9%Ni 鋼壁板安裝焊接常見質(zhì)量問題分析及預(yù)防措施

李冬，劉柏偉，華欠本，陳寶旭，張愷

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

1 內(nèi)罐壁板施工情況概述

內(nèi)罐壁板共計(jì)12 圈，每圈由24～26 張不等厚度的9Ni 鋼板組對拼接而成，從下往上依次安裝組對，此過程需保證壁板半徑、垂直度在允許的公差范圍之內(nèi)，充分考慮焊接收縮量2 mm 偏差，底部支持板與第一層壁板的大角焊縫待三層壁板環(huán)縫焊接完成后方可進(jìn)行焊接，每張壁板之間立縫焊接采用手工電弧焊從下往上方向焊接，環(huán)縫焊接采用埋弧焊進(jìn)行焊接。先將立縫焊接完成后再進(jìn)行環(huán)縫焊接。

內(nèi)罐壁板安裝吊裝采用在壁板上安裝吊耳。一臺吊車和兩個電動葫蘆配合吊裝，第一圈壁板安裝就位后，在每張壁板內(nèi)側(cè)設(shè)置4 根臨時斜支撐、斜支撐與壁板和環(huán)板通過9%Ni 墊板焊接，防止壁板傾倒。壁板之間通過在兩張板之間的縱縫安裝電話卡具進(jìn)行固定，電話卡具材質(zhì)與母材相同，為9Ni 鋼，在固定之后，可通過電話卡具進(jìn)行罐壁縱縫的組對，調(diào)節(jié)焊縫組對間隙，錯邊量等。組對時應(yīng)保證兩張壁板端口平齊度。

2 內(nèi)罐壁板安裝過程常見問題解析

2.1 垂直度偏差

原因分析：垂直度作為壁板安裝的重要指標(biāo)，直接影響整體儲罐安裝質(zhì)量。壁板安裝后，需用全站儀或吊線墜方式進(jìn)行垂直度測量，用全站儀需進(jìn)行每張板4 點(diǎn)垂直度檢查，要求單張不超過15 mm。如出現(xiàn)垂直度偏差，應(yīng)是由于壁板安裝時臨時斜支撐安裝不當(dāng)，或本身壁板垂直度偏差所致[1]。

整改措施：(1)切掉臨時斜支撐，重新調(diào)整安裝壁板，待合格后固定臨時斜支撐；(2)協(xié)調(diào)廠家進(jìn)行壁板更換或進(jìn)行調(diào)直工作。

預(yù)防措施：(1)加強(qiáng)鋼板廠家控制，避免運(yùn)到場內(nèi)重新更換帶來的進(jìn)度壓力；(2)焊接斜支撐前，做好壁板安裝前的垂直度測量，焊接斜支撐過程中充分考慮焊接變形量、斜支撐角度等問題，保證在允許誤差范圍內(nèi)。

2.2 母材損傷

原因分析：主要由母材磕碰、電弧擦傷、吊耳不正當(dāng)去除過程中產(chǎn)生的?？呐瞿覆闹饕堑跹b過程中處理不當(dāng)、鈍物撞擊產(chǎn)生。電弧擦傷是有意無意地在遠(yuǎn)離焊接接頭的母材上隨意起弧造成，它的出現(xiàn)是由于在母材表面局部的熔化，然后由于大量的熱量被周圍的母材吸收而迅速冷卻造成的。電弧擦傷通常是由不適當(dāng)?shù)暮附蛹夹g(shù)而造成，這屬于焊工的紀(jì)律和工作態(tài)度問題。吊耳、卡具去除損傷母材主要是由于打磨工操作不當(dāng)，暴力去除吊耳、卡具導(dǎo)致母材撕裂。

整改措施：對母材損傷區(qū)域進(jìn)行打磨處理，打磨平滑后進(jìn)行滲透檢查，確保損傷區(qū)域無裂紋，再進(jìn)行超聲波測厚檢查，保證厚度符合規(guī)格書要求。

預(yù)防措施：母材磕碰情況要求在吊裝過程中保證指揮得當(dāng)，強(qiáng)化鉚工質(zhì)量意識，避免鈍物撞擊母材。電弧擦傷情況應(yīng)嚴(yán)格要求焊工在引弧板打火，熄弧板熄弧。吊耳、卡具去除時應(yīng)嚴(yán)格按照方案要求，先用砂輪機(jī)打磨至斷根處，剩余部分再進(jìn)行砸斷。在施工前，將吊耳、卡具的去除要求詳細(xì)傳達(dá)給施工人員。

2.3 組對間隙偏差

原因分析：坡口間隙是指接頭的兩個工件之間的根部彼此間的距離，其目的是保證坡口打底焊時根部熔透。組對間隙太小，會造成封底封不透，背后未熔合等缺陷；組對間隙太大，會造成封底燒穿，焊瘤等缺陷。所以，坡口缺陷必須控制在允許的公差范圍內(nèi)，確保間隙符合圖紙要求。

整改措施：(1) 將坡口間隙不足的壁板首先清除工裝卡具，重新固定工裝卡具定位坡口間隙，待間隙滿足圖紙要求后，重新固定工裝卡具，完成調(diào)整工作。(2) 暫不對壁板安裝位置進(jìn)行調(diào)整，采用控制焊接電流、打磨焊接坡口的方式進(jìn)行整改。若組對間隙偏大，則在焊接打底焊過程中，減小焊接電流，降低熱輸入的方式進(jìn)行焊接，避免出現(xiàn)燒穿的情況，保證焊縫焊接質(zhì)量。若組對間隙偏小，則應(yīng)當(dāng)在焊接打底焊過程中，加強(qiáng)焊接電流，提高熱輸入的方式進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)未焊透的情況，保證焊縫焊接質(zhì)量?；蚩刹捎么蚰ズ附悠驴诘男问?，將根部間隙擴(kuò)至滿足圖紙要求，這樣打底焊過程中可較好地控制焊接質(zhì)量，從而達(dá)到滿足焊接要求的目的。

預(yù)防措施：(1) 做好技術(shù)交底工作，在進(jìn)行安裝前，將技術(shù)指標(biāo)要求宣貫至每位施工人員，抓好源頭控制；(2)做好質(zhì)量過程控制工作，在壁板未完全固定之前，進(jìn)行組對間隙檢查，如出現(xiàn)偏差及時進(jìn)行調(diào)整，避免工裝卡具固定好之后再進(jìn)行調(diào)整。

2.4 坡口雜物

產(chǎn)生原因：坡口雜物主要分為油污、浮銹、坡口保護(hù)紙、水汽等，雜物會使焊接過程中產(chǎn)生氣孔、夾渣、裂紋等缺陷。坡口雜物主要是在壁板倒運(yùn)、安裝過程中產(chǎn)生的，也可能由于環(huán)境影響導(dǎo)致的。坡口保護(hù)紙?jiān)诤附忧拔辞謇砀蓛?。環(huán)境中濕氣過重導(dǎo)致的水汽。壁板在存放過程中由于環(huán)境、成品保護(hù)不當(dāng)?shù)犬a(chǎn)生浮銹、油污等雜物。坡口兩側(cè)需保證25 mm 內(nèi)不存在浮銹、油污、水汽等雜物。

整改措施：坡口在組對之前，需將坡口兩側(cè)25 mm范圍內(nèi)的油，銹等雜物用專業(yè)不銹鋼砂輪片或不銹鋼鋼絲刷清理干凈，露出金屬光澤。在清除過程中確保不能使母材的減薄量過大，減薄量不能超過母材厚度的5%，如出現(xiàn)需進(jìn)行補(bǔ)焊處理。坡口保護(hù)紙需完全清理干凈，確保沒有殘余。水汽的處理需進(jìn)行火焰烘烤，保證水汽完全去除，同時需在現(xiàn)場安裝溫濕度儀，確保焊接過程滿足溫濕度要求。

預(yù)防措施：針對油污、浮銹問題，首先應(yīng)保證壁板在存放過程做到上蓋下墊，吊裝過程中避免磕碰導(dǎo)致的掉漆現(xiàn)象。做好現(xiàn)場技術(shù)交底，坡口保護(hù)紙需在焊接之前全部清除。針對水汽問題，需每天檢測現(xiàn)場溫濕度情況，如遇濕度較大情況，及時做好除濕工作，保證焊縫兩側(cè)無水汽出現(xiàn)。

3 內(nèi)罐壁板焊接常見問題解析

3.1 咬邊

產(chǎn)生原因：咬邊是由于操作方法不正確或者焊接參數(shù)選擇不當(dāng)，沿焊趾的母材位置產(chǎn)生凹陷或者溝槽。咬邊將減少母材的有效截面積，在咬邊處可能會產(chǎn)生應(yīng)力集中，特別是低合金高強(qiáng)鋼的焊接，咬邊的邊緣組織被淬硬，容易產(chǎn)生裂紋。

整改措施：咬邊缺陷通過外觀檢查時可發(fā)現(xiàn)，同時要求盡量在外觀檢查中進(jìn)行檢出，否則在射線檢測中檢查咬邊是一種時間、資源、金錢的浪費(fèi)。發(fā)現(xiàn)咬邊缺陷后進(jìn)行標(biāo)記，要求施工人員及時進(jìn)行圓滑過渡，避免溝槽的產(chǎn)生。若咬邊深度過大，則需要進(jìn)行補(bǔ)焊處理，具體處理方式依據(jù)咬邊深度而定。咬邊深度測量用焊縫檢驗(yàn)尺測量。

預(yù)防措施：進(jìn)行焊接工藝評定宣貫工作，要求焊工嚴(yán)格按照焊接工藝規(guī)程中的參數(shù)進(jìn)行焊接作業(yè)，避免出現(xiàn)電流過大、熱輸入過高、運(yùn)條不當(dāng)?shù)惹闆r。加強(qiáng)現(xiàn)場巡檢頻次，對焊接過程中焊接電流、運(yùn)條速度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時控制，保證熱輸入滿足焊接工藝卡的要求。

3.2 氣孔

產(chǎn)生原因：氣孔是指在熔池凝固過程中，氣體來不及逸出而形成空穴，這種情況則產(chǎn)生氣孔。究其氣體的來源，則可能是焊接部位冷卻速度過快，焊接區(qū)域有油漆、鐵銹、油污、水或者鍍鋅層等造成，空氣濕度較大，電弧焊接中產(chǎn)生的氣體造成或者焊劑性質(zhì)、烘焙溫度不夠?qū)е碌取Ｒ陨锨闆r均可能產(chǎn)生氣孔。在NB/T 47013—2015 《承壓設(shè)備無損檢》標(biāo)準(zhǔn)中作為圓形缺陷進(jìn)行記錄[2]。

整改措施：(1)針對手工電弧焊電弧過長、埋弧焊采用太高的焊速情況，加強(qiáng)質(zhì)量過程巡檢頻次，發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象，立即組織焊工進(jìn)行技術(shù)交底，強(qiáng)化焊接工藝評定參數(shù)的應(yīng)用程度。對不符合焊接工藝卡要求的焊工，嚴(yán)格按照焊工及焊接管理辦法進(jìn)行積分考核，提升質(zhì)量意識。(2)存在氣孔缺陷，按照NB/T 47013.2—2015《承壓設(shè)備無損檢測 第2 部分：射線檢測》進(jìn)行射線評定，如氣孔點(diǎn)數(shù)超標(biāo)則進(jìn)行返修處理。返修要求具有返修資質(zhì)焊工進(jìn)行，確保一次返修合格。(3)針對焊接區(qū)域存在潮氣或有雜質(zhì)情況，焊接前加強(qiáng)檢查，及時清理潮氣和雜質(zhì)。同時要求焊工焊接過程中避免手持多支焊條，加大巡檢力度，重新進(jìn)行技術(shù)交底，要求焊工明確焊接要求。

預(yù)防措施：(1)加強(qiáng)焊材庫管理，對焊材庫濕度不超過60%，做好回收焊材、焊劑的二次烘烤工作，領(lǐng)用后的焊條要立即放在保溫桶內(nèi)進(jìn)行保存，避免受潮。(2) 現(xiàn)場施焊環(huán)境需做好濕度控制，保證現(xiàn)場焊接坡口兩側(cè)無水汽情況發(fā)生。如有水汽情況，則需用火焰進(jìn)行烘烤，保證焊接區(qū)域不存在水汽。

3.3 夾渣

產(chǎn)生原因：夾渣是由于各層熔渣清理不徹底，焊件上有銹蝕，電流太小、運(yùn)條不當(dāng)?shù)确矫嬉鸬?。存在夾渣的橫截面將減小焊縫應(yīng)力，尤其對動載荷構(gòu)件。夾渣易產(chǎn)生在手工電弧焊、埋弧焊、藥芯焊中，在進(jìn)行層間清理時，存在打磨不徹底情況，或者輸入線能力不足時，焊渣來不及熔化留存在焊縫中。焊件上的銹蝕也會形成夾渣留在焊縫中。夾渣屬于危害性不是很大的缺陷，以長度作為評定要求。

整改措施：(1)加強(qiáng)焊接清根檢查，在焊縫清根處理后，進(jìn)行滲透檢測，在確認(rèn)無夾渣缺陷后，進(jìn)行背面焊接。(2) 在焊接道間清渣打磨過程中，加強(qiáng)巡檢，提升打磨人員質(zhì)量意識，確保道間焊渣已清理完畢后再進(jìn)行焊接作業(yè)。(3) 對屢次出現(xiàn)夾渣缺陷的焊工立即停止焊接作業(yè)，重新進(jìn)行焊接培訓(xùn)，待培訓(xùn)合格后重新上崗。

預(yù)防措施：(1)實(shí)施首件檢驗(yàn)制度。以第一批拍片結(jié)果為例，同焊工進(jìn)行技術(shù)交流，分析缺陷產(chǎn)生原因及分享良好工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，及時規(guī)避焊道清理不完全和焊工操作不當(dāng)?shù)葐栴}。(2)落實(shí)質(zhì)量巡檢制度，每日對焊接清根及道間清理進(jìn)行檢查，出現(xiàn)問題，及時進(jìn)行糾正。(3)落實(shí)焊工積分管理制度，對射線檢測中出現(xiàn)的夾渣缺陷，及時通知焊工本人進(jìn)行確認(rèn)，分析產(chǎn)生原因。對不滿足焊接要求的焊工，及時進(jìn)行再培訓(xùn)，合格后方可上崗，增強(qiáng)焊工責(zé)任意識。

3.4 未熔合

產(chǎn)生原因：未熔合分為側(cè)壁未熔合和層間未熔合，屬于一種不連續(xù)缺陷。側(cè)壁未熔合缺陷是指與坡口面熔合不充分，可能原因有運(yùn)條速度過快，熱輸入量不足、坡口側(cè)壁存在雜物、運(yùn)條不當(dāng)?shù)确矫嬉鸬摹娱g未熔合是指焊接中各層之間由于焊渣清理不徹底、焊接熱輸入不足等情況產(chǎn)生的。埋弧焊設(shè)備走絲軌道偏差也可能產(chǎn)生未熔合。由于未熔合屬于兩端尖銳的直線，故具有一定的危害性，大大減弱了焊接接頭的強(qiáng)度，不具有延展性。但是接頭強(qiáng)度滿足不了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，在NB/T 47013—2015 中屬于不允許出現(xiàn)的缺陷。

整改措施：(1)利用底片評定結(jié)果進(jìn)行判定，若出現(xiàn)未熔合缺陷，則立即對出現(xiàn)缺陷的焊工進(jìn)行約談，查清缺陷產(chǎn)生原因。及時組織返修焊工進(jìn)行缺陷返修，確認(rèn)缺陷類型、位置、長度等，清理缺陷并重新焊接，再次進(jìn)行射線檢測，保證焊接滿足要求。(2)對焊接缺陷進(jìn)行原因分析，若是環(huán)縫焊接產(chǎn)生，與焊工進(jìn)行交流檢查埋弧焊設(shè)備走絲軌道是否存在偏差，同時確認(rèn)焊縫兩側(cè)及坡口面是否存在油污、氧化皮等雜物。若是立縫焊接產(chǎn)生，則可能是焊工手法不當(dāng)所致，及時叫停焊工進(jìn)行重新培訓(xùn)，待考試合格后再上崗工作。

預(yù)防措施：(1)清理焊縫兩側(cè)存在的油污、氧化皮等雜物，直至全部清除干凈后再進(jìn)行焊接作業(yè)；(2)加強(qiáng)焊接過程中清根和道間清理，避免出現(xiàn)焊渣進(jìn)而產(chǎn)生未熔合的情況；(3)提前進(jìn)行埋弧焊裝置送絲軌道調(diào)試工作，在焊接過程中，如出現(xiàn)走絲不暢情況，及時停止焊接，調(diào)試好之后再進(jìn)行焊接。

3.5 裂紋

產(chǎn)生原因：裂紋主要是由于金屬原子的結(jié)合遭到破壞而形成的新界面所產(chǎn)生的縫隙。是焊接結(jié)構(gòu)中最危險的一種缺陷。不僅使產(chǎn)品報廢，還有可能造成一定的事故。主要產(chǎn)生原因是在焊接應(yīng)力及其他致脆因素的作用下，焊接接頭中局部開裂而產(chǎn)生的縫隙。常見裂紋分為熱裂紋和冷裂紋。常見的熱裂紋有弧坑裂紋和中心裂紋。冷裂紋有氫致裂紋、延遲裂紋等。

整改措施：裂紋缺陷必須按照焊接工藝卡進(jìn)行返修去除，組織專題會進(jìn)行分析，確認(rèn)原因后進(jìn)行整改，制定預(yù)防措施。

預(yù)防措施：使用低氫焊條，嚴(yán)格按照焊接工藝卡進(jìn)行焊接作業(yè)，控制好運(yùn)條方式，控制好坡口的寬深比等方面進(jìn)行。

4 結(jié)語

通過對內(nèi)罐壁板安裝及焊接過程中質(zhì)量問題產(chǎn)生、整改及預(yù)防措施分析，對后續(xù)內(nèi)罐壁板安裝及焊接過程中質(zhì)量把控起到預(yù)防作用。在后續(xù)壁板安裝及焊接過程中將以預(yù)防措施為首要控制點(diǎn)，預(yù)防為主，把控質(zhì)量控制各環(huán)節(jié)，加強(qiáng)質(zhì)量過程巡檢，提升人員質(zhì)量管理意識與責(zé)任。同時做好后續(xù)產(chǎn)生問題的統(tǒng)計(jì)分析工作，逐項(xiàng)排除質(zhì)量風(fēng)險點(diǎn)，建立質(zhì)量風(fēng)險控制清單，壓實(shí)質(zhì)量管理主體責(zé)任。注重源頭控制，實(shí)行焊工獎懲制度，對焊工焊接質(zhì)量做到每日統(tǒng)計(jì)，針對焊接質(zhì)量變化明顯焊工，及時組織交底培訓(xùn)，堅(jiān)持不合格不能上崗的制度，保證內(nèi)罐壁板焊接質(zhì)量。