淺談焊接質量對于石化管道的意義

李曉武

摘 要：長輸管道一般具有野外作業、焊接環境不穩定、非固定電網取電、管固定位置不確定、焊道內部成型難以觀測等特點，因而對它出現的問題要進行分析研究，并采取相應措施予以解決。本文分析了幾種長輸管道的焊接缺陷，提出了長輸管道的焊接質量控制措施。

關鍵詞：長輸管道；焊接質量；控制措施

隨著我國經濟社會的發展，石油、天然氣的需求逐年增加，而且需求總量增長的潛力很大，因此能源安全成為中國經濟高速成長的核心，而能源運輸方式是保證能源安全的一個重要因素，管道運輸憑借其安全、經濟、高效、長距離流體介質運輸的方式，得到了越來越廣泛的應用，長輸管道的建設進入一個高速發展的時期。焊接在管道建設中起到舉足輕重的作用，管道焊接質量的優劣直接關系到整個工程施工的質量。總結出相應的焊接質量控制預防措施，提升管道焊接的質量， 才能使長輸管道運行的更長久、更安全。

一、長輸管道焊接的缺陷

焊接質量缺陷的種類很多，在不同的標準中也有不同的分類方法。在此將長輸管道施工與焊道檢測方式緊密結合，列出在實際焊接過程中出現較為頻繁的五種焊接缺陷。

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，但過深的咬邊會對焊道力學性能產生嚴重的影響。咬邊將減少母材的有效截面積，在咬邊處引起應力集中，降低接頭強度，特別是低合金高強鋼的焊接，另外咬邊的邊緣組織被淬硬，易引起裂紋。預防措施：（1）調整好焊接參數，避免電流太大、電弧過長、電弧力不集中而導致熔池熔敷不到位；（2）調整焊條或焊絲的傾斜角度，以防出現偏吹等情況；（3） 操作手法要穩，運條的擺動要到位。

2、夾渣

夾渣是指焊縫中存在的熔渣、鐵銹或其他物質，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力時產生嚴重的應力集中。預防措施：（1）多層焊時，焊絲、焊條等產生的熔渣要清理干凈，避免熔渣埋入焊道；（2）避免焊接電流較小，導致熔渣不能充分融化而浮出熔池；（3）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、未熔合及未焊透

未熔合是指焊接時焊道與母材坡口、上層焊道與下層焊道之間沒有完全熔化結合形成的缺陷。未熔合是一種面積缺陷，坡口未熔合和根部未熔合對承載截面積的減小都非常明顯，應力集中也比較嚴重，其危害性僅次于裂紋。未焊透是指母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進入接頭根部的現象。未焊透對焊道的危害很大，它使焊道的有效截面積減少，同時由于屬于開口性缺陷，又能造成嚴重的應力集中。在管道進行下溝作業或承壓很高的情況時，如果未焊透深度很深，會出現焊道沿未焊透處撕裂現象。預防措施：（1）坡口加工要嚴格按規范執行，角度不能太小，要保證間隙寬度，鈍邊不能太厚。（2）層間清理不要過度，以免造成坡口被打寬，形成溝槽等。（3）操作手法要穩，要控制好電流，避免線能量輸入太小。

4、氣孔

氣孔一般是由于熔池中的氣體在熔化金屬凝固時沒有逸出所形成的。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。預防措施：（1）施焊前，焊材、坡口要清理干凈，不能有鐵銹、油污等，同時要避免焊材受潮；（2）調整好焊接電壓、電流；（3）焊接速度不要太快；（4）氣體保護焊時保護氣流量不能過大或過小。

5、裂紋

裂紋是焊接中危害性最大的一種缺陷，主要有結晶裂紋、液化裂紋、延遲裂紋，由于其有延伸性，在焊道存在內應力的情況下裂紋會一直延伸擴展，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，裂紋的產生基本都是由于工藝規程執行不到位、外部應力太大等情況造成的。預防措施：（1）選用抗裂性好的鋼材制作鋼管，合理選擇焊接材料及烘干，嚴格按照焊接工藝評定的要求施工，以確保焊縫的組織結構塑性和韌性；（2）嚴格按照工藝要求進行預熱，冬季施工時應采取保溫措施，必要時進行熱處理或焊后加熱；（3）嚴格控制組對應力，盡量不使用外對口器進行強制組對。尤其是在管道進行連死頭時，切不可采用千斤頂、吊管機上提、挖掘機下壓等來調節對口間隙的強力組對方式。

二、長輸管道的焊接質量控制措施

1、技術準備

（1）規范標準。目前在長輸管線的建設方面還沒有相關的國家標準。施工管理者和技術人員應全面了解和掌握管線建設所執行的各項標準， 在此基礎上根據設計圖紙， 制定出切實可行的管道施工方案。

（2）建立各項規章制度。建立健全質量保證體系及質量管理制度，質量保證體系責任人員的資質應滿足工程施工的要求并應在施工過程中認真負責做好本職工作。做到各項責任落實到人。建議在焊接工藝規程之外， 編制專門的焊接作業指導書以指導實際生產。

（3）材料檢查。這些材料必須有原始質保書或復印件， 質保書內容應齊全， 并經生產單位質檢部門蓋章確認。

2、焊前準備

（1）焊口檢查、清理。檢查管口形狀是否符合橢圓度要求， 焊件坡口尺寸及型式應符合圖紙及工藝規定。被焊表面應均勻、光滑，不得有起鱗、磨損、鐵銹、渣垢、油脂、油漆等和其他影響焊接質量的有毒物質。坡口兩側各50mm范圍內清理干凈，并呈現金屬光澤。

（2）鋼管對口。鋼管對口間隙的大小將直接影響焊接質量，對口間隙過大，焊接時容易燒穿而形成焊瘤；對口間隙過小，焊接時容易造成根部熔化不良，即未焊透等缺陷。鋼管的對口優先采用內對口器組隊、在無法應用內對口器對口時，可用外對口器。對口時兩管的制管焊縫在對口處應相互錯開100mm以上。

（2）焊前顱熱。管線鋼在進行焊接前應進行預熱， 預熱溫度要嚴格按焊接工藝規程的規定執行。焊前顱熱宜采用環形火焰加熱或中頻加熱方法進行，應均勻地加熱焊接部位，并將溫度保持在規定的范圍內。一般預熱溫度的幅度在下限溫度正負50攝氏度的溫度范圍中。

3、焊接過程

（1）焊接規范。焊接過程是決定焊縫質量的最主要環節。在這個環節中最重要的一點就是焊工在操作過程中一定要嚴格遵守焊接工藝規程中的焊接規范參數和焊接作業指導書中的各項要求，尤其是焊接電流的大小。決不允許焊口根據自己的習慣或喜好私自改變規范參數。

（2）焊縫成形。應嚴格按照焊接工藝規程的焊縫外形尺寸進行焊接， 一般情況下焊縫余高控制在1.6mm以內， 焊縫增寬單邊控制1.6mm以內。

（3）操作要領。在焊接過程中，除嚴格遵守焊接規范外，還應注意以下操作要領。在管子焊接時，應采取有效措施防止管內產生穿堂風；現場焊接時，有關接頭設計、焊接層數、焊接工藝參數、焊后緩冷等嚴格按照焊接工藝規程執行；焊接時，應嚴格執行焊接工藝規程，在兩個焊工收弧交接處，先達到交接處的焊工應多焊部分焊道，便于后焊焊工的收弧；焊道的起弧或收弧處應相互錯開30mm以上，每個接頭焊前必須修磨；焊接時發現偏吹、易粘條或其他不正常現象時，應立即停止焊接，更換焊條及修磨接頭后施焊；焊接時，纖維素焊條不易擺動太大，較寬焊層易采用排焊方法。

4、焊縫返修

如有焊口需要返修，返修應在監理人員的監督下，由具有返修資格的焊工依照返修焊接工藝規程進行返修。對于重要管線焊縫返修只允許進行一次，一次返修不合格， 則該焊縫必須從管線上切除。

總之，長輸管道焊接的現場施焊環境惡劣、工序繁多、情況復雜，影響焊接質量的因素很多，只要對這些影響因素進行有效的控制，就能保證長輸管道焊接質量滿足設計圖紙和規范的要求。隨著科技的進步，焊接技術的發展，焊接新工藝、新技術在長輸管道建設中的應用也會越來越廣泛，長輸管道的焊接質量將會又上一個新臺階。

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