淺談預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)熱水管道焊接及超聲波無損探傷技術(shù)

1、淺談預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)熱水管道焊接及超聲波無損探傷技術(shù)摘要：簡要介紹了直埋敷設(shè)應(yīng)用概況。對直埋敷設(shè)熱水管道焊接、常見缺陷及防止措施、超聲波探傷等方面做了積極探索。關(guān)鍵詞：直埋敷設(shè)技術(shù)；焊接工藝；常見缺陷及防止措施；超聲波探傷技術(shù)引言：隨著我國城市集中供熱的飛速發(fā)展，預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)以其占地少、施工速度快、造價低、保溫效果好、熱損失小、使用壽命長等優(yōu)點，逐步得到供暖行業(yè)的認(rèn)可并普及應(yīng)用。而由于城市地下線路繁雜，施工作業(yè)面小，且管網(wǎng)施工多為固定焊口，增加了焊工的操作難度，并且很容易造成氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、弧坑、裂紋等焊接缺陷，因此對管網(wǎng)的焊接工藝提出了較高的要求。通過強(qiáng)化焊接工藝管理及焊

2、接質(zhì)量控制，并采用超聲波探傷技術(shù)對管道進(jìn)行無損檢測，確保了供熱管網(wǎng)的質(zhì)量和安全。 直埋敷設(shè)技術(shù)應(yīng)用 預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)技術(shù)早在20世紀(jì)60年代末在北歐國家率先應(yīng)用和發(fā)展，于20世紀(jì)80年代引入我國，經(jīng)過多年的應(yīng)用與發(fā)展，熱水管道直埋敷設(shè)在設(shè)計、施工、驗收等方面，得到了逐步完善。二十余年的應(yīng)用證明，供熱管道直埋敷設(shè)具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，目前已成為我國城市熱力管網(wǎng)工程的主要敷設(shè)方式之一。 直埋敷設(shè)管道的焊接 直埋敷設(shè)供熱管道材質(zhì)為Q235B碳素結(jié)構(gòu)鋼。管道焊接采用手工電弧焊單面焊雙面成型。單面焊雙面成型技術(shù)是采用普通焊條，在不需要任何輔助措施條件下，只是坡口根部在進(jìn)行組裝定位焊時，應(yīng)按焊接

3、的不同操作手法留出不同的間隙，在坡口的正面進(jìn)行焊接，就會在坡口的正、背兩面都得到均勻整齊、成形良好、符合質(zhì)量要求的焊縫。單面焊雙面成型一般有斷弧焊和連弧焊兩種焊法，前者電弧時滅時燃，靠調(diào)節(jié)電弧燃、滅時間的長短來控制熔池的溫度。因為工藝參數(shù)選擇范圍較寬易于掌握，是目前電焊工普遍采用的一種方法。連弧焊接方法操作難度大，應(yīng)用較少。單面焊雙面成型焊接電源采用直流弧焊電源，直流弧焊電源電弧穩(wěn)定、柔順、飛濺少。用直流弧焊機(jī)焊接時，由于受到焊接回路中所產(chǎn)生電磁力的作用而容易產(chǎn)生電弧偏吹（磁偏吹）。通過改變接地線位置或減小焊接電流及改變焊條角度，能夠減弱磁偏吹的影響。焊條常用3.2E4303結(jié)構(gòu)鋼焊條，采用直

4、流反接，反接時電弧比正接穩(wěn)定。焊條在使用前要進(jìn)行烘干，E4303焊條屬于酸性焊條，焊前烘焙溫度150保溫 2 小時。焊接電流一般取焊條直徑的3555倍，平焊時，可選用較大電流進(jìn)行焊接；立焊時，為了避免金屬從熔池中流出，電流應(yīng)比平焊減少1015；而仰焊則要減少1520。 2.1焊前準(zhǔn)備 管子焊接前應(yīng)進(jìn)行全面的清理，除去焊端坡口表面內(nèi)外20左右范圍內(nèi)的鐵銹、泥土、油脂、毛刺等。檢查管端的端面垂直度，斷面不圓的要進(jìn)行整圓處理。 2.2坡口加工 管壁厚度小于4mm 的管道焊接時可不開坡口，但焊接時兩管之間應(yīng)留有12 mm的間隙。當(dāng)管壁厚度大于等于4時，焊接前應(yīng)將管端加工成坡口，以避免焊縫不實，出現(xiàn)焊不

5、透現(xiàn)象。常采用V形坡口，坡口角度6070用角向打磨機(jī)將坡口磨光，并用銼刀銼出適當(dāng)?shù)拟g邊，鈍邊一般為0.51。 2.3對口與焊接 對口時應(yīng)多轉(zhuǎn)幾次管子，使錯口的偏差值不大于管壁厚度的10%，且不大于1并保證對口間隙均勻。管壁厚度45，對口間隙取2；管壁厚度610，對口間隙取23；管壁厚度大于10，對口間隙取34。管子對好口后，要先用點焊固定，點焊不少于三處，定位焊縫長1015，高度為24且不超過管壁厚度的三分之二。點焊后經(jīng)檢查調(diào)直無偏差時再進(jìn)行正式焊接。管子在焊接時應(yīng)墊牢，凡是可以轉(zhuǎn)動的管子都應(yīng)采用轉(zhuǎn)動焊接，以減少固定焊接中的仰焊，這樣可以提高焊接速度和保證焊接質(zhì)量。對于壁厚小于6的管道，可用底

6、層和加強(qiáng)層兩層焊接；管壁厚度6以上時應(yīng)用增加中間層的三層焊接。多層焊縫的焊接起點應(yīng)相互錯開3040，每層焊縫厚度不超過34，兩相鄰管道的焊縫間距應(yīng)大于管徑，且不得小于200。焊縫距彎管起彎點不應(yīng)小于管子外徑，且不得小于100。焊接完畢應(yīng)自然冷卻，不得用水驟冷。 在施工現(xiàn)場，不帶墊圈的V型坡口對接焊比較普遍。焊法有兩種：一種是分兩半焊接，另一種是順著管子圓周焊接。其中兩半焊接法應(yīng)用廣泛，它是沿垂直中心線將管子截面分成相等的兩半，各進(jìn)行仰、立、平、三種位置的焊接，在仰焊及平焊處形成兩個接頭，此法能保證鐵水和熔渣很好地分離，透度比較容易控制。仰焊接頭時，由于起焊處容易產(chǎn)生氣孔、未焊透等缺陷，故接頭時

7、應(yīng)把起焊處的原焊縫用電弧割去一部分（約10長），這樣既割除了可能有缺陷的焊縫，而且形成緩坡形割槽，也便于接頭。平焊接頭時先修理接頭處，使成一緩坡形；選用適中的電流值，當(dāng)運條至立平焊位置時，焊條前傾，保持頂弧焊，并稍作橫向擺動；當(dāng)距接頭處尚有35間隙，即將封閉時，絕不可滅弧。接頭封閉的時候，需把焊條向里稍微壓一下，此時，可聽到電弧打穿根部而產(chǎn)生的“啪喇”聲，并且在接頭處來回擺動以延長停留時間，從而保證充分的熔合。熄弧之前，必須填滿熔池，而后將電弧引致坡口一側(cè)熄滅。管道焊接完成后，要進(jìn)行檢查。焊縫表面應(yīng)平整，寬度、高度均勻一致，并有完整的加強(qiáng)面。焊縫高度不得大于該管道壁厚的30%，且小于或等于5；

8、焊縫寬度應(yīng)焊出坡口邊緣23。焊縫所在處不得開孔或安裝分支連接管，焊縫及熱影響區(qū)表面應(yīng)無氣孔、夾渣、未熔合、未焊透、弧坑、裂紋、咬邊等缺陷。 常見缺陷及防止措施 表面氣孔 ：表面氣孔指焊接熔池中的氣體在熔池冷卻過程中未能充分逸出，而殘留在焊縫金屬中形成孔穴。產(chǎn)生原因是熔化金屬冷卻太快，焊條藥皮太薄或受潮，電弧長度不當(dāng)。 防止措施：使用抗氣體強(qiáng)的酸性焊條，焊接前仔細(xì)清除焊件焊縫兩側(cè)的油污、鐵銹、氧化皮，焊條不能受潮，焊接速度電流要適中，盡量采用短弧焊接。 夾渣：夾渣是指殘留在焊縫中的非金屬夾雜物。主要原因焊接電流過小，焊接速度過快，使熔池凝固過快，夾渣物來不及浮出。運條不正確使鐵水與熔渣混合阻礙熔

9、渣上浮，多層焊焊時清渣不干凈，焊件坡口角度過小。 防止措施：清理母材坡口及其附近表面的臟物、氧化渣，徹底清理前一焊道的熔渣，防止其它夾渣混入。選擇中等的焊接電流，使熔池達(dá)到一定溫度，防止焊縫金屬冷卻過快，以使熔渣充分浮出。始終保持熔池清晰可見，促進(jìn)熔渣與鐵水有良好的分離，采用工藝性能良好的焊條。 未熔合：未熔合指焊縫與母材之間未完全熔合在一起，或焊層間未熔合在一起。產(chǎn)生的原因是焊接電流過小，焊接速度過快，電弧過長，熔池偏于一側(cè)，或由于底層銹跡，熔渣未清除干凈等原因造成的。 防止措施：采用較大的焊接電流,正確地進(jìn)行施焊操作, 注意坡口兩側(cè)及焊層間熔渣和污物的清理，注意運條時焊條角度的調(diào)整，使熔合

10、均勻且熔透。 未焊透：未焊透指焊接時接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因是坡口形式不正確，坡口角度或?qū)陂g隙過小，鈍邊過大，焊接電流過小，焊條擺動過快，焊縫表面有污跡等。 防止措施：選擇合適的坡口形式，控制接頭坡口尺寸，徹底清理焊根，選擇適當(dāng)?shù)暮附与娏骱秃附铀俣?。管道對接接頭組對間隙，一般應(yīng)與焊條直徑相等。 弧坑：弧坑是指焊縫收尾處產(chǎn)生的低于基本金屬表面的凹坑。主要原因是電流過小，焊條擺動過快，焊條填入量過少。 防止措施：收弧時，電弧不要突然熄滅，焊條在熔池處短時間停留，有足夠的熔化金屬填滿熔池。 表面裂紋：產(chǎn)生的原因是焊條的化學(xué)成分與母材金屬成分不符或由于熱應(yīng)力集中，冷卻過快，焊縫有硫、磷等雜

11、質(zhì)。 防止措施：控制焊縫中的碳、硫、磷的含量，焊前對焊件整體或局部進(jìn)行預(yù)熱，焊后緩冷，減小焊接結(jié)構(gòu)的剛性，控制焊縫成形。 咬邊：咬邊是指沿著焊池的母材位置產(chǎn)生的溝槽或凹陷。產(chǎn)生的原因是由于工件被熔化去一定深度，填充金屬未能及時填充造成的。當(dāng)電流過大，電弧拉得過長，焊條角度不當(dāng)都容易產(chǎn)生咬邊。尤其是平角焊、立焊、仰焊、橫焊時咬邊是一種常見缺陷。咬邊深度應(yīng)小于0.5，且每道焊縫的咬邊長度不得大于該焊縫總長的10%。 防止措施：電流和焊速要適當(dāng)，電弧不要太長，焊條角度和運條方法要正確。 延遲裂紋：延遲裂紋是由于塑性儲備、應(yīng)力狀態(tài)以及焊縫金屬中氫含量等綜合作用而產(chǎn)生的焊接裂紋。 防止措施：焊前烘干焊條

12、，減少氫的來源，采用低氫型焊條，焊前預(yù)熱，降低焊接接頭的冷卻速度，焊接后立即對焊件進(jìn)行加熱或保溫，使氫逸出，適當(dāng)提高焊接電流，減慢焊接速度，防止形成脆硬組織，采用合理的焊接順序，盡量減少焊接應(yīng)力。 4、超聲波探傷技術(shù)的應(yīng)用。 超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時，在界面邊緣發(fā)生反射的特點來檢查缺陷的一種方法。超聲波探傷以其探傷距離大、探傷裝置體積小、重量輕、便于攜帶、檢測速度快、檢測費用低等優(yōu)勢，得到越來越多的應(yīng)用。管道環(huán)焊縫從不同側(cè)面探測時，如果只有一側(cè)有回波，或者從不同側(cè)面探測得到的回波幅度相差很大，這樣的回波基本上是干擾波而不是傷波。反之，從兩側(cè)探測得到的回波都比較大，二者相差不大，基本上是傷波。管道焊口經(jīng)無損檢驗不合格時，應(yīng)該對該焊工焊接的焊口在原規(guī)定檢驗比例基礎(chǔ)上加倍抽檢，其中不合格部位必須返修，返修后仍按原規(guī)定方法進(jìn)行探傷，仍有不合格時，應(yīng)取消該焊工的焊接資格，對取消焊接資格的焊工所焊的全部焊縫應(yīng)進(jìn)行無損探傷檢驗。對于冷裂敏感的材料如低合金高強(qiáng)鋼，焊后24小時以后才能進(jìn)行無損檢測，原因是低合金高強(qiáng)鋼容易產(chǎn)生延遲裂紋，延遲裂紋是冷裂紋的一種，它不是在焊接過程中產(chǎn)生的，而是在焊后延續(xù)一段時間