淺談壓力管道焊接缺陷的控制

【摘 要】影響管道焊接質(zhì)量的因素較多，主要有管材和焊材的質(zhì)量、焊工的資格和操作能力、焊接施工工藝和操作過程等。管道焊接質(zhì)量控制有幾個重要環(huán)節(jié)：材料質(zhì)量控制、焊接過程控制、焊接質(zhì)量檢驗。壓力管道與鍋爐同屬特種設(shè)備，我們應(yīng)有實現(xiàn)國家安全的保障意識。本文探討了壓力管道焊接缺陷的成因及控制措施。

【關(guān)鍵詞】壓力管道；焊接缺陷；夾渣；氣孔；裂紋

1.和壓力管道焊接缺陷有關(guān)的因素

壓力管道構(gòu)件當中最為薄弱的環(huán)節(jié)就是焊接點，每一個焊接點都關(guān)系到整個壓力管道對壓力的承載能力。因此如果壓力管道的焊接點存在著缺陷，則很容易產(chǎn)生泄漏的問題以至于引發(fā)事故。在焊接當中產(chǎn)生的主要問題有以下幾點：裂痕、焊接不徹底、焊接面沒有融合、焊接面咬邊、焊接面夾渣、焊接面出現(xiàn)大量氣孔等嚴重問題。這些問題一般用肉眼無法觀察出來，存在于整個金屬基體當中，使得整個金屬面被割裂，最終產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，在介質(zhì)內(nèi)壓的作用力下對以上缺陷進行壓力施加，使得基桿逐漸開裂，并慢慢發(fā)展成為宏觀意義上的裂紋，最終對管道內(nèi)壁進行貫穿，直接導(dǎo)致泄露以及爆炸的事故頻繁發(fā)生。因此對于壓力管道來說，焊接的質(zhì)量將會直接影響到壓力管道的安全程度，從某種意義上來說，也會對管道本身的安全運行產(chǎn)生十分重大的影響。焊接缺陷一般說來會被以下的若干因素決定：焊接材料、焊接參數(shù)指標、坡口形式以及焊接工人本身的手藝技術(shù)。

2.壓力管道焊縫的具體種類

2.1夾渣

夾渣是一種常見于焊縫當中的焊接失誤。夾渣主要分為兩種，首先是金屬夾渣，其次是非金屬夾渣。其分布的種類樣式有很多，主要包括以下的幾種樣式：斑點狀、條紋狀、鎖鏈狀、密集分布形狀的夾渣。根據(jù)統(tǒng)計，在焊縫內(nèi)部被深埋的斑點狀夾渣以及條紋狀夾渣是在管道的檢查當中被發(fā)現(xiàn)次數(shù)最多的一種焊接缺陷，對于這一類夾渣的斷面觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)其形狀一般都是近似橢圓的光滑面。

2.2氣孔

氣孔主要就是指在進行焊接作業(yè)的時候熔池當中的一些氣體在金屬完全凝固之前沒有逸出來，同時殘存于焊縫當中，形成了相應(yīng)的空洞。整個氣孔的構(gòu)成方式有很多。氣孔當中所殘存的氣體構(gòu)成一般為氫氣或者是一氧化碳，對于氣孔的填充處一般來說都有銹跡或者是污跡等，其形成的物理原因主要是因為焊條沒有進行徹底烘干以及熔池的冷卻速度超出了預(yù)計的速度。一般來說，氣孔多數(shù)分布在焊縫的近表面位置，這也是造成管道表面冷裂紋的主要原因。

2.3沒有焊透或者是沒有熔合

沒有焊透的意思就是說，在進行焊接的時候接頭部分沒有完全熔合完整而直接導(dǎo)致了一部分被留了下來；這是一種十分常見的缺陷，其主要原因是工人在進行作業(yè)的時候沒有按照要求進行操作，手法不熟練。沒有熔合也是一種常見的缺陷，主要是指熔焊的金屬和母材之間產(chǎn)生了超出標準要求的縫隙，或是相鄰的焊道之間也產(chǎn)生了不應(yīng)該產(chǎn)生的縫隙。對于通用管道當中常用的X焊接坡口來說，無論是沒有焊透或是沒有熔合這一類的缺陷一般都是存在于所有焊坡接口的中間部分，距離表面的位置很深，斷面的形狀一般來說是橢圓形的或是不規(guī)則形狀的。

2.4焊縫表面經(jīng)常產(chǎn)生的裂痕

當焊縫表面接觸部分的原子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了原子層面上的結(jié)合力破壞，就會給接縫處的表面增添裂紋，從而產(chǎn)生相應(yīng)的縫隙。這一類缺陷對于管道來說是十分致命的，因為這一類缺陷一般來說是管道破裂的最直接因素。這些裂紋的類型一般來說可以分成以下種類：結(jié)晶性質(zhì)的裂紋、液化性質(zhì)的裂紋、熱應(yīng)力性質(zhì)的裂紋、延遲性質(zhì)的裂紋、應(yīng)力腐蝕性質(zhì)的裂紋以及其它性質(zhì)的裂紋等。

3.對于壓力管道焊接缺陷的控制方法

3.1針對錯邊或是角變形的方法

在進行壓力管道的組裝過程當中，錯邊以及角變形是不可能完全避免的。但是，一旦壓力管道在進行組裝或者是在以后的使用當中出現(xiàn)了錯邊或者是角變形的問題，要想把這個情況消除也是十分困難的。唯一正確的預(yù)防方法就是在進行施工的時候嚴格執(zhí)行相應(yīng)的施工標準，把整個缺陷控制在可以進行調(diào)校的范圍之內(nèi)。如果在施工的時候沒有把握好這一步，后續(xù)的錯邊或者是角變形就會產(chǎn)生強大的幾何應(yīng)力，同時也能產(chǎn)生相應(yīng)的附加彎曲的應(yīng)力。

3.2氣孔和夾渣

這一類問題屬于深埋的缺陷，在進行自檢的時候必須進行消除，同時還要進行重新焊接作業(yè)，否則在進行使用的時候必然會發(fā)生泄漏以及爆炸的情況。根據(jù)觀察統(tǒng)計，大多數(shù)的壓力管道所有的氣孔以及夾渣沒有大幅度擴散的跡象。針對這樣的特點，為了對氣孔和夾渣進行克服，對于炭化的管道來說最好是進行氬弧焊作業(yè)打底。

3.3沒有焊透或者是沒有熔合

沒有焊透的情況主要是出現(xiàn)在兩種焊接手段（手工焊接和自動焊接）的交接面上。在進行處理的時候，如果出問題的地方在允許尺寸的范圍之內(nèi)，可以免除返修的步驟；沒有熔合的情況一般來說會發(fā)生在焊縫部位金屬和破口的交界部位，這個時候最穩(wěn)妥的方式就是進行補焊作業(yè)，以避免出現(xiàn)意外。焊接材料對整個壓力管道的質(zhì)量是起到?jīng)Q定性質(zhì)作用的，因此應(yīng)該選用合格的焊接材料進行填充，以保證質(zhì)量。

3.4裂紋

裂紋是管道問題當中最重要的問題，也是危害性最大的問題。一般來說我們的處理方法有以下方式：首先，所有的淺表裂紋都可以通過對其進行打磨的方式進行消除；其次，如果裂痕本身的大小長度遠遠超出了規(guī)定的允許長度則必須采取補焊的方式進行處理，使之消除；最后，如果可以保證管道本身的使用安全，可以對一些細小的裂紋進行保留，以便對其發(fā)展規(guī)律進行研究，使其后續(xù)發(fā)展趨勢被觀察記錄到，獲得潛在危險的發(fā)展趨勢并加以預(yù)防。

射線透照檢測主要是采用γ射線或χ射線對焊縫進行透照，通過底片上的影像所反應(yīng)的缺陷性質(zhì)、尺寸、數(shù)量和密集程度，判定焊縫的質(zhì)量等級。缺陷性質(zhì)通常分為裂紋、未熔合、未焊透、圓形缺陷和條形缺陷五類。焊縫的質(zhì)量等級可劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四級。若焊縫中各類缺陷評定的質(zhì)量級別不同時，以質(zhì)量最差的級別作為焊縫綜合評定級別。射線透照檢測前焊縫表面質(zhì)量應(yīng)經(jīng)外觀檢查合格，表面的不規(guī)則狀態(tài)在底片上的圖像應(yīng)不掩蓋焊縫中的缺陷或與之混淆，否則應(yīng)做適當處理。根據(jù)射線檢測技術(shù)的靈敏度，分為A級（低）、AB級（中）、B級（高）三級，一般應(yīng)采用AB級檢測技術(shù)。對特殊材料、焊接工藝制作的對焊接頭，可采用B級。根據(jù)透照的管材厚度、檢測需達到的靈敏度，檢查所選膠片的象質(zhì)計靈敏度、黑度等質(zhì)量是否符合 JB/T4730規(guī)定的要求，以確保檢測技術(shù)的靈敏度符合要求。應(yīng)根據(jù)需要檢測的材料厚度和透照質(zhì)量等級，按 JB/T4730中的規(guī)定選擇合適的射線能量（即射線源）及其與管道焊縫表面的距離和位置。管道焊縫透照常采用外透法，應(yīng)根據(jù)管道外徑（周長）、射線源與管道的距離及發(fā)出的射線角度，計算底片應(yīng)使用的張數(shù)。管道焊縫透照部位應(yīng)有透照標記，主要包括底片中心標記、搭接標記及識別標記（包括管段編號、焊縫編號、透照部位編號和日期等）和返修標記。檢查膠片沖洗處理、評片室的環(huán)境狀況是否整潔、安靜、有合適的亮度，以保證膠片沖洗質(zhì)量和評片的準確性。

4.結(jié)語

為了避免產(chǎn)生管道爆炸泄漏的事故，我們要在整套管道運行系統(tǒng)的運行以及檢修方面進行大規(guī)模的管理，同時還要在安裝環(huán)節(jié)上對質(zhì)量進行嚴格檢測，并在發(fā)現(xiàn)問題的時候進行及時修補，以此來實現(xiàn)管道運行的可靠性。

【參考文獻】

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