□□ 土文艳

(山西建设投资集团有限公司，山西 太原 030002)

引言

大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温施工工艺主要包括沟槽开挖、损坏保温层剥离、钢管防腐、固定支架安装、外护管安装及封头固定、外护管接口热熔焊接、高压发泡机调试注料、保温回填等[1]，如图1所示。由于该地段地下水位高，切断原供热管线更换新的供热管道消耗的时间较长且成本很高。拟运用QC方法在大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温中采取措施，提升一次验收合格率，确保施工质量。

图1 大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温施工工艺流程图

1 工程概况

某国电管网供热管线工程已损坏保温层的维修改造工程，管径为DN1200，钢管采用螺旋埋弧焊钢管，材质为Q235B，外保护套为高密度聚乙烯，保温层为硬质聚氨酯泡沫塑料。采用大直径供热管道沟槽内原位保温技术可以节约更换新供热管道的材料及施工成本，节省切割焊接大管道的抽水时间，且不改变原供热管道预热后的应力状态。经建设、设计、监理、施工单位讨论，最终决定采用现场沟槽内原位保温的施工方法。大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温目前国内尚无可以参考的成型技术，施工工艺还不太成熟，施工难度较大。

2 问题的提出

首先对造成大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温一次验收合格率低的施工工序进行质量缺陷调查分析，发现主要存在问题的施工工序为外护管安装及封头固定和外护管接口热熔焊接，调查数据见表1。

表1 施工工序对原位保温一次验收合格率影响调查表

将统计结果绘制饼分图如图2所示。

图2 饼分图

根据施工工序饼分图可知，A、B施工工序存在质量缺陷占总质量缺陷的76.8%，解决问题的重点应在A、B两个施工工序。经过进一步对大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温A、B施工工序的前120 m进行调查，并对影响原位保温一次验收合格率的质量缺陷每项随机抽取90个点进行数据分析(5项合计450个点)，统计结果见表2和表3。

表2 现状质量缺陷调查表

表3 现场质量缺陷统计表

根据大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温的前120 m存在的质量缺陷问题调查统计数据，绘制排列图如图3所示。

图3 排列图

由排列图可知，质量缺陷问题的主要症结在于外护管接口焊缝质量缺陷和聚氨酯发泡密度不足。对A、B施工工序的现状调查中共随机抽检了450个点，缺陷点数96个，合格点数354个，检测合格率为78.7%。

由外护管接口焊缝质量缺陷和聚氨酯发泡密度不足占A、B施工工序质量缺陷的77.1%，而A、B施工工序质量缺陷占全部施工工序质量缺陷的76.8%。假设主要症结能解决85%以上，则原位保温一次验收合格率可提高10.7%，那么大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温一次验收合格率可提高到89.42%。

3 原因分析

针对现场调查发现的主要症结，采用头脑风暴法， 按照“5M1E”六大因素分析原因，绘制关联图如图4所示。

图4 关联图

通过关联图分析共找出11个造成外护管接口焊缝质量缺陷和聚氨酯发泡密度不足的末端因素，制定了要因确认计划表，并进行论证分析。

4 要因确认

由关联图共找出11条末端因素，并根据末端因素逐一进行症结分析，确认是否为影响外护管接口焊缝质量缺陷、聚氨酯发泡密度不足的关键因素。

4.1 工人未进行岗前技能培训

经查阅班组人员培训考核资料，发现30人均参加过岗前培训，其中6名设备操作工人都有5年以上设备操作经验，并经过应知应会、设备操作、质量检查等方面的专业知识培训考核，成绩全部合格。通过检查得知，所有工人都经过培训，6名设备操作工人通过专业培训考核合格，5名焊接操作工人均可以熟练掌握热熔焊接操作要领，该因素不是造成外护管接口焊缝质量缺陷的主要原因。确认为非关键因素。

4.2 技术交底未落实到工人

查阅了技术交底情况，内容详细完整，可操作性强，30名工人均在交底记录上签字。通过考核发现，30名工人对交底内容基本掌握，5名热熔焊接操作工人均达到优良标准，且熟练掌握热熔焊机的焊接速度。技术交底未落实到工人不是外护管接口焊缝质量缺陷的主要原因。确认为非关键因素。

4.3 未建立奖罚制度

查阅项目所有规章制度，其中包括奖罚制度，奖罚措施明确，完全按照奖罚制度100%执行。管理制度完善，施工班组热情高涨，积极性很高，未建立奖罚制度不是造成外护管接口焊缝质量缺陷和管皮封堵端漏料的主要原因。确认为非关键因素。

4.4 焊缝接触面未清理干净

如果热熔连接面未清理干净，特别是存在油污的情况，热熔后在两熔接面局部形成隔离层，使两连接面不能紧密连接，造成熔接口漏水。按规定检查了外护管接口的热熔连接面的清理情况，并按规定做好记录。根据调查，焊接加热前，施工人员对每一道外护管接口的热熔连接面均采用干棉布沾工业酒精清洗干净，确认热熔连接面干净、干燥、无油才进行热熔焊接。焊缝接触面未清理干净不是造成外护管接口焊缝质量缺陷和聚氨酯发泡密度不足的主要原因。确认为非关键因素。

4.5 外护管加固材料伸缩变形大

根据调查统计数据发现，打包带伸长率合格率只有68%，需要更换新的符合要求材质的打包带。外护管加固材料伸缩变形大是造成聚氨酯发泡密度不足的主要原因。确认为关键因素。

4.6 固定打包带间距过大

根据调查统计数据发现，打包带间距合格率为100%，符合外护管加固要求。固定打包带间距过大不是造成聚氨酯发泡密度不足的主要原因。确认为非关键因素。

4.7 外护管封头结构不合理

根据调查统计数据发现，外护管封头处密封情况较差，发泡料渗漏较为严重，需要采取措施。经现场检查，外护管封头结构不合理是造成聚氨酯发泡密度不足的主要原因。确认为关键因素。

4.8 交流电源电压不稳定

安排电工分别对现场8时、10时、12时、14时、16时、18时6个时段电压进行检测，并对检查数据整理记录。根据调查统数据发现，测量时间段内，电压值100%在合格范围内，交流电源电压不稳定不是影响外护管接口焊缝质量缺陷的主要原因。确认为非关键因素。

4.9 测量钢尺没有校准

经翻阅钢尺检测报告，报告在规定期限内年检合格。根据调检测报告可以确定钢尺测量误差在规定范围内，测量钢尺未校准不是影响外护管接口焊缝质量缺陷的主要原因。确认为非关键因素。

4.10 高压发泡机参数设置错误

高压发泡机操作人员根据设备操作要求测试了高压发泡机的黑白料(聚醚多元醇和多次甲基多苯基多异氰酸酯)投料比例、注料时间等参数。经计算聚乙烯外护管一节安装长度为4 m，DN1200钢管外径为1 220 mm，高密度聚乙烯外护管直径为1 370 mm，聚氨酯密度≥60 kg/m3，则注料体积为：π(R2-r2)×L=3.14×[(1.37/2)2-(1 220/2)2]×4=1.22 m3，投料总量为1.22 m3×60 kg/m3=73.2 kg，如每秒投料为5 kg/s则发泡一节保温管需注料73.2 kg/(5 kg/s)=14.64 s，考虑损耗后注料时间设为15 s，黑白料按1∶1配比，则黑料和白料分别需要注料36.6 kg。将高压发泡机设置为单独投一种料，即1∶0和0∶1，则可测出15 s内黑料和白料的单独投料量，根据检测数据可以看出，高压发泡机投料量在规定允许范围，高压发泡机故障不是外护管接口焊缝质量缺陷和聚氨酯发泡密度不足的主要原因。确认为非关键因素。

4.11 室外环境温度变化影响

从早8:00至晚18:00，每隔2 h测量1次外护管皮表面的温度，室外环境温度变化影响着聚氨酯发泡料的膨胀率，温度过高会导致膨胀体积过大而涨裂外护管，根据现场调查发现，室外环境温度变化影响是外护管接口焊缝质量缺陷的主要原因。确认为关键因素。

5 制定对策及对策实施

从11个末端因素确定出3个关键因素，针对关键因素制定相关的对策，并采取了措施，最后确认是否满足目标要求。

5.1 针对外护管加固材料伸缩变形大的情况

采取对策及具体措施：更换强度更高的加固材料，通过对更换铁皮打包带操作进行技术交底和现场指导，拉紧打包带后锁紧固定扣的施工操作，由质量员负责检查固定好的打包带是否满足要求。

实施效果：通过现场测量得知，打包带更换后由实施前的平均伸长率0.82%降低为0.36%，达到打包带受力后的伸长率<0.5%的目标。

5.2 针对封头法兰结构不合理情况

采取对策及具体措施：厂家定制聚氨酯定型组合模具，对聚氨酯定型组合模具操作进行技术交底和现场指导聚氨酯定型组合模具的安装施工操作，由质量员负责抽检和质量验收工作。

实施效果：对策实施后，封头与管皮接触部位漏料情况明显减少，实施后的外护管封头渗漏合格率达到97.5%，不再有发泡料从封头处溢出，达到封头处轻微渗漏，渗漏率≤10%的目标要求。

5.3 针对室外环境温度变化情况

采取对策及具体措施：为将外护管表面温度控制在允许范围，及时调整施工时间，上午为7:00～11:00，下午为15:30～19:00；搭设遮阳棚，避免外护管材在阳光下暴嗮，使外护管表面温度控制在10～40 ℃。

实施效果：采取对策后外护管表面温度都在40 ℃以内，达到了外护管表面温度控制在允许范围内的目标要求。

5.4 效果检查

通过对对策实施后的大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温一次验收合格率进行检测，一次质量验收合格率从78%提升到90.8%，达到并超过了90%的预期效果。

6 结语

通过以大直径聚氨酯保温管沟槽内原位保温的施工控制，提升了一次验收合格率，施工人员及时总结施工经验，并以此为依据编制《大直径聚氨酯保温管保温层原位维修施工工法》，为今后类似的工程施工提供了指导性和操作参考性的资料。