长输管道施工常见焊接成型缺陷分析控制.docx

长输管道施工常见焊接成型缺陷分析控制 邵放军摘 要：焊接是长输管道工程施工中的关键过程，焊接过程的质量控制对保证长输管道工程的施工质量起着决定性的作用长输管道施工具有野外作业，焊接环境不稳定，非固定电源用电，管道固定位置不确定、焊道内部成型难以观测等特点本文通过对长输管道焊接中常见的一些焊接质量缺陷进行分析，并总结了相应的控制措施从实际出发，对施工过程中的焊接质量各环节控制要素进行讨论，并结合实际施工经验进行了总结关键词：焊接；焊缝；缺陷；控制1 长输管道焊接工艺简介大口径的长输管道壁厚一般都在8mm以上，采用多层焊接目前应用最广泛的就是纤维素焊条下向焊打底加半自动药芯焊丝自保护下向焊填充盖面工艺由于管径大，输送压力高，因此长输管道所用的钢管一般都是高碳钢制作，钢级都在X60以上，属于高强钢管道焊接一般也都是同种材质的钢管相互焊接焊材一般采用纤维素焊条、底氢焊条、药芯焊丝、实心焊丝加气体保护等管道焊接一般采用对接形式，坡口一般有V型、U型、复合型，视钢管的壁厚等参数确定2 焊缝常见的质量缺陷及成因焊接质量缺陷的种类很多， 在不同的标准中也有不同的分类方法在此将长输管道施工与焊道检测方式紧密结合，列出在实际焊接过程中出现较为频繁的咬边、夹渣、未熔合及未焊透、气孔、烧穿烧融、裂纹六种焊缝成型缺陷的分析，其中对管道使用寿命影响最大的就是未焊透和裂纹等开口性缺陷。

2.1 咬边咬边即通常所说的焊道咬肉，主要是由于在焊接过程中熔敷金属未能盖住母材的坡口，在焊道边缘留下的低于母材的缺口咬边具体质量指标都应在给施工机组下发的焊接作业指导书里做出详细的要求浅短的咬边可以不作处理，但过深的咬边会对焊道力学性能产生严重的影响咬边将减少母材的有效截面积，在咬边处引起应力集中，降低接头强度，特别是低合金高强钢的焊接，另外咬边的边缘组织被淬硬，易引起裂纹2.2 夹渣夹渣是指焊缝中存在的熔渣、铁锈或其他物质，在焊道根部、层间均可能存在，最常见的就是层间夹渣夹渣形状不同，大小不一，其中危害最大的就是呈尖锐形的夹渣，影响焊道的塑性，尤其是在焊道受拉应力时产生严重的应力集中2.3 未熔合及未焊透未熔合是指焊接时焊道与母材坡口、上层焊道与下层焊道之间没有完全熔化结合形成的缺陷未熔合是一种面积缺陷，坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显，应力集中也比较严重，其危害性仅次于裂纹未焊透是指母材金属未熔化，焊缝金属没有进入接头根部的现象未焊透对焊道的危害很大，它使焊道的有效截面积减少，同时由于属于开口性缺陷，又能造成严重的应力集中在管道进行下沟作业或承压很高的情况时，如果未焊透深度很深，会出现焊道沿未焊透处撕裂现象。

产生原因：1、坡口加工不规范，角度偏小，组对间隙窄，钝边太厚；2、层间清理过度，造成坡口加宽，形成沟槽等3、焊工手法不稳，电流较小，线能量偏小2.4 气孔气孔一般是由于熔池中的气体在熔化金属凝固时没有逸出所形成的其形式有条形气孔、密集气孔、球形气孔、柱状气孔等气孔缺陷中除了一些深度很深的柱孔和面积很大的圆形气孔外，其他气孔的危害性都较小，甚至还有止裂倾向2.5 烧穿烧融烧穿主要是指在焊接过程中，由于种种原因导致熔池熔穿前层焊道金属，使熔化金属自坡口背面流出，造成空洞的缺陷烧穿使焊缝有效截面积减小，在管道受压的情况下会造成应力集中，如果不做处理，在后层焊道的焊接中该处容易出现烧穿，造成空洞越来越深在仰焊部位，如果熔池将前层焊道金属加热至临界熔化状态，由于金属的重力质量本层焊道，因此不会造成烧穿，而出现金属塌落现象，这种情况在射线底片上显示和烧穿影响差别不大，施工中称之为烧融2.6 裂纹裂纹是焊接中危害性最大的一种缺陷裂纹，主要有结晶裂纹、液化裂纹、延迟裂纹，由于其有延伸性，在焊道存在内应力的情况下裂纹会一直延伸扩展，直至焊道破坏为止因此在长输管道的施中裂纹缺陷是不允许存在的，通常也不允许返修，必须割口重焊。

2.7 焊缝缺陷的返修处理焊接完成后，施工机组对焊缝外观进行自检，合格后向监理无损探伤申请无损检测合格后进行下一步工序防腐补口，不合格则根据返修通知单进行返修处理同一部位根焊层的返修只允许返修一次，否则进行割口处理，其它焊层可返修二次评片等级按照设计要求执行目前采用SY/T4109-2005，通常以Ⅱ级片以上合格返修通常按照射线检测底片位置在焊缝上相应的进行标记，然后采用磨光机将焊缝打开，找到缺陷后磨除缺陷，再进行补焊，要求预热则焊前焊后采取环向均匀预热，以防止应力集中造成延迟裂纹缺陷3 长输管道焊接的质量控制3.1 技术准备⑴规范标准目前在长输管线的建设方面还没有相关的国家标准施工管理者和技术人员应全面了解和掌握管线建设所执行的各项标准， 在此基础上根据设计图纸， 制定出切实可行的管道施工方案⑵建立各項规章制度建立健全质量保证体系及质量管理制度，质量保证体系责任人员的资质应满足工程施工的要求并应在施工过程中认真负责做好本职工作做到各项责任落实到人建议在焊接工艺规程之外， 编制专门的焊接作业指导书以指导实际生产⑶材料检查这些材料必须有原始质保书或复印件， 质保书内容应齐全， 并经生产单位质检部门盖章确认。

3.2 焊前准备⑴焊口检查、清理检查管口形状是否符合椭圆度要求， 焊件坡口尺寸及型式应符合图纸及工艺规定被焊表面应均匀、光滑，不得有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆等和其他影响焊接质量的有毒物质坡口两侧各50mm范围内清理干净，并呈现金属光泽⑵钢管对口钢管对口的好坏将直接影响焊接质量，对口间隙过大，焊接时容易烧穿而形成焊瘤；对口间隙过小，焊接时容易造成根部熔化不良，即未焊透等缺陷钢管的对口优先采用内对口器组队、在无法应用内对口器对口时，可用外对口器对口时两管的制管焊缝在对口处应相互错开100mm以上⑶焊前预热管线钢在进行焊接前应进行预热， 预热温度要严格按焊接工艺规程的规定执行焊前颅热宜采用环形火焰加热或中频加热方法进行，应均匀地加热焊接部位，并将温度保持在规定的范围内3.3 焊接过程⑴焊接规范焊接过程是决定焊缝质量的最主要环节在这个环节中最重要的一点就是焊工在操作过程中一定要严格遵守焊接工艺规程中的焊接规范参数和焊接作业指导书中的各项要求，尤其是焊接电流的大小决不允许焊口根据自己的习惯或喜好私自改变规范参数⑵焊缝成形应严格按照焊接工艺规程的焊缝外形尺寸进行焊接，⑶操作要领在焊接过程中，除严格遵守焊接规范外，还应注意以下操作要领。

在管子焊接时，应采取有效措施防止管内产生穿堂风；现场焊接时，有关接头设计、焊接层数、焊接工艺参数、焊后缓冷等严格按照焊接工艺规程执行；焊接时，应严格执行焊接工艺规程，在两个焊工收弧交接处，先达到交接处的焊工应多焊部分焊道，便于后焊焊工的收弧；焊道的起弧或收弧处应相互错开30mm以上，每个接头焊前必须修磨；焊接时发现偏吹、易粘条或其他不正常现象时，应立即停止焊接，更换焊条及修磨接头后施焊；焊接时，纤维素焊条不易摆动太大，较宽焊层易采用排焊方法3.4 焊缝返修焊缝返修应在监理人员的监督下，由具有返修资格的焊工依照返修焊接工艺规程进行返修对于重要管线焊缝返修只允许进行一次，一次返修不合格， 则该焊缝必须从管线上切除3.5 施工人员的控制⑴人是决定焊接质量第一位的要素从事压力管道受压元件焊接的焊工，经规定的基本知识和操作技能考试合格后，取得质量技术监督部门颁发的焊工合格证，且在有效期内方能进行相应项目的焊接工作严禁无证从事焊接作业施工企业必须与焊工签订劳动合同⑵管工要对管口组对质量负责，确保管口表面质量，坡口尺寸，对口间隙，错边量控制在规定的范围内SY-T4109-2006《石油天然气钢制管道无损检测》是等同采用API有关标准制定的，该标准第一次提出错边未焊透这一新的焊接缺陷概念，并将错边未焊透的长度单独进行焊缝质量评级，而且规定出现错边未焊透的X光底片不能评为Ⅰ级片。

此外错边未焊透缺陷的返修是较为困难的另外，质检员要起到严格把关的作用及时发现问题，及时给予纠正，及时反馈质量信息，防止不合格品发生⑶焊接机组其他人员都必须围绕保证焊接质量这个中心，尽心、尽责、尽力做好本岗位工作3.6 焊接设备和检验仪器工具⑴压力管道焊接所需的自动焊机、手弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干设备和焊缝热处理装置等，应具备保证焊接质量的过程能力⑵所有指示、测量、检验所使用的仪器、仪表，检验工具，如电流表、电压表、焊口检验尺、温湿度仪、风速仪、红外测温仪等等，都应通过周期检定合格，并在有效期内⑶据我们的经验，焊机上电压表、电流表所指示的数值与焊点附近的真实数值是有一定的差距的，主要原因是焊接把线有一定的电阻而造成电压降要比较准确地掌握焊接电流、电压值，我们的做法是用钳形电流表在焊点附近，对正在工作的焊接把线测量电流、电压数值这样测量的数值是比较准确的3.7 材料与焊材的控制⑴对构成长输管道的钢管、焊材、管件、法兰、阀门等压力管道元件，应采购取得压力管道元件制造许可证的厂家生产的产品，材料或焊材上的标记必须完整、清晰、牢固，质量证明书内容齐全、符合标准要求，质量证明书严禁用抄件，一般应为原件或复印后加盖有经销单位红色检验印章和经办人章的有效复印件，质量证明书上的品种、规格、批号等内容应与实物一致。

⑵压力管道元件（含业主提供的材料）和辅助材料如阴极保护、防腐补口补伤材料等都应经检验合格，由材料质控责任工程师验证后，签署准用意见我们将材料验证设置为“停点” ，旨在控制未经验证的压力管道元件，严禁紧急放行；经检验不合格的材料，严禁投入使用材料存放、保管、吊装、运输等应保证材料不受损伤⑶焊材应有专设的库房存放，配备控制温度、湿度的设备和温、湿度测量仪器、仪表，保证存放条件满足工艺文件规定的要求领用焊条应用焊条保温桶，当班用不完的焊条应回收，回收焊材应按规定经烘干后才能用于管道的焊接3.8 焊接工艺文件的控制⑴焊接工艺评定、焊接施工措施方案或焊接作业指导书，是焊接施工必须严格遵守的“法律”文件⑵在压力管道安装质保体系诸多控制点中，我们将焊接工艺评定设置为“停点”，不具备焊接工艺评定不得开焊⑶焊接工艺评定的内容、数量要能覆盖长输管道线路、联头、返修、不同壁厚及爬坡管段等各种焊接工况⑷焊接作业指导书依据焊接工艺评定来制定，焊接作业指导书中的焊接工艺参数应在焊接工艺评定规定的范围内⑸焊接作业指导书应由焊接技術人员向焊接施工班组交底，交底的内容包括：焊接工艺参数，工艺流程，质量要求，检验方法，焊接环境要求，施工安全要求等。

4 结束语长输管道焊接的现场情况复杂、施焊环境恶劣、焊缝数量较多，影响焊接质量的因素很多，只要对这些影响因素进行有效的控制，就能保证长输管道焊接质量满足标准规范和设计图纸的要求随着焊接机器人在工业应用中的广泛应用，研究人员仍在深入研究焊接的本质，继续开发新的焊接方法，以进一步提高焊接质量参考文献[1]SYT4103-2006钢质管道焊接及验收[2]SY4029-93石油建设工程质量检验评定标准 长输管道线路工程 -全文完-。