長輸管道焊接質(zhì)量控制策略研究獲獎科研報告

長輸管道焊接質(zhì)量控制策略研究獲獎科研報告摘

要：在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展背景下，對能源的需求也越來越大，因此長輸管道受到了越來越廣泛的重視，控制長輸管道在焊接時的質(zhì)量，能夠保證焊接科學(xué)、完善運(yùn)實施，促進(jìn)能源運(yùn)輸過程中可靠性與安全性的提升。因此對于長輸管道來講，應(yīng)給予其焊接質(zhì)量充分重視，運(yùn)用合理措施對其質(zhì)量進(jìn)行控制。

關(guān)鍵詞：長輸管道;焊接質(zhì)量;安全性

對于長輸管道來講，壁管厚和壓值高的主要原因在于運(yùn)輸物質(zhì)有一定特殊性，需管道不僅需具備加大口徑，也需能夠承受較高強(qiáng)度的壓力，這主要是由于管道運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)往往具有易燃性和易爆性，因此長輸管道在壁厚、壓值上需滿足要求[1]。

一、焊接工藝概述

長輸管道在進(jìn)行施工時，一般會將手工向下焊和半自動焊結(jié)合在一起，在條件良好情況下，可以運(yùn)用雙聯(lián)管工藝進(jìn)行焊接，在施工時如果受到多種因素影響與限制，使用半自動焊或者是自動焊不便時，可以運(yùn)用手工焊的方式，向下焊實際上屬于手工電弧焊工藝，管道在水平固定放置不動情況下，焊接熱源由頂部中心逐漸垂直向下進(jìn)行焊接。就當(dāng)前社會發(fā)展現(xiàn)狀來講，長輸管線在進(jìn)行施工過程中，向下焊工藝應(yīng)用比較廣泛，這一工藝和傳統(tǒng)方法相比，焊接速度更快，生產(chǎn)效率也相對較高[2]。一般情況下，向下焊往往會使用下向焊條，焊條為纖維素，這種焊條根部都比較飽滿，并且電弧整體吹力比較大，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻穿透，同時背面成型也比較美觀，具有良好抗風(fēng)能力，材料消耗不大。在運(yùn)用下向焊接過程中，為了使焊接質(zhì)量得到充分保證，焊接在正式實施之前，需清除坡口和坡口內(nèi)側(cè)外側(cè)二十五毫米范圍之內(nèi)的漆、油，避免出現(xiàn)夾層或者是裂紋方面的缺陷，除此之外，需修磨坡口，保證坡口鈍和角度符合焊接工藝具體要求以及實際設(shè)計參數(shù)。在打底焊完成之后，需使用砂輪將渣清除，并且將接頭點打平。清根過程中需將焊道清理成U型。在收弧過程中，需將熔池先填滿，然后在成形焊道上收弧，最后進(jìn)行熄弧工作。

二、焊接質(zhì)量影響因素

（一）施工流動性

長輸管道在建設(shè)過程中，施工點會受施工進(jìn)度影響不斷變化，因此施工具有一定流動性，而這種流動性會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響較大[3]。長輸管道在建設(shè)過程中和流水線生產(chǎn)有所不同，在進(jìn)行焊接質(zhì)量管理時往往難度比較大，而現(xiàn)場管理情況和管道質(zhì)量聯(lián)系緊密。

（二）地形地貌

長輸管道建設(shè)時往往需穿越的區(qū)域比較大，因此在建設(shè)過程中地形地貌有一定變化性，在焊接時需根據(jù)地形地貌選擇合適方法。如山區(qū)中自動焊技術(shù)難以發(fā)揮自身優(yōu)勢，可以在焊接時使用手工下向焊或者是自動焊向下焊相關(guān)技術(shù)促進(jìn)焊接效率的提升。如果處于地勢比較平坦的區(qū)域，則可以運(yùn)用全自動焊接方式，在保證工程進(jìn)度的同時使工作效率得到保證[3]?？傮w來講，地形不同對焊接技術(shù)的具體要求也往往會有所不同，因此需根據(jù)地形地勢選擇合適焊接技術(shù)。

（三）人文、自然、社會環(huán)境

濕度、溫度、風(fēng)雨、光照等都會對焊接質(zhì)量有所影響，因此施工過程中需對這些因素進(jìn)行全面、細(xì)致的考慮。同時焊接過程中，人文環(huán)境、社會環(huán)境也會影響焊接質(zhì)量。

三、焊接中常見的質(zhì)量缺陷

（一）夾渣

夾渣主要是指焊接時焊縫金屬當(dāng)中會有固體物質(zhì)殘留，物質(zhì)主要是來自于外部，焊接時運(yùn)用藥芯焊絲時，會有熔渣產(chǎn)生，熔渣會在焊縫表面覆蓋。熔渣如果在熔融時處于焊縫金屬中，便會形成夾渣，而這實際上屬于長輸管道焊接施工時的質(zhì)量缺陷，對焊接質(zhì)量會產(chǎn)生較大不良影響。一般來講，夾渣主要可以劃分為兩類，即條狀與單個，部分夾渣在外形上并不規(guī)則，部分夾渣為球狀，在夾渣影響下，焊縫質(zhì)量會有所削弱，甚至可能造成管道在長期使用過程中有裂紋出現(xiàn)[4]。夾渣的出現(xiàn)主要是受多種因素影響，如正式焊接之前沒有將焊道中的渣清理干凈;在運(yùn)條速度缺乏穩(wěn)定性的情況下，可能會有夾渣出現(xiàn);焊絲角度如果不夠恰當(dāng)，也會留有熔渣，進(jìn)而造成夾渣出現(xiàn);擺條幅度太寬也會出現(xiàn)夾渣;在運(yùn)條實際運(yùn)輸速度過快情況下，熔池也會有夾渣出現(xiàn)。

（二）氣孔

氣孔屬于長輸管道焊接中比較常見的問題，說明焊接存在一定質(zhì)量缺陷。一般情況下氣孔為橢圓形或者是圓形，內(nèi)壁光滑潔凈[5]。就氣孔來講，可能不僅存在于焊縫內(nèi)部，也可能出現(xiàn)在焊縫表面，或者是兩種不同氣孔一同存在。在焊接時，凹坑部分往往會釋放出一些氣體，如果半熔融熔渣對氣體進(jìn)行抑制，氣體就會被封閉于熔融金屬與熔渣之間，造成熔融金屬下凹問題的出現(xiàn)，金屬在凝固時，有氣孔或者是氣溝形成，而氣孔產(chǎn)生的原因主要包括這幾方面：首先，保護(hù)熔池或者是保護(hù)電弧的氣體流量相對不足，在此情況下有氣體產(chǎn)生。其次，保護(hù)氣體當(dāng)中有雜質(zhì)混入，或者是保護(hù)氣體出現(xiàn)了受潮問題，在這兩種情況下會產(chǎn)生氣孔。再次，電弧電壓過高或者是焊接過程中電流太大都會使焊接時有氣孔出現(xiàn)。最后，焊絲長度過長或者是焊絲表面、母材表面有雜質(zhì)存在，在這種情況下會有氣孔產(chǎn)生

（三）未焊透和未熔合

在進(jìn)行長輸管道焊接時，未焊透和未熔合屬于比較常見的問題。未熔合主要是指在焊接時，上下層焊道、母材坡口與焊道沒有進(jìn)行完全熔合。未焊透主要指在根部沒有得到熔合，這是由于長輸管道在施工時往往會運(yùn)用單面焊的方式，在此情況下，未焊透和未熔合方面的存在的缺陷就比較常見。未焊透會在較大程度上影響焊道效果，使焊道截面面積有效減少，并且受開口性缺陷的影響，會造成應(yīng)力集中問題，進(jìn)而使管道受到破壞[6]。在管道承壓較高或者是在下溝作業(yè)時，如果未焊透問題比較嚴(yán)重，可能會焊道會順著未焊透處出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。而未焊透以及未熔合出現(xiàn)的主要原因在于坡口加工缺乏規(guī)范性，間隙不夠或者是角度過小，也可能是受鈍邊太厚影響。在層邊過度清理的情況下，會導(dǎo)致坡口變寬，并且造成溝槽的出現(xiàn)，進(jìn)而產(chǎn)生未焊透問題。最后，在焊接手法缺乏穩(wěn)定性的情況下，也會出現(xiàn)未焊透和未熔合的情況。

四、長輸管道焊接質(zhì)量控制策略

（一）施工人員

施工人員往往對施工質(zhì)量有比較直接的影響，因此對于焊接管道受壓元件焊工來講，需掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識以及操作技能，在考試合格后方能上崗工作，并需獲得質(zhì)量技術(shù)相關(guān)監(jiān)督部門下發(fā)的合格證書，在證書有效期從事焊接工作，焊接人員不能在無證情況下進(jìn)行焊接工作[7]。管工需負(fù)責(zé)質(zhì)量與管口組，使管口在表面質(zhì)量上得到充分保證，將對口間隙、破口尺寸以及錯邊量控制在合理范圍內(nèi)，并且針對未焊接錯邊的實際長度進(jìn)行單獨質(zhì)量評級。最后，質(zhì)檢人員需對焊接質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，將存在的問題及時發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用適當(dāng)措施糾正問題。并對質(zhì)量信息進(jìn)行及時反饋，避免有不合格產(chǎn)品出現(xiàn)，焊接組工作人員需將焊接質(zhì)量作為工作重心，盡量將自身本職工作做好。

（二）焊接材料

對于長輸管道來講，使用的壓力管道元件主要有焊材、鋼管法蘭、管件以及閥門等等，在進(jìn)行管道元件采購時，需保證元件具有制造許可證，并且材料需上的標(biāo)記需做到清晰、完整、牢固，質(zhì)量證書和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符，內(nèi)容上相對齊全。除此之外，質(zhì)量證書上規(guī)格、品種以及批號需和實物之間保持一致[8]。壓力管道材料以及輔助材料需在檢驗合格之后，由材料質(zhì)控工程師進(jìn)行驗證。這種方式的運(yùn)用能夠避免沒有經(jīng)過驗證的元件投入使用，防止緊急放行問題的出現(xiàn)，材料在不合格情況下便不能投入到使用中。除此之外，材料在保管、存放、運(yùn)輸、吊裝過程中應(yīng)盡量保證其不受損傷。

（三）焊接設(shè)備與檢驗儀器

在焊接時，使用的儀器主要有手弧焊機(jī)、自動焊機(jī)、焊縫熱處理、焊條烘干等相關(guān)設(shè)備等等，這些設(shè)備的運(yùn)用能夠使焊接質(zhì)量得到充分保證，因此儀器在使用時需具備確保焊接實際質(zhì)量的過程能力。對于檢驗儀器、檢驗儀表來講，這些儀器都需保證合格，并且在有效期中使用，如電壓表、電流表、溫濕度儀、焊口檢驗尺、紅外測溫儀、風(fēng)速儀等等。

（四）焊接工藝

在焊接過程中，需嚴(yán)格遵循焊接時的具體施工方案以及作業(yè)指導(dǎo)書，在評定焊接工藝的數(shù)量、內(nèi)容時，需使其覆蓋各種焊接工況，其中包括聯(lián)頭、線路、返修、爬坡工段、壁厚[9]。焊接方面的作業(yè)指導(dǎo)書在制定時需將焊接工藝作為依據(jù)，作業(yè)指導(dǎo)書當(dāng)中的工藝參數(shù)需在工藝評定范圍當(dāng)中，并且指導(dǎo)書需由技術(shù)人員向著施工班組進(jìn)行交底。在交底時內(nèi)容主要有檢驗方法、工藝參數(shù)、工藝流程、焊接環(huán)境、使用安全、質(zhì)量要求等等。

（五）焊接環(huán)境

長輸管道在焊接時，焊接工作往往是在戶外進(jìn)行，環(huán)境會對焊接質(zhì)量造成較大影響，因此在環(huán)境出現(xiàn)問題時，需運(yùn)用有效措施進(jìn)行防護(hù)，避免環(huán)境對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。需進(jìn)行防護(hù)的天氣主要有這幾方面：首先，如果遇到雨雪天氣，在沒有完善措施進(jìn)行保護(hù)的情況下不能進(jìn)行焊接。其次，如果使用氣體對焊接進(jìn)行保護(hù)時，風(fēng)速在大于每秒兩米的情況下不能進(jìn)行焊接。再次，當(dāng)空氣濕度高于百分之九十時不能進(jìn)行焊接。最后，當(dāng)環(huán)境整體溫度不符合焊接工藝實際要求時不能焊接。

（六）質(zhì)量檢驗

長輸管道在進(jìn)行焊接過程中，要想使管口質(zhì)量得到充分保證，就需注重管口表面的實際質(zhì)量，對其坡口尺寸進(jìn)行檢查，并檢查對口間隙，針對錯邊量進(jìn)行嚴(yán)格要求與控制，將這部分內(nèi)容控制和合理范圍內(nèi)。對于檢測標(biāo)準(zhǔn)來講，需將未焊接、錯邊等缺陷概念重點提出，對未焊接、錯邊進(jìn)行質(zhì)量評級，在相關(guān)問題出現(xiàn)情況下，返修則比較困難。在對其進(jìn)行檢查時，首先需對坡口角度、坡口表面、錯邊量等進(jìn)行檢查，并查看這些方面是否和施工工藝中規(guī)定的具體參數(shù)相符。在焊接結(jié)束之后，質(zhì)檢工作人員需檢查焊縫外觀，在發(fā)現(xiàn)問題之后需進(jìn)行及時反饋和處理。

（七）焊縫返修

對于長輸管道在焊接時出現(xiàn)的焊縫來講，針對同一部位問題，需根據(jù)相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格執(zhí)行允許返修次數(shù)，在返修時需由專業(yè)人員進(jìn)行處理，具體實施時需對產(chǎn)生問題的原因進(jìn)行分析，然后編制與之對應(yīng)的返修工藝，并且對返修工藝進(jìn)行審批，焊縫在進(jìn)行返修時，需將返修工藝具體要求作為依據(jù)，針對返修后的結(jié)果進(jìn)行無損檢