本發(fā)明屬于化工管道工程領域，具體涉及一種管道百分百預制的方法。

背景技術：

1、管道預制是指在工廠按管道尺寸先制作好的管道、構(gòu)件。預制完成，然后在實施現(xiàn)場安裝時只需進行拼接、連接等簡單操作即可。隨著生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，管道維護需求也不斷增加，如何安全、準確、快速完成損壞或老化管道改造替換工作成為管道工程的一道難題。

2、目前管道老化后需更換，預制管道主要遇到的問題：

3、一、制作管道替換，需要原管道尺寸資料，很多情況是時間久遠，原項目管道尺寸資料找不到，或有的管道安裝時受到環(huán)境影響修改的尺寸，導致最終沒有需更換的管道的實際尺寸參數(shù)，無法正確1比1預制出用于替換的新管道。

4、二、人工去測量更換管道尺寸，因為管道路線有多種情況，非平直豎齊，手工測量誤差較大，根據(jù)手工測量數(shù)據(jù)預制的管道很難符合現(xiàn)場安裝需求，一般需要在現(xiàn)場加工改造管道來解決管道安裝匹配問題，現(xiàn)場動火作業(yè)會增加安全風險，特別是化工行業(yè)現(xiàn)場更會成倍增加。

5、對應中小規(guī)模的管線改造，現(xiàn)有技術很難做到全部管道百分百完全預制，本發(fā)明是提供一種簡單高效而且可以百分百預制管道的方法。

技術實現(xiàn)思路

1、為了達到本發(fā)明目的所采用的技術方案是：

2、1、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

3、對改造管線進行拍照記錄，并對改造管道進行標記，后期進行擬合時作為參考,使用全站影像高清掃描儀采集管道點云數(shù)據(jù)，在測量前確定好基準參考面，以設備底座面作為基準參考面。設站采用三點定位法，設置三個共同監(jiān)測點，移站后，通過測量監(jiān)測點，機器可以反推現(xiàn)在的位置與初始位置的關系，對后續(xù)掃描的點進行坐標變換從而實現(xiàn)點云的拼接。啟動掃描全站儀，先對基準參考面進行掃描，通過移站、設站定位，對被測管道及管道周圍環(huán)境進行多角度掃描，確保被測管道掃描完整，最后獲得點云圖。

4、現(xiàn)場掃描完畢后，對現(xiàn)場管道尺寸、壓力等級、材質(zhì)，及管道上儀表設備和附件型號參數(shù)進行整理記錄。另外還要對管道可能存在干涉的位置進行測量記錄，作為后續(xù)管道圖紙繪制時的參考。

5、2、繪制管道加工圖

6、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集完成后，結(jié)合現(xiàn)場照片使用cad軟件進行人工擬合處理點云圖數(shù)據(jù)，首先在點云圖中刪除與被測量管道無關的部分，從而獲得清晰完整的管道點云圖，再根據(jù)基準參考面，建立管線基準坐標系，在管線三視圖分別將繪制的管件進行貼近擬合，并測量，對同一位置不同視圖的尺寸進行比對，以達到準確的管道尺寸數(shù)據(jù)。不斷對管道模型進行優(yōu)化，確保其精度和完整性。有精確的數(shù)據(jù)作為支撐，繪制管道加工圖。

7、3、材料采購

8、管道加工圖繪制完成，明確工程項目中所需的管道、管件材料的類型、數(shù)量和規(guī)格，在確定采購需求后，編制詳細的采購計劃，包括供應商調(diào)研、報價比較、合同簽訂等環(huán)節(jié)，并嚴格按照工程項目的進度安排進行采購。

9、采購時，應選擇合適的供應商，需先對供貨商的經(jīng)營規(guī)模、經(jīng)營業(yè)績、信譽程度、資質(zhì)合法性等進行詳細的調(diào)查和了解，供應商應具備相關的資質(zhì)證書、質(zhì)量管理體系認證(如iso9001)，經(jīng)過綜合判斷后，選擇最優(yōu)的供應商。

10、4、材料到貨檢查

11、管道、管件、閥門、緊固件在到貨時核對其規(guī)格、型號、材質(zhì)、位號，查看是否具備產(chǎn)品合格證/探傷報告，檢查規(guī)格、材質(zhì)的標記、印記是否正確，并符合設計及產(chǎn)品質(zhì)量證明書的規(guī)定，并進行外觀檢查。要求為：無裂紋、縮孔、夾渣、折迭、重皮等缺陷；無超過壁厚負偏差的銹蝕或凹陷。

12、管道所用的成品支、吊架，其外觀應無裂紋、折疊、銹蝕。幾何尺寸偏差應符合圖紙規(guī)范要求。

13、緊固件檢驗，對所有到貨的螺栓緊固件仔細進行檢查，螺栓與螺母的螺紋應完整，無傷痕、毛刺等缺陷，其絲桿與絲母咬合應良好，無松動、卡澀等現(xiàn)象。檢查緊固件的規(guī)格、材質(zhì)的標記、印記齊全、正確，并符合設計及產(chǎn)品質(zhì)量證明書的規(guī)定。

14、法蘭及密封墊的檢驗，法蘭密封面應平整光潔，不得有毛刺及徑向溝槽。非金屬墊片應質(zhì)地柔韌，無老化分層現(xiàn)象，表面不應有折損，皺紋等缺陷，金屬墊片的加工尺寸，光潔度和硬度應符合要求，表面不得有裂紋、毛刺、凹槽、徑向劃痕及錘斑等缺陷。

15、閥門檢驗，檢查供貨的閥門型號、規(guī)格、銘牌、編號、材質(zhì)、壓力等級等均應符合圖紙設計要求。外部和可見的內(nèi)部表面、螺紋、密封面應無損傷、銹蝕現(xiàn)象，安全閥的鉛封應良好。

16、閥門進入現(xiàn)場后，應根據(jù)設計參數(shù)按規(guī)范要求進行閥門的耐壓試驗。輸送設計壓力小于等于1mpa且設計溫度為-29℃～186℃的非可燃流體，無毒流體管道的閥門應從每批中抽查10％，但不得少于1個，進行殼體壓力試驗和密封試驗。當不合格時，應加倍抽查，仍不合格時，該批閥門不得使用。

17、下列管道的閥門，應逐個進行殼體壓力試驗和密封試驗。不合格者，不得使用。

18、1)輸送劇毒流體、有毒流體、可燃流體管道的閥門；

19、2)輸送設計壓力大于1mpa或設計壓力小于等于1mpa且設計溫度小于-29℃或大于186的非可燃流體、有毒流體管道的閥門。

20、閥門的殼體試驗壓力不得小于公稱壓力的1.5倍，試驗時間不少于5min，以殼體填料無滲漏為合格，密封試驗室以公稱壓力進行，以閥瓣密封面不漏為合格。

21、試驗合格的閥門，應及時排盡內(nèi)部積水，并吹干。除需要脫脂的閥門外，密封面上應涂防銹油，關閉閥門，封閉出入口，做出明顯標記，并填寫閥門試驗記錄。

22、不銹鋼閥門試驗介質(zhì)為水時，水中氯化物含量不得大于25ppm。

23、安全閥應按設計文件規(guī)定的開啟壓力進行調(diào)試，調(diào)壓時壓力應平穩(wěn)，啟閉試驗不得少于3次。調(diào)試合格，應及時進行鉛封。

24、5、下料、坡口加工和管段標注

25、下料：

26、(1)不銹鋼管下料時dn≤50的鋼管采用型材切割機切割，dn>50的鋼管應采用自動或等離子切割機切割。

27、(2)碳鋼或低溫鋼管下料時dn≤50的鋼管采用型材切割機切割，dn>50的鋼管應采用自動或火焰切割(氧-乙炔)。

28、(3)對支架材料，鋼板應使用火焰切割(氧-乙炔)進行下料，手工磨具電磨修整，線性鋼材截面小于60mm應使用型材切割機切割。

29、管道切口質(zhì)量應符合下列規(guī)定：

30、(1)切口表面應平整、無裂紋、重皮、毛刺、凹凸、縮口、熔渣、氧化物、鐵屑等；

31、(2)切口端面傾斜偏差不應大于管子外徑的1％，且不得超過3mm。

32、坡口加工：

33、(1)焊接接頭的坡口形式、尺寸及組對要求按設計規(guī)定執(zhí)行。

34、(2)碳鋼管和耐熱合金鋼的坡口加工采用氧乙炔焰或等離子焰切割方法后，應用角向磨光機除去坡口表面的氧化皮、熔渣及影響接頭質(zhì)量的表面層，將凹凸不平處打磨平整，使之露出原金屬光澤，不得有裂紋、分層等缺陷，如有缺陷應及時消除；

35、(3)不銹鋼鋼管的坡口加工采用等離子方法加工坡口后，應除去坡口表面的氧化皮、熔渣、滲碳層及影響接頭質(zhì)量的表面層，將凹凸不平處打磨平整，使之露出原金屬光澤，不得有裂紋、夾層等缺陷，如有缺陷應及時消除。

36、(4)打磨、切割不同材質(zhì)時，磨具電磨和砂輪片應專用，以防止“鐵污染”。

37、管段標注：

38、管段下好后，必須根據(jù)圖紙上管段編號用油性記號筆分別標注在對應的管段上(管段編號使用<1>-<20>表示；焊縫編號用表示；)，并及時填寫附件1-下料記錄表，以便后期組對時快速查找、復核測量及查找誤差原因。

39、6、組對

40、碳鋼管道組對質(zhì)量要求：

41、(1)壁厚相同的管道組成件組對時，應使內(nèi)壁平齊，其錯邊量不應超過下列規(guī)定：

42、①sha級管道為壁厚的10％，且不大于0.5mm；

43、②shb級管道為壁厚的10％，且不大于1mm；

44、③其它管道為壁厚的10％，且不大于1.5mm。

45、(2)壁厚不同的管道組成件組對時，當管道內(nèi)壁差1.5mm，或外壁差2mm時，應按說明書附圖2要求進行加工：

46、①sha級管道內(nèi)壁差0.5mm，或外壁差2mm；

47、②shb級管道內(nèi)壁差1mm，或外壁差2mm；

48、③其它管道內(nèi)壁差1.5mm，或外壁差2mm。

49、(3)組對前應打磨坡口及兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)油污、鐵銹等，直至露出金屬光澤。

50、不銹鋼管道組對質(zhì)量要求：

51、(1)壁厚相同的管子、管件組對時,其內(nèi)壁應做到平齊,內(nèi)壁錯邊量不大于0.5mm。

52、(2)壁厚不同的管子、管件組對應符合下列規(guī)定；

53、①壁厚差不大于0.5mm時,可不修整。

54、②壁厚差大于0.5mm時,應按說明書附圖3要求進行加工。

55、(3)組對前應打磨坡口及兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)油污、鐵銹等，直至露出金屬光澤。

56、管道連接時，不得用強力對口，加熱管子，加偏墊或多層墊等方法來消除接口端面的空隙、偏差、錯口或不同心等缺陷；

57、管子對口時應檢查平直度，在距離接口中心200mm處測量，當管子公稱通徑dn＜100mm時，允許偏差a≤1mm；當dn≥100mm時，允許偏差a≤2mm；全長允許偏差≤10mm。

58、鋼管組對標準，見下表：

59、

60、

61、焊件組對時，應將待焊管子(件)墊置牢固，組對管口局部間隙過大時應設法修正至規(guī)定尺寸。

62、7、點焊定位

63、定位焊采用與根部焊道相同的焊接材料和焊接工藝，焊前需要預熱的管道預熱溫度取上限，作為正式焊縫組成部分的定位焊縫必須完全焊透，且熔合良好，無氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。為保證底層焊道成型良好、減少應力集中，定位焊金屬應平滑過渡到母材，并將坡口內(nèi)的定位焊金屬沿管圓周方向兩端打磨成斜坡狀。

64、定位焊縫的焊點應均勻分布，點位焊長度為10～30mm，高度為2～4mm，且不超過壁厚的2/3。定位焊縫的長度、厚度和間距，應能保證焊縫在正式焊接過程中收縮不應過大、開裂，在根部焊道焊接前，對定位焊縫進行檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷須處理后方可施焊。

65、8、焊接

66、優(yōu)先考慮采用氣焊，氣體保護焊利用惰性氣體或活性氣體保護電弧和熔池，防止空氣中的氧氮等雜質(zhì)進入焊縫。這種方法具有焊接質(zhì)量高、變形小、飛濺少、效率高等優(yōu)點。

67、現(xiàn)場環(huán)境要求：

68、①相對濕度：＜90％；

69、②風速：手工電弧焊＜8m/s，鎢極氬弧焊＜2m/s；

70、③天氣：無霧、無雨、雪；

71、④當現(xiàn)場焊接環(huán)境不能滿足以上要求時，宜采取搭設防風、擋雨棚，采用電加熱或火焰加熱提高環(huán)境溫度、降低空氣相對濕度等措施；當環(huán)境因素滿足條件后方可進行焊接施工，施工過程中設專人對焊接環(huán)境進行檢測。

72、焊接前檢查：

73、(1)焊工資格審查，由現(xiàn)場施工領隊及項目負責人進行；

74、(2)焊條、焊絲應根據(jù)母材的化學成分、機械性能合理選用在使用前必須檢查其質(zhì)量合格證明書和產(chǎn)品是否相符；

75、(3)焊接用設備檢查，由現(xiàn)場領隊及焊接人員進行；

76、(4)檢查管子及管配件的材質(zhì)、規(guī)格是否與圖紙相符合；

77、(5)坡口加工、組對質(zhì)量檢查，由現(xiàn)場領隊，管工，焊工自檢結(jié)合進行；

78、(6)定位焊及預熱溫度(如需)檢查，由現(xiàn)場領隊，焊工、預熱人員自檢，且應做好預熱記錄。

79、焊接注意事項：

80、(1)焊接引弧應在坡口內(nèi)進行，嚴禁在管子(件)表面引燃電弧、試驗電流或焊接臨時支撐物。

81、(2)在焊接中應確保起弧及收弧的質(zhì)量，收弧應將弧坑填滿，多層焊的層間接頭應相互錯開。

82、(3)除焊接工藝有特殊要求外，每條焊縫應一次連續(xù)焊完，如因故被迫中斷，應采取緩冷措施，再焊時應仔細檢查確認無裂紋后，方可按焊接工藝繼續(xù)施焊。有預熱要求的管材應按預熱要求重新預熱后施焊。

83、(4)管子焊接時，管端要堵封住，防止管內(nèi)穿堂風。

84、(5)需焊前預熱的管子(件)，焊前應按要求進行局部預熱。

85、(6)若為保證管道內(nèi)的清潔度，采用氬弧焊打底時，打底焊時采用袖珍手電從坡口間隙檢查內(nèi)側(cè)的焊縫根部成形質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)缺陷及時處理。

86、(7)當采用氬弧焊打底時，應及時進行打底焊縫的檢查，合格后盡快進行蓋面焊接，以防止產(chǎn)生裂紋。

87、(8)有淬火傾向的管材施焊過程中，層間溫度應不低于規(guī)定的預熱溫度的下限。

88、(9)中、高合金鋼(含鉻量≥3％或合金總含量＞5％)的管子(件)焊接時，為防止根層氧化或過燒，內(nèi)壁應充氬氣或混合氣體保護。

89、(10)厚壁大直徑管的焊接應采用多層多道焊進行逐層焊接，其中氬弧焊打底的焊層厚度不小于3mm，各層經(jīng)自檢合格后方可焊接次層，直至完成。

90、(11)為減少焊接變形和應力，直徑大于194mm的管子(件)宜采用二人對稱施焊。

91、(12)焊縫焊完后應立即對焊縫表面的飛濺、焊渣進行清除，焊縫表面應與母材圓滑過渡，不允許有裂紋、氣孔、咬邊、夾渣等缺陷。

92、焊接收縮量控制：

93、焊接收縮量的大小還與焊接方法、材料特性等因素有關。因此，在進行焊接設計和工藝制定時，需要綜合考慮各種因素，以確保焊接質(zhì)量和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在實際工程中，通常結(jié)合經(jīng)驗公式、實驗數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬，綜合確定，收縮量控制方法有以下4種

94、①合理的焊接順序：采用合理的焊接順序可以有效控制變形。例如，對接接頭、t形接頭和十字接頭在工件放置條件允許或易于翻轉(zhuǎn)的情況下，宜雙面對稱焊接。

95、②預留焊接收縮余量：在設計階段預留焊接收縮余量，可以補償焊接過程中的收縮。

96、③預置反變形：在焊接前預置反變形，可以抵消焊接過程中的變形。

97、④分段退焊法或多人對稱焊接法：對于長焊縫，采用分段退焊法或多人對稱焊接法可以減少局部熱量集中，控制變形

98、焊接收縮量經(jīng)驗公式：

99、一、單v對接焊縫橫向收縮近似值經(jīng)驗公式

100、y＝1.01×e^(0.0464x)

101、其中，y表示收縮近似值，e為自然常數(shù)(約等于2.718282)，x表示板厚。

102、二、雙v對接焊縫橫向收縮近似值經(jīng)驗公式

103、y＝0.908×e^(0.0467x)

104、其中，y表示收縮近似值，e為自然常數(shù)(約等于2.718282)，x表示板厚。

105、三、單面坡口十字角焊縫橫向收縮近似值經(jīng)驗公式

106、y＝1.2864×e^(0.0418x)

107、其中，y表示收縮近似值，e為自然常數(shù)(約等于2.718282)，x表示板厚。

108、這些經(jīng)驗公式是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和實際焊接經(jīng)驗得出的，可以用于預測和估算不同板厚和焊接接頭形式下的焊接收縮量。然而，需要注意的是，由于焊接過程的復雜性和多樣性，這些經(jīng)驗公式可能無法適用于所有情況。在實際應用中，還需要根據(jù)具體情況進行驗證和調(diào)整。

109、9、標識焊縫

110、施工過程中，施工班組認真填寫焊接記錄表及附件2-焊接參數(shù)表，并及時交給技術員存檔保管，管道焊完后在管外壁和單線圖上標識清楚，在單線圖上標注好焊口號、焊工號、材質(zhì)及焊接時間；管道上焊口用油性記號筆標識，且與單線圖一致。

111、

112、

113、10、無損檢測

114、管道焊接接頭的無損檢測應按nb/t47013《承壓設備無損檢測》進行焊縫缺陷等級評定，并且射線檢測時，射線透照質(zhì)量等級不得低于ab級，焊接接頭經(jīng)射線檢測合格后應符合設計提供的jb/t4730.1-4730.6-2005,石油化工裝置(單元)金屬管道工程施工及驗收技術條件中的管道對接焊縫射線檢測比例、合格等級及檢驗級別表的要求。

115、焊縫內(nèi)部質(zhì)量應符合圖紙、規(guī)范要求，無損檢測的比例和要求按規(guī)范及設計文件規(guī)定；高強鋼的焊縫無損檢測應在焊完24h之后進行，管道對接焊縫射線檢測比例、合格等級及檢驗級別見下表：

116、

117、所有承插焊接頭和加強接頭的角焊縫位置采用滲透檢查，檢測比例按照管道對接焊縫射線檢測比例、合格等級及檢驗級別表選擇；

118、抽樣檢測的原則應符合sh3501-2002的要求，如下：

119、抽樣檢測的范圍應覆蓋所有管道編號；

120、在被檢測的焊接接頭中，固定焊的焊接接頭不得少于檢測數(shù)量的40％，且不少于1個接頭；

121、每名焊工焊接的對接焊焊接接頭的射線檢測百分率應符合管道對接焊縫射線檢測比例、合格等級及檢驗級別表的規(guī)定；

122、每名焊工焊接的對接焊焊接接頭的射線檢測百分率計算原則如下：按設計文件給出的同管道級別、同檢測比例、同材料類別和管線編號計算；

123、①當管道公稱直徑小于500mm時，按焊接接頭數(shù)量計算；

124、②當管道公稱直徑等于或大于500mm時，按每個焊接接頭的焊縫長度計算

125、11、焊縫返修

126、經(jīng)目檢，表面質(zhì)量不合格的焊縫應及時打磨、補焊并修正。

127、經(jīng)射線或超聲波探傷，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有超標缺陷的焊縫應按無損檢測人員提出的返修單所指定的位置，用角向磨光機仔細打磨，消除缺陷后，仍按正式焊接工藝規(guī)范補焊，補焊后再進行射線或超聲波探傷，焊縫返修應由有相應合格項目、技術水平高的優(yōu)秀焊工擔任。

128、同一部位焊縫的返修次數(shù)不應超過兩次。如超次返修應制訂返修措施，并經(jīng)施工單位技術負責人批準后，方可進行返修，并做超次返修記錄。返修質(zhì)量標準，見下表

129、

130、

131、12、復核、組裝

132、根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)和加工圖紙，以及管道的材質(zhì)、規(guī)格、壓力、溫度、走向等因素綜合考慮，設計支架的類型、數(shù)量和位置。

133、在預制場地適合的區(qū)域，進行模擬組裝管道，利用圖紙標注的起始位置及終點位置之間的相對關系，在場地確定模擬的起始位置，通過比對測量得出模擬的終點位置，在模擬的起始位置、模擬終點位置加裝法蘭，并依據(jù)圖紙內(nèi)管線走向、高度，加裝管線支架，確保管線安裝無下垂，從而保證管線法蘭連接處不產(chǎn)生喇叭口，按照管線編號，依次從模擬起始點安裝到模擬終點，安裝時，嚴禁生拉硬拽。最終預制管線末端與模擬終點位置偏差在5mm以內(nèi)，視為合格。

134、13、運輸

135、根據(jù)材料清單選擇合適的運輸車輛，車輛需在合法注冊且符合當?shù)丨h(huán)保和排放標準。

136、固定裝置準備：至少有三個支架(水平枕木/鞍座)將通過焊接或螺栓固定在拖車上，管道底部與拖車之間至少有200毫米的間隙。支架(水平枕木/鞍座)上覆蓋至少10毫米厚的柔性橡膠，以防止管道涂層造成損壞。

137、使用柔性緊固工具：在裝載生產(chǎn)線管道后，使用至少3種柔性緊固工具(如緊固帶、提升帶等)進行捆綁和緊固，以確保管道在運輸過程中的安全。柔性緊固工具的寬度不應小于100毫米，每條皮帶的載重量為3噸。

138、運輸路線規(guī)劃：對選定的運輸路線進行定期調(diào)查和風險評估，以確保道路交通安全。向駕駛員解釋所選擇的運輸路線和風險，尤其是公路運輸風險。

139、車輛到達卸貨地點后，現(xiàn)場接收人員應遵守并服從現(xiàn)場的要求和管理，將管道從卡車上卸下，并將管道存放在指定位置，檢查管道的數(shù)量和質(zhì)量，接收負責人應在管道運輸單上簽字確認。

140、14、現(xiàn)場安裝

141、準備好物資，詳細審查管線加工圖、現(xiàn)場布置，確定管道安裝位置，安裝預制支架。

142、使用手拉葫蘆、吊帶等工具將預制管段吊裝到位，準確對齊管段法蘭，使用螺栓副連接法蘭，確保緊固。按管道施工圖按部就班安裝、替換管道。安裝完成，最后對安裝管道進行系統(tǒng)測試，檢查泄漏。安裝后無異常，管道系統(tǒng)能正常工作，則可完工清理現(xiàn)場。