論鋼質(zhì)壓力管道焊接質(zhì)量控制

1、高級職務(wù)工程系列專業(yè)論文論鋼質(zhì)壓力管道焊接質(zhì)量控制目 錄1管道焊縫質(zhì)量缺陷的分類：12幾類重要焊縫質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因：22.1未焊透：22.2氣孔：22.3裂紋：23管道材料和焊接材料進場檢驗措施：23.1對材料質(zhì)量證明文件進行檢查：33.2材料外觀質(zhì)量檢驗：33.2.1實測實量檢驗：33.2.2對管材、管件的材料性能和化學(xué)成分抽樣復(fù)檢：34管道焊接過程控制措施：34.1焊接施工工藝控制：34.1.1制定焊接施工工藝：34.1.2對焊接工藝進行評定：44.1.3焊接工藝卡管理：54.2焊工的資格和能力核查：54.2.1焊工合格證書的考試合格項目：54.2.2焊工合格證檢驗、審批的有效期限：54

2、.3管道焊接操作過程控制：54.3.1管道切割下料檢查：54.3.2坡口加工的控制：54.3.3管道組對控制：64.3.4焊接設(shè)備和工器具檢查：64.3.5焊接施工環(huán)境檢查：64.3.6對焊接操作進行巡檢：64.3.7惰性氣體保護措施檢查：74.3.8焊前預(yù)熱和焊后熱處理控制：74.3.9對某些特殊介質(zhì)的管道焊接應(yīng)有針對性的控制措施：74.3.10焊縫標(biāo)識檢查：74.3.11焊接技術(shù)資料核查：75焊接質(zhì)量檢驗控制措施：85.1焊接質(zhì)量檢驗結(jié)果的認(rèn)定：85.2焊縫表面質(zhì)量檢驗控制措施：85.2.1采用目測和焊接檢測尺實測的方式檢驗外觀質(zhì)量：85.2.2滲透檢驗：85.2.3磁粉檢驗：85.3焊縫

3、內(nèi)部質(zhì)量無損探傷檢驗控制措施：85.3.1無損探傷檢驗方法：85.3.2射線透照檢測控制要點：95.3.3超聲檢測控制要點：95.3.4無損檢測其他方面的要求：10論鋼質(zhì)壓力管道焊接質(zhì)量控制張平科江蘇中核華緯工程設(shè)計研究有限公司摘要： 本文主要通過對鋼質(zhì)壓力管道焊縫質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因進行分析，論述了如何針對焊接過程、焊接質(zhì)量檢驗兩方面采取控制措施，從而實現(xiàn)管道焊接施工質(zhì)量控制的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：鋼質(zhì)壓力管道 焊接質(zhì)量控制 焊縫質(zhì)量缺陷 焊接過程控制 焊接質(zhì)量檢驗引言：工業(yè)建設(shè)項目鋼質(zhì)壓力管道（以下均簡稱為管道）通常采用焊接方式連接，因此，焊接是管道安裝中最關(guān)鍵、最重要的一道工序。影響管道焊接質(zhì)量的因

4、素較多，主要有管材和焊材的質(zhì)量、焊工的資格和操作能力、焊接施工工藝和操作過程等。管道焊接質(zhì)量控制有幾個重要環(huán)節(jié)：材料質(zhì)量控制、焊接過程控制、焊接質(zhì)量檢驗。材料質(zhì)量控制是首要前提，焊接過程控制、焊接質(zhì)量檢驗是必要條件。如果忽略了過程控制，僅靠最終檢驗的手段來控制，管道焊接質(zhì)量容易產(chǎn)生隱患。因為大多數(shù)管道焊縫質(zhì)量檢驗不是進行100%檢驗，而是按規(guī)范規(guī)定抽取一定比例檢驗，未抽檢到的焊縫的質(zhì)量存在不合格的可能性。管道焊接質(zhì)量必須重點針對這三個環(huán)節(jié)采取控制措施。1 管道焊縫質(zhì)量缺陷的分類： 焊縫質(zhì)量缺陷分表面質(zhì)量缺陷和內(nèi)部質(zhì)量缺陷兩類。 焊縫表面質(zhì)量缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、焊瘤、未焊透

5、、根部收縮、余高過大、外觀成形凹凸不平、角焊縫厚度不足或焊腳不對稱情況等。 焊縫內(nèi)部質(zhì)量缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透等。 幾種焊縫表面和內(nèi)部質(zhì)量缺陷示意見圖1：圖1 焊縫表面和內(nèi)部質(zhì)量缺陷2 幾類重要焊縫質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因：2.1 未焊透： 電流強度不夠，運條速度太快； 管道組對時，坡口的鈍邊太厚或間隙太?。?焊條角度不對以及電弧偏吹； 焊件散熱速度太快使焊融金屬迅速冷卻。2.2 氣孔： 熔化金屬冷卻太快，氣體來不及從焊縫中逸出：如風(fēng)速過大、溫度較低，或者焊工操作技術(shù)不良，運條速度太快，使焊肉很薄，冷卻過快，氣體來不及從焊縫中逸出； 電弧太長或太短。電弧太長使空氣浸入熔池，太短則

6、阻礙氣體外逸； 焊條受潮； 焊件及焊條上沾有油漆、油污等，受熱后放出氣體浸入熔池； 基本金屬及焊條化學(xué)成分不當(dāng)，含碳?xì)膺^多，所含的合金成分使鐵水發(fā)粘，使熔渣粘度太大，阻礙氣體外逸；2.3 裂紋： 焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)。碳及合金成分（鉻、鉬、錳）含量多，以及含磷、硫，促使產(chǎn)生裂紋； 對于可淬性高的鋼，焊接措施不當(dāng)，如未進行預(yù)熱或退火等； 管道組對不正確，如焊低碳鋼時坡口小，間隙小，導(dǎo)致填充金屬少，強度低，焊縫冷卻快，應(yīng)力較大，以致產(chǎn)生裂紋； 點焊處尺寸較小，受外力或焊接應(yīng)力作用而破裂； 其他具有尖角的缺陷（如針狀氣孔、咬邊、未焊透等）未檢查并及時修復(fù)，由于應(yīng)力作用而發(fā)展成裂紋。3 管道材料和焊接

7、材料進場檢驗措施：管材和焊材直接決定了管道焊接質(zhì)量，各生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，材料進場前的運輸、保管等環(huán)節(jié)也會使材料的質(zhì)量受到影響。做好管材和焊材進場檢驗是管道焊接過程質(zhì)量控制的首要環(huán)節(jié)。材料檢驗的內(nèi)容主要有以下幾方面：3.1 對材料質(zhì)量證明文件進行檢查： 檢查生產(chǎn)廠家名稱、出廠合格證、生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量證明書、產(chǎn)品標(biāo)識。 管材質(zhì)量證明書件主要應(yīng)有名稱、規(guī)格、型號、數(shù)量、鋼號、爐號或生產(chǎn)批號、化學(xué)成分，以及抗拉強度、屈服點、延長率、壓扁、彎曲、水壓試驗結(jié)果等機械和力學(xué)性能、工藝性能、晶間腐蝕、金相試驗、熱處理和探傷結(jié)果等內(nèi)容。 焊材質(zhì)量證明書主要應(yīng)有名稱、類別、牌號、規(guī)格、批

8、號、熔敷金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能、外觀檢驗和抽樣焊接檢驗結(jié)果等。3.2 材料外觀質(zhì)量檢驗：主要檢驗管材、管件的表面銹蝕情況和焊縫，焊條藥皮有無脫落、受潮、開裂等情況，焊條或焊絲表面潔凈度。實測實量檢驗：主要檢測管材和管件的壁厚、外徑的尺寸是否與設(shè)計選定的材料標(biāo)準(zhǔn)系列相符，管口橢圓度等偏差值是否滿足材料規(guī)范要求。對管材、管件的材料性能和化學(xué)成分抽樣復(fù)檢：一般出現(xiàn)以下情況時，需要對管材、管件的材料性能和化學(xué)成分進行抽樣復(fù)檢： 到貨的管材、管件實物標(biāo)識不清或與質(zhì)量證明文件不符，或?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量證明文件中的特性數(shù)據(jù)或檢驗結(jié)果有異議，供貨方應(yīng)按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)作驗證性檢驗或追溯到產(chǎn)品制造單位。 國家規(guī)范有明確規(guī)定的

9、，如合金鋼管道組成件應(yīng)采用光譜分析或其他方法對材質(zhì)進行復(fù)查，并應(yīng)做標(biāo)記。4 管道焊接過程控制措施：焊接過程控制主要從焊接施工工藝、焊工資格和能力、焊接操作過程三方面入手。4.1 焊接施工工藝控制：制定焊接施工工藝： 焊條、焊絲及焊劑的選用，應(yīng)根據(jù)焊接接頭兩側(cè)母材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接接頭的抗裂性、焊前預(yù)熱、焊后熱處理使用條件及施工條件等因素確定； 焊接工藝應(yīng)明確管道母材的類別號和組別號、焊接接頭形式及簡圖、適用此焊接工藝的管道直徑和壁厚范圍、焊接位置和焊接方向、焊接方法和機械化程度、焊接材料的類別、焊接電流和電壓、焊接速度、保護氣體、預(yù)熱或焊后熱處理方法、環(huán)境溫度和濕度、風(fēng)速的要求等方面。

10、對焊接工藝進行評定：每種管道焊接施工前，必須有相適應(yīng)的焊接工藝評定，經(jīng)評定合格的焊接工藝才可作為工程焊接施工的依據(jù)。焊接工藝評定必須符合GB50236-98現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范及其他有關(guān)焊接規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，應(yīng)根據(jù)管材的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接性能、母材的厚度等進行分類，然后確定相應(yīng)的焊接施工工藝，再選擇相應(yīng)的母材、焊材進行焊接，并對焊接接頭進行外觀檢查、射線照相檢驗、力學(xué)性能試驗，以及金相組織、抗腐蝕、硬度等方面的檢驗、試驗和評定。例如：某化工項目的高壓蒸汽管線分為兩段，廠內(nèi)管段的材質(zhì)為1.25Cr0.5Mo，規(guī)格為325*47，廠外的管段的材質(zhì)為10CrMo910，規(guī)格

11、為273*28。廠內(nèi)、廠外管段分別由兩家單位施工，廠外管段先施工完，廠內(nèi)管段再與其對接。對這兩類異種鋼的焊接，廠內(nèi)管段的施工單位未施工過，因此要進行焊接工藝評定。但由于廠內(nèi)管段的管材價格較高，圖紙設(shè)計共17米，采購時未留余量，現(xiàn)場沒有多余管材用于焊接工藝評定。根據(jù)石油化工異種鋼焊接規(guī)程SH/T3526-2004表1和附錄表A.1中查得， 1.25Cr0.5Mo和10CrMo910分別屬于類鋼的第1組和第2組，焊接規(guī)程第4.2.1.1條規(guī)定：“當(dāng)重要因素不變時，同類不同組的異種母材接頭中高組別材料已評定合格時，可不重新評定”。因此，可采用10CrMo910管材作為母材，進行同種鋼材焊接工藝評定，

12、替代這兩類異種鋼材的焊接工藝評定。另外， GB50236-98規(guī)范第4.2.9條規(guī)定：“評定合格的焊接工藝其厚度的認(rèn)可范圍最大為母材厚度的1.5倍”，第4.2.11條的規(guī)定：“評定合格的焊接工藝可用于不等厚對接焊件，但焊件兩側(cè)母材的厚度都應(yīng)在評定厚度的認(rèn)可范圍內(nèi)”。由于該工程所用的10CrMo910管材壁厚為28mm，若將其作為母材，其焊接工藝所認(rèn)可的最大厚度僅為42mm，而廠內(nèi)管段的管材壁厚為47 mm，因此，必須選用厚度更大的管材作為焊接工藝評定的母材。經(jīng)與生產(chǎn)廠家聯(lián)系，確定采用規(guī)格為323.9*32的10CrMo910管材進行焊接工藝評定。評定合格后，采用了該焊接工藝進行施工。焊接工藝卡

13、管理：對于工程中各類焊接管道，均應(yīng)根據(jù)焊接工藝評定編制焊接工藝卡，作為焊工、管工實際焊接作業(yè)的指導(dǎo)和依據(jù)。4.2 焊工的資格和能力核查：焊工屬于特殊工種，必須對焊工合格證書進行審查，以確認(rèn)焊工是否具有焊接操作的資格和能力，主要應(yīng)核查兩個方面：焊工合格證書的考試合格項目：焊工具有了合格證書，并不代表可以焊接所有的管道，只有“考試合格項目”適用范圍以內(nèi)的管道，該焊工才能進行焊接操作。例如：某焊工的資格證書中考試合格項目代號為：GTAW-5G-4/90-02，表示該焊工考試合格的項目為：壁厚為4mm、外徑為90 mm的20#鋼管對接焊縫水平固定試件，背面不加襯墊，焊接方法為手工鎢極氬弧焊。根據(jù)鍋爐壓

14、力窗口壓力管道焊工考試與管理規(guī)則第十八條第（二）款的規(guī)定，該焊工可以進行焊接操作的項目為：壁厚8mm，且外徑76 mm的20#鋼管對接焊縫，手工鎢極氬弧焊。在此范圍以外的管道及不同的焊接方法，必須另行考試合格后才能進行焊接操作。焊工合格證檢驗、審批的有效期限：焊接施工屬于實際操作工種，若焊工長期未進行實際操作，焊接能力則會下降，影響焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。焊工合格證必須經(jīng)定期檢驗有效，才允許焊工繼續(xù)作業(yè)。4.3 管道焊接操作過程控制：主要是對管道切割下料、管口和坡口加工、管口清理、組對、點焊和正式焊接的電流、電壓、焊接環(huán)境等方面進行檢查。檢查手段基本以巡檢為主。管道切割下料檢查：主要控制管口平面與管道

15、軸線的垂直度，另外注意不銹鋼、合金鋼管道的切割工器具不得與碳鋼類材料混用，防止造成滲碳銹蝕。坡口加工的控制：主要應(yīng)控制坡口角度、坡口的形式和細(xì)部尺寸等。管道對焊接頭的坡口形式主要有型、V型、U型、X型、雙V型等，見圖2：管道組對控制：主要根據(jù)焊接工藝卡的要求檢查管口組對的間隙、平直度、錯邊量等，防止焊縫出現(xiàn)未焊透、焊瘤過大、焊縫寬度不合格等質(zhì)量問題。焊接設(shè)備和工器具檢查：主要檢查焊接設(shè)備的焊接性能和安全運行狀況。焊接設(shè)備主要應(yīng)滿足以下條件：有合適的引弧電壓、良好的調(diào)節(jié)電流的功能和足夠的功率；電壓能迅速適應(yīng)電弧長度的變動、從短路到開路的變化時間短，以保證焊接過程穩(wěn)定；短路電流不應(yīng)太大。圖2 管道

16、對焊接頭的坡口形式焊接施工環(huán)境檢查：主要是針對預(yù)制場地及施工現(xiàn)場的濕度、風(fēng)速、清潔狀況等焊接環(huán)境進行檢查，如相對濕度應(yīng)90%。，風(fēng)速應(yīng)8m/s（氣體保護焊應(yīng)2m/s），若不符合焊接工藝的要求時，應(yīng)停止焊接施工或采取保證措施再施焊。 對焊接操作進行巡檢：主要檢查焊工焊接時各項技術(shù)參數(shù)是否嚴(yán)格按焊接工藝卡執(zhí)行。主要核查實際焊接操作的電壓、電流、焊接速度、焊條擺動、點固焊和打底焊方法、焊道層數(shù)及各層的焊接方法、清根、層間清理等，并對使用的焊條或焊絲的型號、規(guī)格和烘干、保溫、防潮、防污染等情況進行巡查。惰性氣體保護措施檢查： 惰性氣體保護焊主要檢查焊縫是否按焊接工藝要求采取了充氣保護措施，并檢查惰性氣

17、體的純度是否滿足焊接工藝的要求。 對于設(shè)計或規(guī)范未要求進行射線無損探傷的不銹鋼、合金鋼管道，更要重視打底焊防氧化的保護措施（內(nèi)壁充氬氣或使用藥芯焊絲），保證焊縫根部的焊接質(zhì)量。焊前預(yù)熱和焊后熱處理控制：焊前預(yù)熱和焊后熱處理必須制定相應(yīng)的熱處理技術(shù)措施，主要應(yīng)根據(jù)鋼材的化學(xué)成分、厚度、焊接形式、焊接方法、焊接材料及環(huán)境溫度等因素，明確加熱的方式（如感應(yīng)加熱，火焰、電阻爐、紅外線輻射加熱等）、溫度、范圍和加熱速度，以及焊后維持恒溫的時間和冷卻降溫的速度。在熱處理過程中對其進行檢查并記錄。對某些特殊介質(zhì)的管道焊接應(yīng)有針對性的控制措施：不同項目的工藝介質(zhì)各不相同，有的管道介質(zhì)比較特殊，焊接質(zhì)量對介質(zhì)的

18、產(chǎn)品質(zhì)量會產(chǎn)生影響。因此，焊接過程控制還應(yīng)根據(jù)管道介質(zhì)的特性制定相應(yīng)的措施。例如：某化工項目的PTA是粉狀固態(tài)物質(zhì)，切片是顆粒狀固體，兩者均采用脈沖氣相輸送方式，輸送時容易出現(xiàn)堵塞，切片容易因磨損出現(xiàn)過多的粉塵，影響產(chǎn)品的質(zhì)量等級，脈沖式氣相輸送使管道有較大的振動等。因此，管道焊接質(zhì)量控制首先要保證焊縫的強度，咬邊、未焊透、未融合、裂紋等缺陷必須嚴(yán)格控制。如管道對焊時，應(yīng)控制內(nèi)壁的光滑度、焊瘤和錯邊量；套環(huán)焊或翻邊法蘭連接時，還應(yīng)控制管口加工組對間隙、錯邊量等。焊縫標(biāo)識檢查：管道焊縫施焊完成并檢查后，應(yīng)及時在焊縫附近做焊縫標(biāo)識并記錄。焊縫標(biāo)識的主要內(nèi)容有焊口編號、焊接日期、焊工代號、固定焊口標(biāo)

19、記、表面質(zhì)量檢驗結(jié)果、內(nèi)部質(zhì)量無損檢測結(jié)果及標(biāo)記、焊縫返修標(biāo)識，以及管段編號和管材標(biāo)識等。各項標(biāo)識應(yīng)與焊接技術(shù)資料相符，不能有錯漏。焊接技術(shù)資料核查： 焊接技術(shù)資料主要有焊接施工記錄、焊縫隙表面質(zhì)量檢驗記錄、焊縫無損探傷檢測記錄、焊縫位置單線圖； 主要核查資料的真實性、準(zhǔn)確性、完整性、可追溯性，以及相互之間有無矛盾和錯漏，必要時應(yīng)與現(xiàn)場的管道焊縫及其標(biāo)識進行核對； 統(tǒng)計有關(guān)數(shù)據(jù)是否符合設(shè)計和規(guī)范要求：應(yīng)對每名焊工施焊的每種管道的施焊結(jié)果分別統(tǒng)計，其主要內(nèi)容有：管段焊縫總數(shù)、焊縫檢測等級、數(shù)量及比例（活動焊口和固定焊口應(yīng)分別統(tǒng)計）、返修數(shù)量和次數(shù)及加倍抽查的數(shù)量等。5 焊接質(zhì)量檢驗控制措施：管道

20、焊接質(zhì)量檢驗通常分三步進行：首先是焊縫表面質(zhì)量檢驗，然后是焊縫內(nèi)部質(zhì)量無損探傷檢驗，最后是管道系統(tǒng)壓力試驗。本文只對前兩步檢驗手段進行論述。5.1 焊接質(zhì)量檢驗結(jié)果的認(rèn)定： 焊接表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量檢驗結(jié)果，必須達(dá)到設(shè)計和施工驗收規(guī)范要求的等級，才能認(rèn)定為合格。 焊縫缺陷判定及質(zhì)量等級評定應(yīng)符合GB50236-98及JB/T4730的有關(guān)規(guī)定。5.2 焊縫表面質(zhì)量檢驗控制措施：采用目測和焊接檢測尺實測的方式檢驗外觀質(zhì)量：主要檢查焊縫表面的裂紋、氣孔、夾渣、咬邊、未焊透、焊瘤、根部收縮、余高、焊縫外觀成形、角焊縫厚度、角焊縫焊腳對稱情況等。滲透檢驗：主要是在焊縫表面噴涂滲透檢測劑，通過顯示的跡痕，

21、判定焊縫的缺陷，主要有著色法和熒光法兩種。磁粉檢驗：主要是在焊縫表面施加磁粉，對焊件進行磁化，通過顯示的磁痕，判定焊縫的缺陷。主要有干磁粉法、濕磁粉法、熒光和非熒光磁粉法。5.3 焊縫內(nèi)部質(zhì)量無損探傷檢驗控制措施：無損探傷檢驗方法：焊縫內(nèi)部質(zhì)量無損探傷檢驗方法主要有射線透照檢測和超聲檢測。射線透照檢測比較直觀并能保留檢驗記錄，是最常用的檢測方法。射線透照檢測控制要點： 射線透照檢測主要是采用射線或射線對焊縫進行透照，通過底片上的影像所反應(yīng)的缺陷性質(zhì)、尺寸、數(shù)量和密集程度，判定焊縫的質(zhì)量等級。缺陷性質(zhì)通常分為裂紋、未熔合、未焊透、圓形缺陷和條形缺陷五類。 焊縫的質(zhì)量等級可劃分為、四級。若焊縫中各

22、類缺陷評定的質(zhì)量級別不同時，以質(zhì)量最差的級別作為焊縫綜合評定級別。 射線透照檢測前焊縫表面質(zhì)量應(yīng)經(jīng)外觀檢查合格，表面的不規(guī)則狀態(tài)在底片上的圖像應(yīng)不掩蓋焊縫中的缺陷或與之混淆，否則應(yīng)做適當(dāng)處理。 根據(jù)射線檢測技術(shù)的靈敏度，分為A級（低）、AB級（中）、B級（高）三級，一般應(yīng)采用AB級檢測技術(shù)。對特殊材料、焊接工藝制作的對焊接頭，可采用B級。 根據(jù)透照的管材厚度、檢測需達(dá)到的靈敏度，檢查所選膠片的象質(zhì)計靈敏度、黑度等質(zhì)量是否符合JB/T4730規(guī)定的要求，以確保檢測技術(shù)的靈敏度符合要求。 應(yīng)根據(jù)需要檢測的材料厚度和透照質(zhì)量等級，按JB/T4730中的規(guī)定選擇合適的射線能量（即射線源）及其與管道焊縫表面的距離和位置。 管道焊縫透照常采用外透法，應(yīng)根據(jù)管道外徑（周長）、射線源與管道的距離及發(fā)出的射線角度，計算底片應(yīng)使用的張數(shù)。 管道焊縫透照部位應(yīng)有透照標(biāo)記，主要包括底片中心標(biāo)記、搭接標(biāo)記及識別標(biāo)記（包括管段編號、焊縫編號、透照部位編號和日期等）和返修標(biāo)記。 檢查膠片沖洗處理、評片室的環(huán)境狀況是否整潔、安靜、有合適的亮度，以保證膠片沖洗質(zhì)量和評片的準(zhǔn)確性。超聲檢測控制要點： 超聲檢測主要是通過探傷儀的探頭在掃描焊縫區(qū)域時發(fā)出超聲波，觀察探傷儀顯示的最大反射波的波高，并與對比試塊的“距離波幅”曲線