壓力管道無損檢測(cè)和焊接技術(shù)實(shí)踐

（中特檢管道工程（北京）有限公司，北京 100020）

1 無損檢測(cè)技術(shù)在壓力管道中的應(yīng)用

1.1 漏磁檢測(cè)

漏磁檢測(cè)技術(shù)其工作原理是利用磁感線對(duì)被檢測(cè)物進(jìn)行檢測(cè)。鑒于大部分壓力管道材料是鐵磁性材料，管壁薄，采用漏磁檢測(cè)操作簡(jiǎn)便。若出現(xiàn)表面質(zhì)量缺陷問題會(huì)在表面形成電磁場(chǎng)，利用電磁信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)再利用濾波技術(shù)，放大處理技術(shù)獲得清楚的缺陷位置和嚴(yán)重程度。漏磁檢測(cè)可直觀發(fā)現(xiàn)被檢測(cè)物體的性能和缺陷，操作簡(jiǎn)單、成本較低、檢測(cè)效率高，在壓力管道檢測(cè)中應(yīng)用最為常見。但技術(shù)只能對(duì)表面缺陷和性能進(jìn)行檢測(cè)，無法再進(jìn)一步深入檢查。

1.2 射線檢測(cè)

射線檢測(cè)的工作原理是被檢測(cè)物體對(duì)不同波長(zhǎng)的射線其吸收情況不同，利用這一特點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)被檢測(cè)物體不同部位的厚度、密度和成分等，在不同部位透入射線吸入差異較大。差異可在底片記錄，對(duì)底片進(jìn)行影像分析，判斷被檢測(cè)物體內(nèi)部的缺陷大小、類型等。射線檢測(cè)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是檢測(cè)直觀簡(jiǎn)單，但操作復(fù)雜，在檢測(cè)作業(yè)時(shí)，還可能會(huì)對(duì)人體的身體健康產(chǎn)生傷害，因此，在應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，須采取相應(yīng)的防范措施。

1.3 超聲導(dǎo)波檢測(cè)

超聲檢測(cè)的工作原理是利用超聲波的性質(zhì)和傳播特點(diǎn)，在超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)形成反射，利用該特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力管道進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)后利用回波進(jìn)行缺陷具體位置和原因的分析。利用超聲檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行管道檢測(cè)，可檢測(cè)寬頻帶聲波，利用超聲波接收器在爆管前及時(shí)接收信號(hào)，再采取相應(yīng)的防控措施。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是操作方便，可實(shí)現(xiàn)對(duì)厚度大工件的監(jiān)測(cè)，但對(duì)管道表面和近表面的缺陷難以檢測(cè)，對(duì)檢測(cè)人員的要求較高。

現(xiàn)階段，在超聲檢測(cè)中最常用的導(dǎo)波檢測(cè)利用的是單一模態(tài)的導(dǎo)波，該模態(tài)導(dǎo)波在管線傳播時(shí)衰減小、覆蓋面積大，與常規(guī)脈沖波相比，可利用中差法超聲波逐點(diǎn)檢測(cè)，導(dǎo)波檢測(cè)可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接接頭內(nèi)部缺陷、檢測(cè)出管道內(nèi)和材料內(nèi)、外表面的質(zhì)量缺陷。該檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管道內(nèi)大面積腐蝕現(xiàn)象的高速檢測(cè)。目前國(guó)外導(dǎo)波技術(shù)已得到了普遍流行，國(guó)內(nèi)對(duì)導(dǎo)波檢測(cè)的研究較晚，但發(fā)展比較速度，目前已通過多次仿真試驗(yàn)證明多模態(tài)導(dǎo)波技術(shù)的完善、導(dǎo)波檢測(cè)設(shè)備的改進(jìn)可提高該技術(shù)檢測(cè)的效果。

1.4 電磁波檢測(cè)

電磁波檢測(cè)是無損檢測(cè)中較新的一種檢測(cè)方式，利用脈沖電壓推動(dòng)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在壓力管道表面形成渦流，使被檢測(cè)物體質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，利用信號(hào)接收器采集振動(dòng)信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化為可辨識(shí)的特殊信號(hào)，采用分析計(jì)算的方式完成檢測(cè)。電磁波檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是在對(duì)質(zhì)量較輕的渣表面檢測(cè)時(shí)不需特殊處理，不需液體之間的耦合，可降低工作量，提高檢測(cè)的效率。

1.5 遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)

渦流檢測(cè)技術(shù)的工作原理是利用穿過式線圈探頭進(jìn)行渦流檢測(cè)管材的通孔缺陷。在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度條件下，鐵磁性管材磁導(dǎo)率不同，對(duì)磁飽和裝置進(jìn)行設(shè)置，可在檢測(cè)鐵磁性材料時(shí)設(shè)置足夠的磁場(chǎng)，可使導(dǎo)磁率與常數(shù)保持基本一致，可實(shí)現(xiàn)1～500 MHz范圍內(nèi)的鐵磁性鋼管的渦流檢測(cè)。在渦流檢測(cè)時(shí)，采用對(duì)比試樣的方式對(duì)渦流儀的靈敏度進(jìn)行調(diào)整，以確保驗(yàn)收的水平和檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。壓力管道的生產(chǎn)環(huán)境和構(gòu)造不同，會(huì)對(duì)檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生一定干擾，處理好以上問題，可提高該檢測(cè)技術(shù)在壓力管道中的檢測(cè)能力。

1.6 涂層厚度檢測(cè)

壓力管道的涂層厚度是極其重要的工藝參數(shù)，采用無損檢測(cè)技術(shù)可檢測(cè)管道表面的涂層厚度，在選擇測(cè)量方式時(shí)，需考慮涂層的類型、基體材料、被檢測(cè)工件的尺寸等。涂層厚度需符合規(guī)定要求，保證表面無任何明顯的裂紋和脫粉等問題。此外，要求涂層顏色符合外觀設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證輪廓清晰、平整。由于壓力管道運(yùn)行環(huán)境比較復(fù)雜，其材料應(yīng)具有良好的防火、抗裂等性質(zhì)，做好涂層厚度檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)性能存在缺陷的地方并加以改正。

2 壓力管道焊接技術(shù)的應(yīng)用

2.1 管道定位

在清理好管道雜質(zhì)后，應(yīng)進(jìn)行組對(duì)和定位，定位時(shí)確保管道兩邊內(nèi)壁齊平，控制錯(cuò)邊的量。當(dāng)兩邊壁厚不一樣時(shí)，應(yīng)進(jìn)行打磨處理。在連接定位時(shí)，固定兩邊管道并采取相應(yīng)措施以免出現(xiàn)受熱不均而變形的現(xiàn)象。不同的焊接部位均采取同樣的焊接方式，要求焊工熟悉焊接工藝和操作流程，再按照規(guī)范開展焊接作業(yè)。

2.2 試焊技術(shù)

在試焊時(shí)首先應(yīng)遵循中間起弧、右側(cè)熄弧的原則，在中間起弧后，先焊接左邊再往右側(cè)向上熄滅弧，間隔時(shí)間控制在1.5 s左右。焊接后采用管件轉(zhuǎn)動(dòng)的形式調(diào)整好焊接的位置，達(dá)到較好的焊接效果。在焊接時(shí)應(yīng)確保坡口兩端充分熔合，在定位焊接時(shí)采用電弧熔穿定位焊點(diǎn)，焊接時(shí)調(diào)整好焊條的角度，要求打底層、填充層、蓋面層撒部分的焊條角度一致。

2.3 填充層焊接

填充層焊接前須先徹底清除打底層的焊渣，在填充層焊接時(shí)遵循兩側(cè)慢、中間快的焊運(yùn)原則，確保填充層焊接的平坦。焊接時(shí)應(yīng)清除該層的夾渣，保證坡口平滑。焊接人員控制好焊條行進(jìn)的速度和角度，減少施焊電弧，可及時(shí)改變?nèi)鄢販囟?，有效避免焊道氣孔、夾渣現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4 打底層焊接

在打底層焊接時(shí)，焊接人員應(yīng)采用長(zhǎng)弧先預(yù)熱焊接的部位，當(dāng)有水滴狀的鐵水出現(xiàn)時(shí)，可適當(dāng)降低電弧，再滅弧形成第一個(gè)熔池座。在第二次起弧時(shí)焊工應(yīng)將電弧定位在坡口內(nèi)角，按照由下到上的順序焊接，控制電弧在管壁內(nèi)，以免引起壓力容器管壁背面出現(xiàn)凹陷問題。

2.5 蓋面層焊接

在壓力容器蓋面層焊接時(shí)，要求采取和填充層相同的焊接技術(shù)，控制焊條擺動(dòng)的速度，以確保焊接的美觀。控制焊縫的余高，蓋面層焊接的兩端均應(yīng)超過坡口的2 mm左右。

2.6 封底層焊接

在壓力管道蓋面層焊接結(jié)束后，焊工應(yīng)再次熔化管道內(nèi)的焊道并采取封底處理，以保證壓力管道內(nèi)焊接在高度和寬度上保持一致，使管道焊接平穩(wěn)，使焊接后的外觀美觀。此外，應(yīng)在仔細(xì)檢查管道后及時(shí)處理管道上的殘?jiān)饪?、凹陷等質(zhì)量缺陷。

3 壓力管道焊接施工中存在的問題和防范措施

3.1 氣孔問題及其防范措施

壓力管道焊接時(shí)存在氣孔現(xiàn)象，首先，應(yīng)確保焊條的干燥，采取必要的保溫措施，以免受潮而影響焊接質(zhì)量。其次，應(yīng)嚴(yán)格控制操作流程，避免外界不良?xì)怏w進(jìn)入焊縫中，應(yīng)對(duì)壓力管道焊口存在缺陷的位置打磨處理，在焊接時(shí)采取防風(fēng)措施。最后，要求管道口保持清潔干燥，避免有鐵銹、油污等問題的出現(xiàn)。

3.2 夾渣問題及其防范措施

壓力管道焊接夾渣問題是比較常見的質(zhì)量缺陷，對(duì)該問題的解決，首先，應(yīng)完善工藝參數(shù)，采用較大的電流參數(shù)，以確保焊接的熔深。其次，不能過度打磨處理，有效除去壓力管道表面的熔渣，注意管道接口打平。再次，要求控制焊接時(shí)的角度和速度，避免焊接熔深不足而引起夾渣現(xiàn)象。最后，應(yīng)及時(shí)清理管道和焊條的雜質(zhì)以及焊道上的熔渣，以免雜質(zhì)進(jìn)入焊道導(dǎo)致夾渣。

3.3 未焊透問題及其防范措施

焊接施工時(shí)須嚴(yán)格按照焊接規(guī)范和要求控制坡口的尺寸和鈍邊厚度，準(zhǔn)確調(diào)整與控制運(yùn)條的角度和速度，以保證電弧在正確的方向上。通過以上操作可有效減少未焊透的現(xiàn)象，以確保焊接的質(zhì)量。

3.4 燒穿問題及其防范措施

首先，在焊接時(shí)須確保根焊厚度，避免過度打磨處理，應(yīng)采用合適的電流。在壓力管道熱焊時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高焊接的速度，以免由于溫度過高，引起燒穿。其次，在平焊和仰焊時(shí)，須控制熔池的溫度，可使用短弧焊方式。

3.5 咬邊問題及其防范措施

首先，選擇小一些的電流參數(shù)控制電弧的長(zhǎng)度，應(yīng)保證焊接運(yùn)條均勻。其次，在金屬填充時(shí)，應(yīng)比焊道母材表面稍低，確保蓋面焊道輪廓清晰，控制咬邊和外觀成型。最后，焊縫咬邊深度和長(zhǎng)度超過標(biāo)準(zhǔn)的部分應(yīng)使用砂輪打磨處理后再進(jìn)行補(bǔ)焊。

3.6 裂紋問題及其防范措施

為防止裂紋的出現(xiàn)，首先，在焊接時(shí)應(yīng)避免管件強(qiáng)制扭力，采取降低焊接應(yīng)力的方式控制因外力因素引起的裂縫現(xiàn)象。其次，避免多次焊接和打磨，減少錯(cuò)邊的量，以免在焊縫中心出現(xiàn)裂紋。最后，要求嚴(yán)格控制焊接的溫度，采取適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和保溫措施避免冷裂紋的出現(xiàn)，還應(yīng)做好雜質(zhì)清理工作，以免雜質(zhì)進(jìn)入焊縫引起質(zhì)量缺陷。

4 壓力管道表面焊縫的檢測(cè)

在進(jìn)行壓力管道無損檢測(cè)前，首先，應(yīng)對(duì)管道表面的焊接縫外觀進(jìn)行檢查，要求焊縫外觀和焊接接頭表面質(zhì)量成型良好，焊縫寬度每一邊均應(yīng)蓋過坡口邊緣2 mm左右，角焊縫焊腳高度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，外形應(yīng)平緩過渡。其次，在檢測(cè)表面管道焊接接頭時(shí)，要求接頭不能有氣孔、裂紋、夾渣、未熔合等質(zhì)量問題，不銹鋼壓力管道焊縫表面不能存在咬邊現(xiàn)象，其他材料的管道焊縫咬邊深度應(yīng)在0.5 mm以下，且焊縫兩邊的咬邊總長(zhǎng)不大于焊縫全長(zhǎng)10%。最后，壓力管道焊接接頭錯(cuò)邊應(yīng)小于壁厚10%，且不大于2 mm。在進(jìn)行壓力管道表面無損檢測(cè)時(shí)，鐵磁性的材料管道應(yīng)優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)方式，非鐵磁性材料的壓力管道應(yīng)優(yōu)先選擇滲透檢測(cè)方式，存在裂紋傾向的管道焊接接頭，進(jìn)行表面無損檢測(cè)時(shí)，應(yīng)先焊接冷卻一段時(shí)間后再進(jìn)行。

5 結(jié)語

綜上所述，壓力管道焊接技術(shù)和無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)同時(shí)強(qiáng)化，以提升壓力管道焊接質(zhì)量，但目前由于焊接技術(shù)存在許多不完善的因素，導(dǎo)致在壓力管道焊接施工中存在許多質(zhì)量問題，應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)并及時(shí)采取有效措施，減少壓力管道焊接質(zhì)量問題，提高壓力管道焊接質(zhì)量水平。