李瑩 杜志友

摘要：在工業(yè)建設(shè)項(xiàng)目中，壓力管道通常采用焊接方式連接。因此，焊接是壓力管道施工中最關(guān)鍵、最重要的一項(xiàng)工作，影響管道焊接質(zhì)量的因素較多，本文主要通過(guò)對(duì)壓力管道焊縫質(zhì)量缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，就如何做好質(zhì)量管理，進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

關(guān)鍵詞：管道施工焊接工藝 質(zhì)量控制

引言

壓力管道是指管內(nèi)或管外或管內(nèi)外同時(shí)承受壓力，內(nèi)部輸送 “可能引起燃爆、中毒或高壓”的介質(zhì)的管道。焊接是壓力管道安裝的主要控制內(nèi)容，是質(zhì)量形成過(guò)程中的關(guān)鍵工序，焊接質(zhì)量的好壞直接影響著工程的竣工驗(yàn)收和系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1. 管道焊接質(zhì)量缺陷的分類：

1.1焊接表面質(zhì)量缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣、咬邊、未熔合、焊瘤、未焊透、根部收縮、余高過(guò)大、外觀成形凹凸不平、角焊縫厚度不足或焊腳不對(duì)稱情況等。

1.2焊接內(nèi)部質(zhì)量缺陷主要有裂紋、氣孔、夾渣、未熔合、未焊透等。

? 幾種焊縫表面和內(nèi)部質(zhì)量缺陷示意圖：

2. 幾類重要焊縫質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因：

2.1未焊透：①電流強(qiáng)度不夠，運(yùn)條速度太快；②管道組對(duì)時(shí)，坡口的鈍邊太厚或間隙太小；③焊條角度不對(duì)以及電弧偏吹；④焊件散熱速度太快使焊融金屬迅速冷卻。

2.2氣孔：①熔化金屬冷卻太快，氣體來(lái)不及從焊縫中逸出：如風(fēng)速過(guò)大、溫度較低，或者焊工操作技術(shù)不良，運(yùn)條速度太快，使焊肉很薄，冷卻過(guò)快，氣體來(lái)不及從焊縫中逸出；②電弧太長(zhǎng)或太短。電弧太長(zhǎng)使空氣浸入熔池，太短則阻礙氣體外逸；③焊條受潮；④焊件及焊條上沾有油漆、油污等，受熱后放出氣體浸入熔池；⑤基本金屬及焊條化學(xué)成分不當(dāng)，含碳?xì)膺^(guò)多，所含的合金成分使鐵水發(fā)粘，使熔渣粘度太大，阻礙氣體外逸。

2.3裂紋：①焊接材料化學(xué)成分不當(dāng)。碳及合金成分含量多，以及含磷、硫，促使產(chǎn)生裂紋；②對(duì)于可淬性高的鋼，焊接措施不當(dāng)，如未進(jìn)行預(yù)熱或退火等；③管道組對(duì)不正確，如焊低碳鋼時(shí)坡口小，間隙小，導(dǎo)致填充金屬少，強(qiáng)度低，焊縫冷卻快，應(yīng)力較大，以致產(chǎn)生裂紋；④點(diǎn)焊處尺寸較小，受外力或焊接應(yīng)力作用而破裂；⑤其他具有尖角的缺陷未檢查并及時(shí)修復(fù)，由于應(yīng)力作用而發(fā)展成裂紋。

3. 壓力管道的焊接方法和工藝

3.1 焊前技術(shù)準(zhǔn)備工作

① 焊接前編制壓力管道焊接作業(yè)指導(dǎo)書，進(jìn)行焊接工藝評(píng)定和填寫焊工工藝卡。焊接技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程概況，編制焊接作業(yè)指導(dǎo)書，擬定技術(shù)措施，制定焊接方案。凡施焊單位首次采用的鋼種、焊接材料和工藝方法，必須進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，用以評(píng)定施焊單位是否有能力焊出符合產(chǎn)品技術(shù)條件所要求的焊接接頭，驗(yàn)證施工單位制定的焊接工藝指導(dǎo)書是否合適。焊接工藝評(píng)定應(yīng)以可靠的鋼材焊接性能試驗(yàn)為依據(jù)，應(yīng)在工程焊接之前完成。

② 當(dāng)評(píng)定不合格時(shí)，應(yīng)分析原因，并修正不合理的參數(shù)，重新擬定工藝后，再進(jìn)行評(píng)定，直到合格為止。最后完成的焊接工藝評(píng)定報(bào)告，經(jīng)施焊單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人審批后，編制“焊接工藝卡”，用于生產(chǎn)中指導(dǎo)焊接工作。

3.2 壓力管道焊接方法和工藝

3.2.1采用氬弧焊打底，電弧焊填縫和找補(bǔ)

氬弧焊即氬氣保護(hù)焊，可以獲得良好的焊接接頭，返修率低，易于保證工程質(zhì)量，目前已普遍用于質(zhì)量要求較高的碳素鋼和合金鋼焊接接頭的根部焊道焊接。電弧焊是利用焊條與工件間產(chǎn)生的電弧熱將金屬熔化的焊接方法?？稍谑覂?nèi)或野外高空進(jìn)行平、橫、立、仰全位置焊接，是壓力管道焊接中的主要焊接方法。

3.2.2 焊接工藝

①打底：選用氬弧焊打底，由下往上施焊，點(diǎn)焊起、收尾處可用角磨機(jī)打磨出適合接頭的斜口。整個(gè)底層焊縫必須均勻焊透，不得焊穿。氬弧打底必須先用試板試焊，檢查氬氣是否含有雜質(zhì)。氬弧施焊時(shí)應(yīng)將焊接操作坑處的管溝用板圍擋。以防刮風(fēng)影響焊縫質(zhì)量。底部焊縫焊條接頭位置可用角磨機(jī)打磨，嚴(yán)禁焊縫底部焊肉下塌、頂部?jī)?nèi)陷。并應(yīng)及時(shí)進(jìn)行打底焊縫的檢查和次層焊縫的焊接，以防產(chǎn)生裂紋。

②中層施焊：底部施焊完后，清除熔渣，飛濺物，并進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)隱患必須磨透清除后重焊，焊縫與母材交接處一定清理干凈。焊縫接頭應(yīng)與底層焊縫接頭錯(cuò)開不小于10mm，該層選用焊條直徑為Φ3.2。

③蓋面：該層選用焊條直徑為Φ3.2。焊接時(shí)視其焊縫已焊厚度而選用。每根焊條起弧、收弧位置必須與中層焊縫接頭錯(cuò)開，嚴(yán)禁在中層焊縫表面引弧，該蓋面層焊縫應(yīng)表面完整，與管道圓滑過(guò)渡，焊縫寬度為蓋過(guò)坡口兩側(cè)約2mm，焊縫加強(qiáng)高度為1.5-2.5mm，焊縫表面不得出現(xiàn)裂紋、氣孔、夾渣、熔合性飛濺等。不得出現(xiàn)大于0.5mm深度，且總長(zhǎng)不大于該焊縫總長(zhǎng)10%的咬邊，焊接完畢，清理熔渣后，用鋼絲刷清理表面，并加以覆蓋，以免在保溫、防腐前出現(xiàn)銹蝕。

④焊縫焊接過(guò)程中，設(shè)專人記錄，對(duì)每個(gè)焊縫的材質(zhì)，管道規(guī)格，焊接過(guò)程中的電壓、電流、時(shí)間，外界溫度，焊前預(yù)熱及焊后熱處理進(jìn)行詳細(xì)記錄。焊縫焊接完畢后，對(duì)焊縫進(jìn)行編號(hào)，在每道焊縫處都加蓋焊工鋼印號(hào)，以便后期檢查及對(duì)焊工進(jìn)行考核。

⑤壓力管道焊接完畢后，對(duì)所有焊縫進(jìn)行外觀檢查，檢查完畢后按比例進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)包括焊縫表面無(wú)損檢測(cè)和焊縫內(nèi)部無(wú)損檢測(cè)。

4. 焊接質(zhì)量檢驗(yàn)措施及控制：

4.1焊縫表面質(zhì)量檢驗(yàn)措施：

①采用目測(cè)和焊接檢測(cè)尺實(shí)測(cè)的方式檢驗(yàn)外觀質(zhì)量：主要檢查焊縫表面的裂紋、氣孔、夾渣、咬邊、未焊透、焊瘤、根部收縮、余高、焊縫外觀成形、角焊縫厚度、角焊縫焊腳對(duì)稱情況等。②滲透檢驗(yàn)：主要是在焊縫表面噴涂滲透檢測(cè)劑，通過(guò)顯示的跡痕，判定焊縫的缺陷，主要有著色法和熒光法兩種。③磁粉檢驗(yàn)：主要是在焊縫表面施加磁粉，對(duì)焊件進(jìn)行磁化，通過(guò)顯示的磁痕，判定焊縫缺陷。主要有干磁粉法、濕磁粉法、熒光和非熒光磁粉法。

4.2焊縫內(nèi)部質(zhì)量無(wú)損探傷檢驗(yàn)措施：

4.2.1無(wú)損探傷檢驗(yàn)方法：

焊縫內(nèi)部質(zhì)量無(wú)損探傷檢驗(yàn)方法主要有射線透照檢測(cè)和超聲檢測(cè)。射線透照檢測(cè)比較直觀并能保留檢驗(yàn)記錄，是最常用的檢測(cè)方法，有一定的輻射污染。超聲檢測(cè)對(duì)操作者要求比較高，要有很高的理論基礎(chǔ)，但操作簡(jiǎn)單，成本低。

4.2.2檢驗(yàn)控制：

①施工單位或建設(shè)單位委托的檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)人員要有相應(yīng)的等級(jí)資格證書，且只能從事與該等級(jí)相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)工作；

②由于超聲檢測(cè)對(duì)檢驗(yàn)人員的判斷缺陷技術(shù)要求較高，所以超聲檢測(cè)必須留下書面的檢驗(yàn)記錄備查，對(duì)超聲檢測(cè)后有懷疑的焊縫可用射線進(jìn)行復(fù)查。有的行業(yè)規(guī)范已規(guī)定無(wú)損檢測(cè)可以在超聲和射線中任選其一。

③ γ射線或χ射線對(duì)人體有不良影響，必須確保操作人員及周邊人員的安全，射線輻射防護(hù)應(yīng)符合GB18871、GB16357、GB18465的有關(guān)規(guī)定。作業(yè)前必須辦理審批手續(xù)，提前通告，根據(jù)射線的影響范圍，做好警戒、隔離、輻射監(jiān)測(cè)等措施。

4.3管道焊接操作過(guò)程控制：

主要是對(duì)管道切割下料、管口和坡口加工、管口清理、組對(duì)、點(diǎn)焊和正式焊接的電流、電壓、焊接環(huán)境等方面進(jìn)行檢查。檢查手段基本以巡檢為主。

4.3.1管道切割下料檢查：主要控制管口平面與管道軸線的垂直度，另外注意不銹鋼、合金鋼管道的切割工器具不得與碳鋼類材料混用，防止造成滲碳銹蝕。

4.3.2坡口加工的控制：主要應(yīng)控制坡口角度、坡口的形式和細(xì)部尺寸等。管道對(duì)焊接頭的坡口形式主要有Ⅰ型、V型、U型、X型、雙V型等，見下圖：

4.3.3管道組對(duì)控制：主要根據(jù)焊接工藝卡的要求檢查管口組對(duì)的間隙、平直度、錯(cuò)邊量等，防止焊縫出現(xiàn)未焊透、焊瘤過(guò)大、焊縫寬度不合格等質(zhì)量問(wèn)題。

5. 結(jié)語(yǔ):

壓力管道的焊接質(zhì)量控制是環(huán)環(huán)相扣的， 在施工過(guò)程中嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)程進(jìn)行，認(rèn)真做好焊接工藝評(píng)定，并做好從材料檢驗(yàn)、管道組對(duì)、焊接操作、過(guò)程控制及焊后檢查等每一道工序的質(zhì)量管理，最終才能取得良好的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張西庚.壓力管道安裝質(zhì)量保證指南.2002.9.

[2]沈松泉，黃振仁，顧竟成.壓力管道安全技術(shù).2000.4.

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。