關(guān)于長(zhǎng)輸管道焊接缺陷控制探討

1、    關(guān)于長(zhǎng)輸管道焊接缺陷控制探討    袁書(shū)杰【摘要】通過(guò)對(duì)長(zhǎng)輸管道所有焊接缺陷進(jìn)行分析，找出中焊接缺陷較多的部分進(jìn)行分析，從實(shí)際出發(fā)，對(duì)施工過(guò)程中的各質(zhì)量環(huán)節(jié)控制要素進(jìn)行討論，總結(jié)出相應(yīng)的控制預(yù)防措施，提高焊接一次合格率，減少焊接不合格焊口帶來(lái)的質(zhì)量成本增加。1前言近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，以及國(guó)際能源格局的深刻變化，石油天然氣低碳清潔能源越來(lái)越受到重視，為了適應(yīng)國(guó)內(nèi)國(guó)際形勢(shì)，我國(guó)天然氣管道建設(shè)仍將有突飛猛進(jìn)的發(fā)展，未來(lái)我國(guó)天然氣管道的管徑、壓力、鋼級(jí)將進(jìn)一步提升，焊接要求將越來(lái)越嚴(yán)格。長(zhǎng)輸管道一般具有野外作業(yè)，施工區(qū)域廣、地形復(fù)雜的特點(diǎn)，所

2、經(jīng)地區(qū)有平原、水網(wǎng)、沙漠、沼澤地及山地等。從施工角度來(lái)講，地形越復(fù)雜，焊接施工的難度越大，因此也更易出現(xiàn)各類焊接缺陷。如何控制長(zhǎng)輸管道焊接缺陷，是保證管道建設(shè)順利進(jìn)行和管道施工質(zhì)量的關(guān)鍵。本文就長(zhǎng)輸管道焊接缺陷控制進(jìn)行探討。2、長(zhǎng)輸管道焊接工藝介紹大口徑長(zhǎng)輸管道壁厚一般都在8mm以上，采用多層焊接。根焊和填充蓋面一般采用以下工藝：根焊只要采用手工焊、stt手工焊、全自動(dòng)焊、內(nèi)焊機(jī)多槍頭下向焊等；填充蓋面一般采用手工焊、半自動(dòng)焊和全自動(dòng)焊等。西氣東輸三線東段位于福建境內(nèi)，多數(shù)地段是山區(qū)丘陵，1016mm管徑主要采用的是纖維素焊條下向焊打底+自保藥芯半自動(dòng)下向焊填充蓋面以及stt手工下向焊打底+自

3、保藥芯半自動(dòng)下向焊填充蓋面；1219mm管徑主要采用的是低氫焊條上向焊打底+自保藥芯半自動(dòng)下向焊填充蓋面以及stt手工下向焊打底+自保藥芯半自動(dòng)下向焊填充蓋面。由于管徑大，輸送壓力高，因此所用鋼管都是用的是高強(qiáng)度鋼制作，鋼級(jí)都在x60以上，西氣東輸三線東段1219mm管徑采用x80鋼級(jí)鋼管，管道坡口采用雙v型坡口，1016mm管徑采用x70鋼級(jí)鋼管，管道坡口采用單v型坡口。3、焊接質(zhì)量常見(jiàn)缺陷分析焊接質(zhì)量缺陷種類很多，長(zhǎng)輸管道常見(jiàn)焊接缺陷有哪幾種？管道三公司西氣東輸三線東段項(xiàng)目部通過(guò)對(duì)已焊接完成的80km管線焊接質(zhì)量缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析出焊接缺陷主要有未融合、未焊透、氣孔、夾渣、燒穿和一些占比例

4、較少的焊接缺陷。要對(duì)管道焊接缺陷進(jìn)行控制，就必須對(duì)這些焊接缺陷的成因進(jìn)行分析，了解缺陷的成因后，再針對(duì)成因采取相應(yīng)的防范措施，從而控制管道焊接缺陷。3.1未熔合未熔合是指焊接時(shí)焊道與母材坡口、上層焊道與下層焊道之間沒(méi)有完全熔化結(jié)合形成的缺陷。未熔合一般分為坡口未熔合、根部未熔合和層間未熔合三種。未熔合是一種面積型缺陷，未熔合對(duì)承載面積的減小非常明顯，應(yīng)力集中比較嚴(yán)重，危害大，同時(shí)也大大降低力學(xué)強(qiáng)度，容易延伸為裂紋性缺陷，會(huì)導(dǎo)致焊縫破裂，尤其是連續(xù)性未焊透，危險(xiǎn)性更大。通過(guò)分析未熔合產(chǎn)生的主要原因有：1）焊接電流過(guò)小，熱量不足，焊接速度過(guò)快，使母材或先焊焊縫金屬未得到充分熔化就被熔化金屬敷蓋。2

5、）母材坡口或先焊的焊縫金屬表面有銹、氧化鐵、熔渣及臟物等未清除干凈，在焊接時(shí)由于溫度不夠，未能將其熔化而蓋上了熔化金屬而造成。3）起焊溫度低，先焊的焊縫開(kāi)始端未熔化，也會(huì)產(chǎn)生未熔合。4）焊接處位于下坡焊位置，母材未熔化時(shí)已被鐵水覆蓋5）產(chǎn)生弧偏吹現(xiàn)象。6）焊接時(shí)擺幅不到位，熔化的金屬流到未熔化表面上。7）焊接坡口太小以及焊口組對(duì)間隙太小，也會(huì)造成未熔合。未熔合產(chǎn)生原因找出來(lái)了，那么應(yīng)該采取哪些預(yù)防措施來(lái)減少或阻止未熔合的發(fā)生呢？管道三公司西三東項(xiàng)目部通過(guò)總結(jié)主要采用以下預(yù)防措施來(lái)控制未熔合焊接缺陷的發(fā)生：1）提高焊接電流，適度減小焊接速度。2）焊前徹底清除坡口及內(nèi)外表面25mm之內(nèi)的鐵銹等雜物

6、，顯出金屬光澤。3）按照焊接工藝規(guī)程預(yù)熱焊口，保持層間溫度，接頭處要打磨掉。4）適度減小焊接電流及焊接速度，采用斷續(xù)焊的方法進(jìn)行焊接。5）利用消磁機(jī)焊前管口進(jìn)行消磁，盡量用短弧小電流進(jìn)行焊接，調(diào)整焊接角度，使之偏向一側(cè)傾斜。6）焊接時(shí)調(diào)整運(yùn)條位置及方式，在坡口面上有瞬間停歇，焊絲在熔池的前沿，提高焊工技術(shù)。7）適度增大坡口或減小鈍邊，適度增大對(duì)口間隙。3.2未焊透未焊透是指母體金屬接頭處中間未完全熔合在一起，焊縫金屬?zèng)]有進(jìn)入接頭的根部造成的缺陷。未焊透減小了焊縫的有效截面積，使焊接接頭的強(qiáng)度下降，在未焊透的缺口和端部會(huì)形成應(yīng)力集中點(diǎn)，嚴(yán)重降低焊縫的疲勞強(qiáng)度，在焊接件承受載荷時(shí)容易導(dǎo)致開(kāi)裂。通過(guò)

7、分析未焊透產(chǎn)生的主要原因有：1） 焊接電流小而焊接速度太快，溫度上升不夠，電弧沖力被渣所阻擋，不能給與母材，是兩者未能完全熔合在一起。2） 焊條角度不當(dāng)。3） 對(duì)口間隙太小。4） 鈍邊太厚。5） 坡口加工不規(guī)范，角度太小。6） 管口除銹不徹底。未焊透產(chǎn)生原因找出來(lái)了，那么應(yīng)該采取哪些預(yù)防措施來(lái)減少或阻止未焊透缺陷的發(fā)生呢？管道三公司西三東項(xiàng)目部通過(guò)總結(jié)主要采用以下預(yù)防措施來(lái)控制未焊透焊接缺陷的發(fā)生：1） 適當(dāng)提高焊接電流，適度減小焊接速度，使焊接參數(shù)相匹配。2） 矯正焊條角度，焊工技師指導(dǎo)，努力提高焊接技術(shù)。3） 適當(dāng)加大對(duì)口間隙。4） 減小鈍邊厚度并盡量使焊道兩邊鈍邊厚度一致。5） 按照規(guī)范

8、要求的度數(shù)加工坡口。6） 保證管口除銹徹底，特別是砂輪機(jī)不易除銹的雙v型坡口。3.3氣孔焊接氣孔是指焊接時(shí)，熔池中的氣體未在金屬凝固前逸出，殘存于焊縫之中所形成的空穴。其形式有條形氣孔、密集氣孔、球形氣孔、柱狀氣孔等。焊接氣孔缺陷可減小焊縫有效截面而使接頭的機(jī)械強(qiáng)度下降，還可能造成應(yīng)力集中，成為焊縫裂源，危害也非常大。通過(guò)分析焊接氣孔產(chǎn)生的主要原因有：1） 坡口清理不徹底，鐵銹等內(nèi)含有結(jié)晶水。2） 管口沒(méi)有預(yù)熱或預(yù)熱溫度不夠，或?qū)娱g焊接間隔時(shí)間長(zhǎng)，層間溫度不夠，使焊接面含有水分。3） 低氫焊條沒(méi)有烘干或烘干不徹底，或天氣潮焊材存放保護(hù)措施不到位使焊材內(nèi)含有水分。4） 前層焊接時(shí)產(chǎn)生的氣孔或夾渣

9、等缺陷未清除就開(kāi)始下層焊接。5） 焊接手法有問(wèn)題，特別是起弧和收弧方法不正確。6） 焊接電流、電壓以及電弧過(guò)高或過(guò)低，焊接速度過(guò)快，參數(shù)不匹配。7） 保護(hù)氣體純度不夠或保護(hù)氣體流量過(guò)大或過(guò)小。焊接氣孔產(chǎn)生原因找出來(lái)了，那么應(yīng)該采取哪些預(yù)防措施來(lái)減少或阻止氣孔缺陷的發(fā)生呢？管道三公司西三東項(xiàng)目部通過(guò)總結(jié)主要采用以下預(yù)防措施來(lái)控制氣孔焊接缺陷的發(fā)生：1） 徹底清除管口鐵銹等雜物。2） 嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程要求的溫度進(jìn)行管口預(yù)熱，層間溫度不夠時(shí)進(jìn)行加熱。3） 低氫焊條嚴(yán)格按照廠家說(shuō)明進(jìn)行烘干和保存，焊絲做防潮保護(hù)。4） 前層焊接時(shí)產(chǎn)生的氣孔或夾渣等缺陷清理徹底，重點(diǎn)是焊接起弧和收弧部位，清理過(guò)程中要

10、防止出現(xiàn)深度溝槽等過(guò)度清理現(xiàn)象發(fā)生。5） 開(kāi)張焊工“傳、幫、帶”活動(dòng)，糾正部分焊工焊接手法問(wèn)題，提高焊工技術(shù)水平。6） 調(diào)整焊接參數(shù)，提高焊工技術(shù)水平。7） 使用純度符合要求的保護(hù)氣體，調(diào)整保護(hù)氣體流量大小。3.4夾渣夾渣是指殘留在焊縫當(dāng)中的熔渣，夾渣一般分為點(diǎn)狀?yuàn)A渣和條狀?yuàn)A渣兩種。夾渣對(duì)接頭的性能影響比較大，會(huì)降低焊縫的塑行和韌性，削弱焊縫的有效截面積，降低焊縫的力學(xué)性能，還會(huì)引起應(yīng)力集中，容易使焊接結(jié)構(gòu)在承載時(shí)產(chǎn)生裂紋遭受破壞。通過(guò)分析焊接夾渣產(chǎn)生的主要原因有：1） 焊接過(guò)程中層間清渣不干凈，或過(guò)度清渣使焊面產(chǎn)生深的溝槽。2） 焊接電流太小，焊接速度太快。3） 焊接過(guò)程中操作不當(dāng)，焊接角度

11、和擺動(dòng)方式未及時(shí)調(diào)整或調(diào)整不當(dāng)。焊接夾渣產(chǎn)生原因找出來(lái)了，那么應(yīng)該采取哪些預(yù)防措施來(lái)減少或阻止夾渣缺陷的發(fā)生呢？管道三公司西三東項(xiàng)目部通過(guò)總結(jié)主要采用以下預(yù)防措施來(lái)控制夾渣焊接缺陷的發(fā)生：1） 焊接過(guò)程中層間清渣請(qǐng)徹底，同時(shí)避免清渣過(guò)度產(chǎn)生較深的溝槽，盡量使焊面平整。2） 盡量用較大的焊接電流，降低焊接速度，必要時(shí)縮短電弧并增加電弧停留時(shí)間，使熔化金屬和熔渣得到充分加熱，易于熔渣浮出。3） 通過(guò)“傳、幫、帶”活動(dòng)提高焊接水平，根據(jù)熔化情況及焊接部位隨時(shí)調(diào)整焊接角度和擺動(dòng)方法。3.5燒穿燒穿是指部分熔化金屬?gòu)暮缚p背面漏出形成通洞的現(xiàn)象。燒穿會(huì)破壞焊縫外觀，發(fā)生燒穿焊接難以為繼，繼續(xù)焊接需要對(duì)穿孔

12、位置的熔渣進(jìn)行清理，同時(shí)還要修整適當(dāng)?shù)钠驴?。燒穿下面常有氣孔、夾渣、凹坑等缺陷，如果穿孔位置清理不徹底，燒穿下面產(chǎn)生的缺陷將會(huì)保存，給焊縫帶來(lái)若干質(zhì)量隱患。通過(guò)分析燒穿產(chǎn)生的主要原因有：1） 焊接電流太大，焊接速度過(guò)慢。2） 電流在焊縫某處停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。3） 間隙太大，鈍邊太小。焊接燒穿產(chǎn)生原因找出來(lái)了，那么應(yīng)該采取哪些預(yù)防措施來(lái)減少或阻止燒穿缺陷的發(fā)生呢？管道三公司西三東項(xiàng)目部通過(guò)總結(jié)主要采用以下預(yù)防措施來(lái)控制燒穿焊接缺陷的發(fā)生：1） 正確選擇焊接電流大小，掌握合適的焊接速度，不能太慢。2） 運(yùn)條應(yīng)均勻，避免電弧長(zhǎng)時(shí)間停留在一個(gè)位置。3） 提高管工組對(duì)以及修整坡口的水平，使對(duì)口間隙以及鈍邊厚度處在焊接工藝規(guī)程規(guī)定的范同時(shí)依據(jù)焊工意見(jiàn)及焊接參數(shù)調(diào)