煤制乙二醇管道焊接質量控制措施

于晨陽，袁 和，李成科，喬玉山

（陜煤榆林化學有限責任公司，陜西 榆林 719000）

引言

煤化工企業的生產離不開管道的輸送，輸送介質覆蓋面廣，成分復雜，對管道的焊接技術有更高的要求，對焊接質量控制方面面臨著更大的挑戰。對于不同材質的管道應優化焊接工藝，調整焊接工藝參數，并采取相應質量控制措施，有利于提高管道在苛刻環境下的服役期限，管道的平穩運行對化工生產起到至關重要的作用[1]。技術人員應充分考慮管道焊接技術在具體實際操作中的適用性，并結合煤制乙二醇的生產要求和管道的結構特點，明確在使用過程中具體的工藝流程，對現有安全質量不符合標準的地方，立即予以彌補，以確保設備能夠繼續安全地運行。

1 煤制乙二醇管道焊接工藝

1.1 底層焊接工藝

底層焊接工藝主要采用氬弧焊，從管道底部到頂部進行焊接，焊接接口和接頭部位采用角磨機打磨，可以提高焊接接頭的使用性能，增強部件的焊接質量[2]。

底層焊接時應注意事項：焊接前做好各項準備工作，檢查氬氣純度、焊接材料、焊接工藝程序等，避免或減少焊接缺陷的形成；焊接管道時，應控制坡口角度、形狀及局部尺寸等，并使用角磨機對接口進行打磨，避免焊接過程中造成管道底部下陷和頂部內陷；焊接時需要用擋板阻擋風，以消除外部環境對焊接質量產生影響；為了防止焊接熔透，應對接口進行均勻焊接，以確保焊接接頭的密度大致相等；焊接完成后，應嚴格檢查焊縫質量，發現焊接缺陷及時進行有效修復，確保焊接質量。

1.2 中層焊接工藝

在中層施焊前，必須及時清理焊接作業表面，保持管道的清潔度，防止焊后殘留物對焊接質量的影響；在焊接過程中焊條應首選采用直線型運條，以此來防止焊接飛濺物對底層焊接表面造成損傷；當焊接管道管壁較厚時，可選擇多層多道焊接，控制好接頭的厚度，保證與管道的結合；在進行表面基礎焊接時，應采用線型帶材進行焊接，為下一步工作提供良好的作業面。中層焊接完成后，必須及時清理焊縫處熔渣，并檢查焊縫質量，發現焊接缺陷需立刻修復，同時做好中層焊接質量驗收工作。

1.3 蓋面焊接工藝

當焊縫寬度過寬時，將導致管道焊縫出現應力，在生產運行過程中會產生質量缺陷或存在可能出現缺陷的傾向。因此，應嚴格控制焊縫寬度，通常在焊條直徑的3 倍以內；同時確保焊接過程中蓋面焊接部位收弧與起弧的合理性和準確性，避免產生引弧現象，可有效提高焊接質量。蓋面焊接完成后，及時清理管道殘留物，避免焊縫處出現裂紋、氣孔等現象，影響焊縫質量。

1.4 手工電弧下向焊接工藝

手工電弧下向焊適用于碳素鋼和普通低合金鋼，且直徑≥159 mm，具有生產效率高、焊接質量好、焊接速度快等特點，主要分為熱焊、填充、蓋面等類型。首先，必須采用熱焊工藝，確保焊接過程中無裂紋；由于焊接速度較快，焊接前需要對焊接借口進行徹底清理。其次，手工電弧下向焊基本滿足所有焊接方法，但對管道壁厚要求較高。因此，在使用過程中有必要注意管道的壁厚，只有根據管道的實際情況選擇不同的焊接工藝，才能充分保證焊接質量。

2 煤制乙二醇管道焊接缺陷類型

2.1 錯邊和變形

焊接過程中操作不當會導致焊接錯邊和角變形，錯邊和變形主要發生在管道的對接過程中，由于定位焊間距過大或焊接時長焊縫未采用退焊法，變形過大，焊接時開裂導致錯位。而錯邊和變形將導致管道的壓力集中在某一個點上，會大大降低管道的強度，焊接變形可以進行矯正，但對口錯邊和焊接后導致的錯邊只能返工。

2.2 焊接夾渣

焊接過程中，焊層之間的熔渣未及時清理干凈或焊接電流較小、焊接速度過快都容易在焊縫處產生夾渣，從而降低焊縫的塑性和韌性，尤其帶有尖角的夾渣，在管道服役過程中易產生應力集中，尖端還會形成裂紋源。在應力作用下，首先在夾渣處產生裂紋并沿展，導致強度下降、焊縫開裂。在焊接過程中，焊層和焊道之間的熔渣未清除，焊接電流過小，母材與焊接材料的化學成分不當都是產生焊接夾渣的主要原因。為防止夾渣的產生，除了正確選擇焊材、使之更好地脫氧、脫硫等，其次就是注意焊接工藝的選擇，合理的焊接工藝參數對焊接質量至關重要。當焊縫處有夾渣時，應及時鏟除夾渣處的焊縫金屬，然后補焊。

2.3 未焊透與未熔合

焊接過程中，母材金屬未被電弧熔化，焊縫金屬沒有進入焊接接頭根部的現象稱為未焊透；當母材金屬與焊縫金屬，或焊縫金屬之間未熔化結合在一起產生的缺陷稱為未熔合。未焊透與未熔合產生的主要原因是焊接電流小、焊接熱輸入低、坡口和間隙尺寸不合理等。這種缺陷降低了焊縫強度，并在管道焊接處產生裂紋，通常發生在遠離管道外表面的管道內壁側，嚴重時將導致安全事故。

2.4 裂紋

焊接裂紋是管道焊接過程中常見的一種非常危險的工藝缺陷。焊接裂紋一般包括熱裂紋、冷裂紋和再熱裂紋。產生裂紋的原因有：環境潮濕、管道濕度大、未先干燥。焊接溫度過高會導致焊縫區域內殘留微量氫，焊后快速的冷卻和收縮過程會增加內應力并產生裂紋，常產生在應力集中的焊件根部以及焊縫熱影響區處。因此，焊接前應對焊件進行合理的預熱；焊接時選用低氫焊條，以降低焊縫中的氫含量。

3 煤制乙二醇管道焊接質量控制措施

3.1 焊接施工前的準備工作

3.1.1 設計合理的焊接方案

在焊接設計方案中，應注意系統考慮焊接任務量、焊接能力、工藝參數、材料、環境、焊接要求等因素，并繪制出對應的焊接圖紙。這將為之后的焊接施工提供技術保障，確保焊接的標準化。

3.1.2 加強焊接材料控制

焊接材料的管理應嚴格執行相關的材料管理標準和管理流程，實現材料存儲、使用和回收利用全過程的綜合管理[3]。加強對焊接中所用的電極、焊條、焊劑等材料的儲存環境管理，避免材料變性，同時，試用前應檢查材料的規格、質量以及清潔度。合理控制管道或焊條中硫、磷等物質的含量，并清理坡口側內外邊緣，確保該區域無水漬、油污和銹蝕污染。最后做好焊接材料的預熱，避免材料受潮影響后期焊接質量。

3.1.3 提高焊接技術水平

焊接工藝是影響化工管道焊接質量的核心因素，施工前期的技術準備非常重要。技術管理人員熟悉圖紙及相關技術要求，及時合理安排有效的工藝是提高效率的重要途徑。同時，焊接施工人員的技術要求和專業知識必須符合施工標準的要求，從操作工藝上保證管道的焊接質量。選擇合理的焊接方法，特別是半自動和自動焊接，是提高效率的重要措施。

3.2 焊接工藝條件的優化控制

3.2.1 焊接速度的控制

焊接過程中，需保證焊條的熔化速度和焊縫的成形速度是均勻變化，盡可能使整個焊縫分布均勻，避免焊縫過寬過厚，否則會引起局部應力集中，影響焊接強度。因此，在焊接作業過程中，必須安排進度計劃，控制焊接速度，對每道焊接工序進行監督，確保每道工序符合質量要求，使整體焊件質量達到標準。

3.2.2 焊接溫度的控制

在特殊環境中，將母材和焊材的預熱溫度控制在一定范圍內，是保證焊接質量達到要求的必要條件。一般要求溫度高于0 ℃，當環境溫度低于0 ℃而高于-20 ℃時，工件預熱到15 ℃后進行焊接；若低于-20 ℃，需停止焊接。如果是焊接熔池的話就要根據材料來定：如不銹鋼焊接溫度在1 520 ℃～1 570 ℃，碳鋼為1 450 ℃～1 480 ℃。多層焊接時，層間溫度不能過高，不銹鋼控制在120 ℃以下，普通的低碳鋼控制在300 ℃～350 ℃以下。焊件由于電焊，溫度也很高，存在著很大的火災危險性，所以在作業時，一定要注意安全。

3.2.3 焊接線能量的控制

焊接過程中，應根據母材和焊材的熔點、組織、性能，合理控制電壓和電流，避免焊接時輸入超過標準線能量，造成焊接接頭和熱影響區組織過熱，以此降低焊縫和熱影響區的硬度和韌性。在實際的焊接作業中，通過調整焊機的關鍵參數，檢查焊接設備的運行狀態是否符合設計要求，并計算焊接速度來控制能量。只有確定了合理的焊接參數，利用合理的焊接規范，才能進行焊接操作。

3.3 焊后質量檢測

焊后質量檢測是焊接施工的最后一道工作，是為了保證焊件結構的完整性、使用性和安全性。檢測過程中應明確質量要求、檢測項目。在焊接工藝檢查中，應由專業的檢測人員依據焊接技術標準、焊接施工圖樣、焊接結構設計等文件對焊接接口的外觀、形狀和尺寸等問題進行詳細檢測，并在檢測后進行及時的記錄。在焊縫外觀檢驗合格后，按比例對管道整體焊接部位進行無損檢測，并根據無損檢測比例要求和實際焊接數量和質量，實行隨機選擇焊接接頭的原則，確保焊接施工質量按最嚴格的標準進行檢測。管道在使用過程中會產生腐蝕和磨損，焊縫處尤為嚴重，因此在后期使用中應加強焊縫處的修護，避免焊接接口處物料泄漏而造成不必要的事故隱患。

4 結語

焊接工作貫穿于煤制乙二醇管道安裝的整個過程，對于后期的生產使用有深刻影響。不僅要規范焊接工藝應用，還應保證焊接材料整體質量、加強焊接過程質量管理，為之后管道的平穩安全服役做好充分的保障，從而確保為煤化工企業帶來經濟效益增長和社會價值實現。