長輸管道焊接施工中常見的問題探討

1、長輸管道焊接施工中常見的問題探討摘要：焊接過程的質(zhì)量管理對(duì)保證長輸管道工程的安裝起著重要的作用。為此，控制長輸管道工程中的焊接質(zhì)量是管道安裝質(zhì)量控制的關(guān)鍵。本文主要結(jié)合焊接工藝及實(shí)踐。并分析了長輸管線環(huán)焊縫焊接缺陷的產(chǎn)生原因, 并且提出了應(yīng)當(dāng)采取的防止措施。關(guān)鍵詞：長輸管道；焊接；質(zhì)量缺陷；處理措施1長輸管線焊接常用焊接方法長輸管線常用焊接方法有焊條電弧焊、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊、熔化極氣體保護(hù)焊(STT半自動(dòng)焊和CRC 全自動(dòng)焊 等3種方式。例如“西氣東輸”二線工程在西段地區(qū)因地勢(shì)比較平坦采用CRC 全自動(dòng)焊施工較多。在地形復(fù)雜的地區(qū)(如水網(wǎng)、丘陵、 山地等 多采用焊條電弧焊和半自動(dòng)焊方法施

2、工。2 油氣管道焊接工藝規(guī)程油氣長輸管道壁厚一般都大于等于8mm ，采用多層焊接。打底和填充蓋面通常采用兩種焊接工藝，目前應(yīng)用最廣的就是纖維素焊條下向焊打底+半自動(dòng)藥芯焊絲自保護(hù)下向焊填充蓋面，所用鋼管由高碳鋼制作，鋼級(jí)在X60以上，西氣東輸二線工程更 是在全國第一次采用X80鋼。3 焊道存在的質(zhì)量缺陷問題分析焊接質(zhì)量缺陷的種類很多，在不同的標(biāo)準(zhǔn)中也有不同的分類方法。在此將長輸管道施工與焊道檢測(cè)方式緊密結(jié)合，列出在實(shí)際焊接過程中出現(xiàn)較為頻繁的五種質(zhì)量缺陷。3.1咬邊咬邊即通常所說的焊道咬肉，主要是由于在焊接過程中熔敷金屬未能蓋住母材的坡口，在焊道邊緣留下的低于母材的缺口。淺短的咬邊可以不作處理

3、，但過深的咬邊會(huì)對(duì)焊道力學(xué)性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。咬邊將減少母材的有效截面積，在咬邊處引起應(yīng)力集中，降低接頭強(qiáng)度，特別是低合金高強(qiáng)鋼的焊接，另外咬邊的邊緣組織被淬硬，易引起裂紋。預(yù)防措施：調(diào)整好焊接參數(shù)，避免電流太大、電弧過長、電弧力不集中而導(dǎo)致熔池熔敷不到位；調(diào)整焊條或焊絲的傾斜角度，以防出現(xiàn)偏吹等情況；操作手法要穩(wěn)，運(yùn)條的擺動(dòng)要到位。3.2夾渣夾渣是指焊縫中存在的熔渣、鐵銹或其他物質(zhì)，在焊道根部、層間均可能存在，最常見的就是層間夾渣。夾渣形狀不同，大小不一，其中危害最大的就是呈尖銳形的夾渣，影響焊道的塑性，尤其是在焊道受拉應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中。預(yù)防措施：多層焊時(shí)，焊絲、焊條等產(chǎn)生的熔渣要清

4、理干凈，避免熔渣埋入焊道；避免焊接電流較小，導(dǎo)致熔渣不能充分融化而浮出熔池；如果坡口太小或上層焊道與坡口間形成了夾角，熔渣因不能充分融化而浮出熔池。3.3 未焊透在長輸管線焊接施工中，主要用于根焊的焊接方法是焊條電弧焊和STT 半自動(dòng)焊。未焊透產(chǎn)生的主要原因有：根部間隙過小、鈍邊過大、坡口角度偏小、焊接電流過小、焊接速度過快、操作時(shí)焊條或焊絲偏離坡口中心線或焊條角度不正確等。3.4未熔合未熔合在長輸管線焊接中主要分為側(cè)壁未熔合和層間未熔合二種。側(cè)壁未熔合是由于焊絲擺動(dòng)不到位或者擺動(dòng)雖然到位，但焊絲停留時(shí)間短，且未使坡口兩側(cè)完全熔化而造成的。層間未熔合主要是由于焊接電流過小或焊接速度過快而造成的

5、。 如CRC 全自動(dòng)焊工藝在焊接1 219 mml8.4 rnln的X80鋼管時(shí)，熱焊施工時(shí)焊接速度應(yīng)保持在1.31.4m min 。填充焊、蓋面焊在0.40.5 mmin 時(shí)，就不容易產(chǎn)生未熔合缺陷。 圖1 CRC全自動(dòng)焊時(shí)易產(chǎn)生側(cè)壁未熔臺(tái)的部位CRC 全自動(dòng)焊時(shí)主要容易產(chǎn)生側(cè)壁未熔合。往往在熱焊完成后的第一遍填充焊時(shí)最容易產(chǎn)生側(cè)壁未熔合(圖1 。其主要原因是焊縫坡口角度發(fā)生了變化，使得坡口面受到的熱量減少，以致于坡口面的熔化量減少而產(chǎn)生側(cè)壁未熔合缺陷。除此之外，CRC 焊時(shí)在層與層之間還會(huì)產(chǎn)生層間未熔合，特別是在第一次填充焊時(shí)。因CRC 焊是前后配臵的雙焊槍同時(shí)焊接，在二層填充金屬之間容易

6、出現(xiàn)層間未熔合，如圖2所示。產(chǎn)生的原因主要有焊槍參數(shù)未調(diào)整好以及在操作過程中焊接速度過快等。 圖2 CRC全自動(dòng)焊時(shí)易產(chǎn)生層間未熔臺(tái)的部位3.5氣孔氣孔一般是由于熔池中的氣體在熔化金屬凝固時(shí)沒有逸出所形成的。其形式有條形氣孔、密集氣孔、球形氣孔、柱狀氣孔等。氣孔缺陷中除了一些深度很深的柱孔和面積很大的圓形氣孔外，其他氣孔的危害性都較小，甚至還有止裂傾向。預(yù)防措施：施焊前，焊材、坡口要清理干凈，不能有鐵銹、油污等，同時(shí)要避免焊材受潮；調(diào)整好焊接電壓、電流；焊接速度不要太快；氣體保護(hù)焊時(shí)保護(hù)氣流量不能過大或過小。3.6 裂紋裂紋是焊接中危害性最大的一種缺陷，主要有結(jié)晶裂紋、液化裂紋、延遲裂紋，由于

7、其有延伸性，在焊道存在內(nèi)應(yīng)力的情況下裂紋會(huì)一直延伸擴(kuò)展，直至焊道破壞為止。因此在長輸管道的施工中，裂紋缺陷是不允許存在的，通常也不允許返修，必須割口重焊。在管道施工中，裂紋的產(chǎn)生基本都是由于工藝規(guī)程執(zhí)行不到位、外部應(yīng)力太大等情況造成的。預(yù)防措施：選用抗裂性好的鋼材制作鋼管，合理選擇焊接材料及烘干，嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定的要求施工，以確保焊縫的組織結(jié)構(gòu)塑性和韌性；嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行預(yù)熱，冬季施t 時(shí)應(yīng)采取保溫措施，必要時(shí)進(jìn)行熱處理或焊后加熱；嚴(yán)格控制組對(duì)應(yīng)力，盡量不使用外對(duì)口器進(jìn)行強(qiáng)制組對(duì)。尤其是在管道進(jìn)行連死頭時(shí)，切不可采用千斤頂、吊管機(jī)上提、挖掘機(jī)下壓等來調(diào)節(jié)對(duì)口間隙的強(qiáng)力組對(duì)方式。 4 焊

8、道缺陷的返修處理焊接工序完成后，施丁機(jī)組進(jìn)行焊縫外觀的自檢，合格后向檢測(cè)公司進(jìn)行無損檢測(cè)申請(qǐng)(檢測(cè)方式是X 射線檢測(cè)和超聲波檢測(cè) 。檢測(cè)完成后，合格的焊口進(jìn)行防腐補(bǔ)口處理，不合格的焊口進(jìn)行返修處理。返修方法是按照射線檢測(cè)底片位臵在焊道上 進(jìn)行標(biāo)記，然后采用角向磨光機(jī)將焊縫打開，找到缺陷后磨除，然后補(bǔ)焊。 5 焊接缺陷處理措施針對(duì)長輸管線焊接施工中容易產(chǎn)生的焊接缺陷。在焊接操作時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下事項(xiàng)：5.1組對(duì)前應(yīng)將坡口兩側(cè)母材各不小于25 mm寬的范圍內(nèi)的油污、鐵銹、油漆及毛刺等清理干凈。5.2填充焊若采用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊時(shí)，根焊道厚度要保持在34 mm,可防止半自動(dòng)焊接時(shí)燒穿的可能性。5.

9、3 采用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊進(jìn)行填充焊時(shí)，每層焊接結(jié)束后要清理干凈熔渣、飛濺及表面缺陷等。將焊道打磨成兩側(cè)稍高，中間略低的形狀，可防止夾渣的產(chǎn)生。另外。在焊接時(shí)焊絲的伸出長不要過長，這樣可以防止產(chǎn)生氣孔。5.4 CRC全自動(dòng)焊接時(shí)，應(yīng)隨時(shí)注意軌道是否松動(dòng)，盡量保證焊槍對(duì)準(zhǔn)焊縫中心，以減小側(cè)壁未熔合的可能性；填充焊時(shí)，注意觀察坡口兩側(cè)的熔合情況，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整；在立焊位臵焊接時(shí)。要調(diào)整好焊接速度，以防止產(chǎn)生層間未熔合。5.5 在進(jìn)行氣體保護(hù)焊時(shí)。一定要注意風(fēng)速對(duì)焊接質(zhì)量的影響。特別要防止側(cè)向 風(fēng)吹向焊接區(qū)，焊接時(shí)最好采用防風(fēng)棚進(jìn)行防護(hù)。 5.6 焊接環(huán)境的要求:在雨雪天氣、 大氣相對(duì)濕度90、

10、自然環(huán)境溫度低于5時(shí)， 若無有效的防護(hù)措施，不應(yīng)施焊。 6 管道焊接質(zhì)量檢驗(yàn)方法 油氣長輸管道運(yùn)行壓力較高，為確保管道使用壽命和運(yùn)行安全，必須對(duì)焊道的施 工質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，以確保管道不會(huì)在運(yùn)行中泄露、爆裂等導(dǎo)致輸送介質(zhì)外泄，造成 經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。 在管道焊接、無損檢測(cè)完成后，管道質(zhì)量的最后一道檢驗(yàn)工序就是壓力試驗(yàn)。試 壓一般分段進(jìn)行， 按照最低點(diǎn)壓力不超過管道屈服強(qiáng)度的90， 最高點(diǎn)壓力達(dá)到設(shè)計(jì) 壓力的要求進(jìn)行試壓分段。 由于長輸管道輸送壓力都比較高，通常為安全起見，試壓介質(zhì)采用潔凈水。水壓 試驗(yàn)時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性試驗(yàn)。輸氣管道按照地區(qū)等級(jí)不同強(qiáng)度試驗(yàn)壓力也不 同，一般四級(jí)地區(qū)要求達(dá)到設(shè)

11、計(jì)壓力的1.5倍。輸油管道要求強(qiáng)度試壓壓力達(dá)到設(shè)計(jì) 壓力的1.25倍。 7 焊接質(zhì)量總體控制 質(zhì)量控制因素主要可以歸納為：(1人員設(shè)備因素；(2材料因素；(3環(huán)境因素；(4 工藝因素。由于管道施工前的焊接工藝都經(jīng)過嚴(yán)格制訂，并通過了多種檢驗(yàn)手段的 檢定，因此施工中產(chǎn)生的質(zhì)量問題一般都是由前三個(gè)方面導(dǎo)致的。 7.1施工人員的控制 在任何施工質(zhì)量控制過程中“人”是第一要素，在焊接質(zhì)量控制中也同樣如此。 從事壓力管道受壓元件焊接的焊工，必須通過基本知識(shí)和操作技能考試合格后，取 得質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門頒發(fā)的焊工合格證，而且在有效期內(nèi)才能進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目的焊接 工作。 施工企業(yè)必須與焊工簽訂勞動(dòng)合同。堅(jiān)決杜絕無

12、證人員從事焊接工作。焊接機(jī) 組所有人員都磐須圍繞保證焊接質(zhì)量這個(gè)中心，盡心、盡責(zé)、盡力做好本崗位工作。 另外，質(zhì)檢員要起到嚴(yán)格把關(guān)的作用。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)給予糾正，及時(shí)反饋質(zhì) 量信息，防止不合格品發(fā)生。 7.2 材料因素 焊接材料是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素。如某公司在某輸氣管道的施工中，由于材 料員不負(fù)責(zé)，誤將已受潮的半自動(dòng)焊絲發(fā)于施工機(jī)組使用，導(dǎo)致該機(jī)組在當(dāng)日焊接 中連續(xù)地在熱焊層發(fā)現(xiàn)氣孔。幸好機(jī)組質(zhì)檢員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，檢查填充焊工的焊絲時(shí)發(fā) 現(xiàn)問題，才未造成大的質(zhì)量事故。 7.3 焊接環(huán)境控制 焊接環(huán)境是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。當(dāng)施焊環(huán)境出現(xiàn)下列任何一種情況，且無有效 防護(hù)措施時(shí)，禁止施焊。雨雪天氣；氣體保護(hù)焊，風(fēng)速大于2ms；大氣相對(duì) 濕度大干90：低氫型焊條電弧焊，風(fēng)速大于5ms；酸性焊條電弧焊，風(fēng)速大 于8ms；自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊，風(fēng)速大于8ms；環(huán)境溫度低于焊接工藝 規(guī)程中規(guī)定的溫度。 8 結(jié)