管道焊接工藝評定的關(guān)鍵要素分析

王英

摘 要：近年來，隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，焊接技術(shù)在管道、鍋爐、壓力容器、建筑結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，對產(chǎn)品焊接質(zhì)量也提出了更高的要求。明確管道焊接工藝的關(guān)鍵要素并在焊接過程中強化應(yīng)用，對提高焊接質(zhì)量具有重要意義，本文主要對管道焊接工藝常用的幾種標準以及工藝評定的幾點要素進行分析。

關(guān)鍵詞：管道焊接；工藝評定；要素；標準

1.管道焊接工藝概述

管道焊接是指采用加熱或加壓的方式，采用一定的填充材料，使管道與焊接材料達到原子結(jié)合以實現(xiàn)二者牢固連接的一種加工方法。焊接技術(shù)具有成型方便、成本較低、便于實現(xiàn)機械化以及自動化生產(chǎn)等優(yōu)點，是現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域中一種非常重要的金屬連接技術(shù)。根據(jù)焊接過程特點的不同，焊接可以分為熔化焊、壓力焊、釬焊三大類，其在各領(lǐng)域有不同的應(yīng)用，其中最常用的是熔化焊。不同領(lǐng)域?qū)附庸に嚨囊笥兴煌瑢е铝烁鞣N不同種類的評定執(zhí)行標準應(yīng)勢而生，各種標準的選用較為混亂，焊接工藝可變參數(shù)較多，它們對焊接工藝的影響較大。因此，在焊接工藝評定中應(yīng)選用適合管道工程的標準，使其成為控制焊接質(zhì)量的有效手段；把握好焊接過程中關(guān)鍵參數(shù)的選取，從而保證焊接各環(huán)節(jié)的質(zhì)量。下面主要介紹JB4708標準、GB50236標準、蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程、SY/T4052標準以及SY/T4103標準等的應(yīng)用情況，在各項標準中焊接工藝要素包括：焊接方法的選用、焊接材料的要求、焊后熱處理方法以及試件和焊件的厚度要求等，由管道焊接標準及焊接關(guān)鍵要素要求來保證焊接工藝的質(zhì)量。

2.目前常用的管道焊接工藝評定標準

由于焊接工藝應(yīng)用范圍很廣，且各個不同的領(lǐng)域?qū)附訝顩r有不同的要求，焊接工藝評定并沒有一個統(tǒng)一的執(zhí)行標準，對焊接工作也常常根據(jù)其自身特征選擇適合的焊接工藝評定標準。因此，焊接工藝評定標準選擇的正確與否直接決定了管道連接是否良好，影響著工程質(zhì)量的好壞。在目前的管道焊接中，常用的焊接工藝評定標準有：GB50236-2011《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》、JB4708-2005《鋼制焊接壓力容器焊接工藝評定》、《蒸規(guī)》《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、SY/T0452-2012《石油天然氣金屬管道焊接工藝評定》、SY/T4103-2006《鋼制管道焊接及驗收》、TSGZ6002-2010《鋼制管道焊接及驗收》、NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》、TSG D0001-2009《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程工業(yè)管道》。

對焊接工藝進行評定是焊接工作的重要步驟，其最終目的是保證焊接的質(zhì)量，需要對多個方面的參數(shù)進行監(jiān)督、試驗，工作量一般比較大。在執(zhí)行的過程中，如果不能選擇正確的標準，或者盲目地選用多個標準進行評定，不僅會影響焊接工藝評定結(jié)果，還會造成人力、物力的浪費。為了更好、更高效率地完成焊接質(zhì)量的評定工作，一方面要掌握標準中規(guī)則的適用范圍，還要分析管道與焊件的結(jié)構(gòu)特點，考慮管道中流體性質(zhì)對管材焊接質(zhì)量的影響等。

根據(jù)不同焊接工件及管材的特征，在不同的焊接工作中通常選用不同的工藝評定標準。在鋼制壓力容器等的焊接工藝中通常采用JB4708標準；長輸管道通常對沖擊韌度有較高的要求，在施工中一般不采用SY/T4103標準；在壓力管道的焊接工藝評定中常采用SY/T0452標準；JB4708標準的評定規(guī)則內(nèi)容詳細、標準科學，也可用于長輸管道的焊接工藝評定。

3.管道焊接工藝評定中的重要因素

管道焊接是一道復雜的工藝流程，對其進行質(zhì)量評定的因素主要有接頭、焊接位置、焊后熱處理方法、試件及焊件的位置以及焊接方法類別等，根據(jù)其對焊接質(zhì)量的影響可分為重要因素、補加因素以及次要因素等。重要因素主要影響焊接接頭抗拉強度和抗彎強度；補加因素主要用于控制焊接接頭的沖擊韌度；次要因素是對所要求的力學性能影響不大的因素。當重要因素改變時，則需要重新編制焊接工藝指導書，明確焊接工作中的重要因素與次要因素、補加因素，這對把握焊接質(zhì)量具有很重要的作用。不同的工藝評定標準對各要素有不同的側(cè)重，下面主要介紹不同評定標準中管道焊接的幾個要素。

3.1焊接方法類別

焊接方法根據(jù)形成的接頭的狀態(tài)、熱源的性質(zhì)以及是否采用加壓的方法可以分為三大類：熔化焊、壓力焊、釬焊。其中，熔化焊是利用熱能將焊件接頭融化使其與焊接材料結(jié)為一體的焊接方法，包括氣焊、電弧焊、鋁熱焊等；壓力焊是通過加壓的方式完成焊接的方法，包括冷壓焊、擴散焊、電阻焊等；釬焊是通過采用比木材熔點低的金屬釬料，在加熱溫度介于釬料和母材熔點溫度之間時，使液態(tài)釬料填充接頭的間隙，實現(xiàn)與母材相互擴散從而完成焊接的方法，包括硬釬焊和軟釬焊等。

在不同的管道焊接評定標準中，對焊接方法有不同的要求和規(guī)范：GB50236標準對焊條電弧焊、埋弧焊、二氧化碳氣體保護焊等焊接方法有一定的使用要求；氣焊、烙化極氣體保護焊、鎢極氣體保護揮、電渣捍、耐蝕堆焊等在JB4708標準中有明確規(guī)定；在SY/T0452標準中通常有氣焊、熔化極氣體保護焊、鎢極氣體保護焊、自動及半自動自保護管狀藥芯焊絲焊等；SY/T4103主要對熔化極保護焊、藥芯焊絲自保護焊等做出相應(yīng)的規(guī)范。焊接方法的選擇決定了焊接工藝中的重要因素、補加因素和次要因素，也決定了焊接中的接頭形式、坡口形式、縫道的布置等。目前管道焊接多用氣體保護焊打底（氣體為二氧化碳、氬氣等），壁厚大的用焊條電弧焊層層蓋面，壁厚小的常用焊絲全氬弧焊，以提高效率。

3.2對鋼材的要求

焊接材料通常是指焊接時所消耗的材料，包括焊條、焊絲、氣體等，在管道焊接時根據(jù)焊接鋼材的性質(zhì)應(yīng)采用不同的焊接材料以保證焊接的的牢固程度。在不同的焊接工藝評定標準中對鋼材有不同的分類工藝標準，這里主要介紹鋼材分類及適用情況。GB50236標準將鋼材分為13類18組，碳素鋼與低合金鋼按照抗拉強度、使用溫度、Cr與Mo的含量進行分類分組；JB4708標準將鋼材分為8類15組，碳素鋼和合金鋼基本上按照抗拉強度進行分類；SY/T0452標準對鋼材的要求分類與GB50236類似；SY/T4103標準將碳素鋼與低合金鋼按照屈服強度分為3組，當組別發(fā)生變化時要重新進行分組。在各評定標準中，鋼材的分類依據(jù)不同，焊接材料的選擇需要考慮鋼材的一些力學性質(zhì)，并與管材的工作條件相結(jié)合，尤其是在管道中輸送一些具有一定腐蝕性、酸堿度、高溫高壓液體或者氣體時，需要綜合考慮焊接位置的強度要求，從而選擇合適的鋼材以及與之相適應(yīng)的焊接材料，保證管道運輸中的安全性。

對于大型的管道運輸工程，在正式投入建設(shè)之前必須要進行一定的焊接工藝評定試驗，焊接位置往往是應(yīng)力集中的部位或渦流沖擊的部位。因此，在進行評定試驗時要對這些位置進行拉伸、彎曲、沖擊試驗，還要檢測焊縫斷面是否焊透、焊接件與被焊接件的融合情況以及氣孔、夾渣的缺陷尺寸等，這些對于鋼材要求以及焊接材料的選擇具有一定的指導意義。

3.3焊后熱處理方法

焊后熱處理是焊接過程中一道非常重要的工序，對焊縫的閉合情況、焊接質(zhì)量的牢固狀況起著非常重要的作用。不同的管道焊接工藝評定標準對焊后熱處理方法也具有不同的要求：在GB50236標準中要求改變焊后熱處理種類則要重新評定，但就如何分類沒有給出明確的標準；JB4708標準將碳素鋼與合金鋼的焊后熱處理分為5類，并且對保溫溫度和保溫時間都有明確的規(guī)定和限制；SY/T0452標準與GB50236標準在焊后熱處理的要求方面相同；SY/T4103標準中未提及改變焊后熱處理種類要重新評定。

由于焊接會引起焊件的溫度分布不均勻，焊縫金屬熱脹冷縮，從而導致焊件具有一定的焊接殘余應(yīng)力，所以在焊接后必須采用一定的焊后熱處理手段消除殘余應(yīng)力的影響。焊后熱處理對金屬的抗拉強度、蠕變極限的影響由熱處理的溫度及時間決定，并隨著鋼種的不同影響焊縫金屬的沖擊韌性。在管道焊接中，應(yīng)根據(jù)管道鋼材的類型、焊接方法以及不同的應(yīng)力要求選擇合適的焊后熱處理方法。尤其鉻鉬鋼，掌握好焊后熱處理時間和溫度等，防止管道出現(xiàn)裂縫。通過焊后測試硬度可以檢查焊后熱處理的效果。

3.4試件及焊件的厚度

試件及焊件的厚度也是焊接工藝評定標準中重要的評定準則，二者厚度的大小及之間的關(guān)系直接影響焊接的牢固程度及管道強度。在各項標準中對時間與焊件厚度關(guān)系的要求有所不同，但都要求試件適用于焊件的范圍，按NB/T47014-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評定》能覆蓋厚度范圍。試件與焊件厚度的關(guān)系是焊接工藝評定的重要內(nèi)容，盡管各標準對二者的關(guān)系規(guī)定有一定的差異，但都是為保障焊接質(zhì)量而設(shè)定，一旦選定執(zhí)行標準，就要嚴格按照標準的規(guī)定進行設(shè)置，以確保管道焊接位置的強度、穩(wěn)定性等要求。

4.總結(jié)

管道焊接工藝在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用日益廣泛，嚴格進行管道焊接工藝評定，把握焊接工藝中的關(guān)鍵因素，仔細分析TSGZ6002-2010《特種設(shè)備焊接操作人員考核細則》對保證焊接質(zhì)量具有非常重要的意義。文章對國內(nèi)常用的幾種管道焊接工藝評定標準進行一定的分析和介紹，并對其公用評定要素、焊接方法、鋼材選擇、焊后熱處理以及焊件與試件的厚度關(guān)系進行了一定的介紹，希望對業(yè)內(nèi)管道焊接工藝評定要素的把握具有一定的指導作用。

參考文獻：

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