度、尖长并能够在下料时作出相应补偿与调整。

图 1 各形态管段连头示意

（1）标准规范。根据换管作业通用要求“弯头和弯管不应使用褶皱弯和虾米弯，管子对接偏差不应大于3度”，对于动火连头中出现管线弹性变形发生位移时，根据测量的偏差数据和下料管道的长度、直径尺寸计算出连接管口偏转角不大于3度，是可以做斜口连头的。直管段长度应不小于1倍的管道直径，且不小于500 mm，可根据现场情况制定合适长度，使管口偏转角即连头斜口角度在规范标准内。管道对接时，制管焊缝之间应错开100 mm以上，直缝管的直焊缝应位于易检修的位置，而不应在底部，管道端口圆度超标时应进行校圆，不等壁厚管道组对应提前完成壁厚减薄处理。

（2）“垂直投影法”。在实践中，发现连头管口会出现类似叠加角的情况，管口纵向、横向都存在偏转角，只有对叠加角了解透彻，下料时才会精准。还要考虑到现场开挖管线长度及天气温度的变化，注意热胀冷缩带来的影响。“垂直投影法”是不断摸索验证总结出来的方法，重点在于组对件要与原管道相互垂直，各中心点位置对应，利用垂直投影的原理，将组对件管口正等分4点投到原管道上，做好标记，再划出焊缝间隙及切割坡口角度的尖长尺寸，确定切割点。在吊装时，组对件与原管道的平行度应保持一致，画线完成后，吊装组对件的吊点位置保持不变，以免发生位置变化影响后期组对（图 2）。

图 2 垂直投影法应用现场

（3）直管段测量下料。以直管段连头（不同心不同轴）为例， 先利用水平尺、钢板尺或钢盘尺将动火连头的原管管口及下料新管管口处画出正四等分中心线，检验两旧管口是否为正口，且平面度在范围内，如有超标可以进行修磨。在两旧管口12点（纵向）中心线处拉一条细线，用大直角尺沿12点至6点垂直方向比对旧管口与细线的夹角（图 3），大直角尺一端以细线为参照与其平行，同时另一端贴住管口上下任意一点，此时发现有一点会与大直角尺一端有间隙，这个间隙就是下料管的纵向斜口尺寸。同理，可以测得两旧管口9点至3点（横向）斜口数值。取得纵向横向的斜口值后，在新管上下料时，先利用圈带画出正口线，再利用大直角尺校正，正口线必须准确，它是画叠加角的基础线，确定好下料管的组对管口位置和纵向横向中心线后，在下料管12点、6点中心线处，按上下斜口方向以正口线为基点返出测得的纵向斜口值的1/2值。同理，再画出横向斜口点，利用划线圈将四点连起。此线切割完成后，用平口圈进行修口至范围内，接下来就是按测量的短节各中心点实长减去两个焊缝间隙和一个坡口尖长，各点长度应对号入座，准确无误。切割完毕后，必须进行复尺修口，组对时调整好两组对口间隙。由于尺寸偏差造成一处较大的集中错边时，应沿管口圆周将其均匀分布。在整个过程中测量下料、切割复尺是重点，测量下料时一定要两人复尺，核验测量数据。在切割时，要确定好是切线里还是切线外，因为用石笔画线比较粗，用划针画线较细但是要有良好的照明和眼力。正式切割前，必须调试割嘴，保证切割角度符合焊接工艺规程，割嘴风线要通透有力，切割后管口应平滑无豁牙。

图 3 直管段测量下料现场

（4）三通、弯头测量下料。掌握了叠加角的画法，三通连头、弯头连头也是大同小异。只要管口偏转角不大于3度，可以用斜口补偿法下料，每个环节都要严把关，不可出现过大的累积误差（图 4）。在实际施工中，对于高难度的连头，需要团队共同确认方案后去执行，如何测量下料是关键步骤，这就需要管道安装工有很好的沟通能力、良好的表达能力及过硬的专业技术。

图 4 三通焊接作业现场

2  工器具的开发应用

工欲善其事，必先利其器。对于大口径输气管道动火连头管道组对作业，北京管道公司自主研制的工器具经实际运用，证明可以有效提高测量下料切组对质量。

2.1  长尺寸90度角尺

利用轻型方钢焊制而成，角尺一端长1.4 m另一端长0.6 m，可满足Φ1016 mm、Φ1219 mm管口测量使用。该尺不易变形、轻便耐用，90度角精确可校可调，在大口径管道动火连头测量中起着关键作用。

2.2  画线圈

这是一种可以套在管道上画线的钢圈，规格比管道直径大15 mm，有4条均匀分布的螺丝可固定在管道上，机加工的端面平直光滑，利于在管道上顺畅画线。画线圈主要用于画斜口线，根据三点一线的原理，在管道上也可以三点一圈，下料时画第四点的目的在于验证前三点是否正确。如三点不成圈，肯定有出错的环节，要及时核对尺寸（图 5）。

图 5 画线圈作业现场

2.3  平口圈

和画线圈类似，内径尺寸比管道内径小10 mm，外径尺寸比管道外径大10 mm，机加工的平面精度较高，采用高硬度钢板制作，可以靠在切割后的管口上，检验管口是否平直，直观耐用不易变形。

2.4  火焰切割机微调杆

在以往切割管道斜口时，火焰切割机进给手轮经常卡涩迟钝，切割的斜口里出外进，修磨量很大，容易造成较大误差。改装后的微调杆，灵活轻便，进给量适中，无振动。经实践证明，切割斜口效果良好，尺寸控制精确。

3  作业环境及现场管理

作业环境主要包括现场施工条件、自然气象条件等。现场施工条件，有设备机具布置、作业坑开挖、场地环境等。自然气象条件有大雨大风、高温严寒、夜间作业等，这些都会对管工技术水平的发挥产生直接影响。特别是针对大雨大风、夜间照明等问题，施工前应提前做好各种有效预防措施，防患于未然。管理层制定合理的管工练兵计划、专业技术培训、创新改造研发和绩效考核等制度，也是提高管道组对质量的重要保障。

作者简介：刘春雷，1978年生，高级管工，主要从事天然气管网建设与维抢修等工作。联系方式：18635693530，424644632@qq.com。