隋永莉

中國石油天然氣管道科學研究院有限公司

摘要：GB/T 31032-2023《鋼質(zhì)管道焊接及驗收》已于2024年4月1日正式實施。新版標準根據(jù)10年來油氣管道建設(shè)領(lǐng)域的數(shù)字化交付要求、焊接技術(shù)變化以及焊接質(zhì)量的迭代升級進行了修訂。本文通過對比分析，從適用范圍、規(guī)范性文件引用、術(shù)語名詞及焊接工藝評定基本要素等方面闡述新舊標準之間的差異，以便相關(guān)焊接技術(shù)管理人員快速熟悉新版標準。

關(guān)鍵詞：油氣管道；環(huán)焊縫；焊接工藝評定；焊接質(zhì)量

環(huán)焊縫焊接作為組裝工藝之一，通常是在油氣管道建設(shè)流程的后期或最終階段，因而對油氣管道的建設(shè)質(zhì)量和運行安全具有決定性作用。通過焊接工藝評定對各種可能的工藝組合進行評估，并驗證能否獲得滿足設(shè)計要求的焊接接頭，就成為一種切實可行的方法。GB/T 31032《鋼質(zhì)管道焊接及驗收》是石油天然氣領(lǐng)域鋼質(zhì)管道進行焊接工藝評定的標準，本文通過對比GB/T 31032―2014和GB/T 31032―2023新舊版標準，對其適用范圍，規(guī)范性引用文件，術(shù)語名詞，焊接工藝評定要素，無損檢測等方面進行分析。

1  范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語名詞的變化

1.1  范圍的變化

標準的范圍界定了其標準化對象及覆蓋的各個方面，并指明標準的適用界限，表 1對比分析了新舊版標準中適用范圍的變化。

表 1 2014版與2023版標準中適用范圍的變化

相對于2014版，2023版適用的管道介質(zhì)范圍有所縮小，輸送介質(zhì)將原“燃氣”修改為“天然氣”，排除了氫氣等其他燃氣。檢測方法增加了X射線數(shù)字成像檢測、X射線計算機輔助成像檢測、全自動超聲檢測、相控陣超聲檢測等數(shù)字化無損檢測方法，適應當前油氣管道建設(shè)數(shù)字化交付的需求。適用的管道類型為長輸管道和集輸管道，刪除了閥室和站場的工藝管道。增加了改擴建管道，刪除了返修管線。在附錄B中針對在役管道焊接給出了清晰的界限，即含有輸送介質(zhì)的帶壓或不帶壓、流動或不流動的管道系統(tǒng)，在該管道系統(tǒng)中與外管壁直接接觸、熔合的焊接操作。

1.2  規(guī)范性引用文件的變化

梳理了與焊接接頭試驗、無損檢測、石油天然氣管道用鋼管和管件材料等相關(guān)的標準，依據(jù)最新發(fā)布實施的國家標準進行了刪除和替換，增加了與在役管道相關(guān)的安全標準。刪除了API、ASME、AWS、BS、NACE等國外標準的引用。

依據(jù)最新發(fā)布實施的焊接材料國家標準，替換了原焊接材料標準。新標準主要包括GB/T 5117、

GB/T 5293、GB/T 8110、GB/T 10045、GB/T 32533、GB/T 36034、GB/T 36233、GB/T 39255、GB/T 39280、GB/T 39281等。

1.3  術(shù)語名詞的變化

2023版增加、修訂了與返修焊接、焊接工藝文件相關(guān)的術(shù)語名詞，如表 2所示。

表 2 2023版標準中術(shù)語名詞的變化

2023版的返修焊接工藝評定要求針對不同焊縫部位及不同次數(shù)的返修焊接進行單獨評定，并規(guī)定了相應的覆蓋原則和焊工資格要求，據(jù)此增加了與返修焊接相關(guān)的一系列術(shù)語名詞。如，“焊接工藝評定報告”：從焊接工藝文件的邏輯性角度給出的解釋，是記載焊接工藝評定因素各項細節(jié)、焊接接頭驗證性試驗及檢驗結(jié)果，對擬定的預焊接工藝規(guī)程進行評價的報告，是評價預焊接工藝規(guī)程（PWPS）的結(jié)論性文件，也是編制焊接工藝規(guī)程（WPS）的支撐性文件。“根焊道”：是接頭坡口內(nèi)的第一層焊道，單面坡口時是指單面焊雙面成型焊道，雙面坡口時如內(nèi)焊機自動焊是指管內(nèi)的背墊焊道。“熱焊”：通常是指采用纖維素焊條根焊的情況下，為避免氫致裂紋而快速完成焊層的措施，以確保焊縫金屬能夠保持較高的溫度（如80℃左右）；采用內(nèi)焊機根焊時，焊縫金屬的厚度較薄，為避免冷裂紋也推薦采用熱焊，以快速增加焊道厚度防止根焊縫開裂。采取低氫型焊材（如鎢極氬弧焊、低氫焊條等）或焊道厚度較厚（如上向焊、STT焊等）的根焊工藝時，可不要求采用熱焊。

2  焊接工藝評定基本要素的變化

2023版標準分別規(guī)定了手工焊和半自動焊、有填充金屬的機動焊及返修焊的焊接工藝評定基本要素。其中手工焊和半自動焊的基本要素是基礎(chǔ)，如表 3所示；有填充金屬的機動焊、返修焊在手工焊和半自動焊的基本要素上進行了有針對性的詳細規(guī)定。

表 3 2023版標準中手工焊和半自動焊焊接工藝評定基本要素的變化

2.1  手工焊和半自動焊

母材的評定基本要素中，“焊接兩組不同材料時，應采用強度較高材料組別的焊接工藝單獨評定”，是指采用強度較高材料的焊接工藝進行焊接工藝評定后方可進行兩組不同材料的焊接作業(yè)。

2.2  有填充金屬的機動焊

機動焊的焊接方法包括熔化極氣體保護焊、非熔化極氣體保護焊等焊接方法。組合機動焊是指將手工或半自動方法與某一機動焊組合使用的工藝。組合機動焊時，手工焊、半自動焊的焊接工藝評定要素仍按表 3執(zhí)行，機動焊的焊接工藝評定要素按表 4執(zhí)行。

表 4 2023版標準中有填充金屬機動焊的焊接工藝評定基本要素變化

機動焊時，焊接工藝參數(shù)是由控制系統(tǒng)自動賦值的，因而鋼管管徑、壁厚、坡口尺寸及組對精度等參數(shù)對焊接質(zhì)量的影響很大，故將這些參數(shù)的變化規(guī)定為評定基本要素。

2.3  返修焊

2023版規(guī)定了二次返修需單獨進行焊接工藝評定，還規(guī)定了全壁厚返修、部分壁厚返修和背面內(nèi)返修三種返修類型，以及不同返修類型的覆蓋規(guī)則，如表 5所示。

表 5 2023版標準規(guī)定的返修焊類型及覆蓋規(guī)則

返修焊的焊接工藝評定基本要素，除符合手工焊和半自動焊的基本要素，還應符合表 6的規(guī)定。評定合格的對接焊縫返修工藝，適用于支管焊縫和角焊縫的返修焊接。二次返修評定合格的返修工藝，適用于一次返修焊接。

表 6 2023版標準中返修焊的焊接工藝評定基本要素

在返修焊接工藝規(guī)程中，若返修類型與所支持的焊接工藝評定報告返修類型不同，應重新編制返修焊接工藝規(guī)程，并明確規(guī)定焊接方法和填充金屬類別。

3  其他主要變化

3.1  焊接接頭的試驗

2023版在拉伸試驗的試樣型式、彎曲試驗的試驗方法、夏比沖擊韌性試驗的取樣和制樣要求、刻槽錘斷試驗的驗收方法、焊接接頭最大硬度驗收指標等方面有所變更。

3.2  焊工資格

由于油氣管道工程項目的焊接作業(yè)具有特殊性，焊工（焊機操作工）取得特種設(shè)備焊接操作人員資格證后，并不能完全滿足工程項目的焊接作業(yè)需求，因此還需結(jié)合管道工程所使用的焊接工藝規(guī)程通過上崗考試。2023版詳細規(guī)定了焊工、焊機操作工、返修焊工以及在役管道焊工、在役管道返修焊工等不同崗位的焊接操作技能要求。

3.3  無損檢測方法、工藝及驗收

2023版增加了數(shù)字化無損檢測方法的相關(guān)內(nèi)容，且保留了無損檢測方法、檢測人員、檢測規(guī)程以及無損檢測驗收等內(nèi)容。GB/T 31032與SY/T 4109―2020《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測》及相關(guān)企業(yè)標準均為油氣管道領(lǐng)域的技術(shù)標準，兩者相互關(guān)聯(lián)又有所側(cè)重。

3.4  環(huán)焊縫的附加驗收準則

2023版附錄A是基于斷裂力學分析和合于使用原則確定缺陷驗收標準的替代方法，驗收和判定缺陷時需同時依據(jù)高度和長度，也稱為工程臨界評估驗收，簡稱ECA（Engineering Critical Assessment）。

3.5  在役管道焊接技術(shù)

在役管道焊接主要是避免“燒穿”和冷裂紋。燒穿即為焊接電弧燒穿管壁，當鋼管壁厚大于等于6.4 mm時，采用低氫型焊條焊接通常不會出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。冷裂紋是由于介質(zhì)流動增加管壁散熱，使得焊縫金屬冷卻速度增大導致的，采用低氫型焊接工藝，或采取減少焊接接頭淬硬組織的方法，如焊接熱輸入量控制法、預熱法、回火焊道工藝法等，可有效預防氫致裂紋。2023版附錄B詳細規(guī)定了在役管道焊接的焊接工藝評定基本要素、焊工和返修焊工上崗資格等，還給出了馬鞍形加強板、全包圍三通、對開三通套筒等管件的焊接順序建議。

4  結(jié)語

環(huán)焊縫焊接是油氣管道建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，焊接工藝評定是焊接質(zhì)量控制的最有效方法。新版《鋼質(zhì)管道焊接及驗收》標準相對于舊版來說，適用范圍相對收窄，更加符合當前的實際應用情況；焊接工藝評定基本要素的規(guī)定更為詳細與具體，對焊接質(zhì)量的控制水平更高；增加了數(shù)字化無損檢測方法和檢測規(guī)程，更符合當前的油氣管道建設(shè)數(shù)字化交付要求。此外，還修訂了工程臨界評估驗收（ECA）和在役管道焊接技術(shù)，對其在實際工程項目中的應用指導性更強。新標準的實施將推動環(huán)焊縫焊接質(zhì)量管理的迭代升級，提高油氣管道質(zhì)量和安全性。

作者簡介：隋永莉，1970年生，教授級高工，2008年博士畢業(yè)于天津大學材料加工工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣管道及儲罐的現(xiàn)場焊接技術(shù)研究。聯(lián)系方式：0316-2076715，suiyongli@cnpc.com.cn。