X80高強鋼大口徑管道焊接缺陷分析與現場控制措施

長慶油田公司建設工程處 （陜西西安 710068） 張 斌 龔衛斌 高 磊

1.概述

西氣東輸二線東段干線工程采用X80鋼，管徑為φ1219mm×18.4mm/22.0mm，我公司承擔15A標段施工任務?，F場焊接工藝為：STT根焊+藥芯焊絲自保護焊填充、蓋面，向下焊，坡口形式為雙V形（見圖1），根焊使用伯樂SG3—Pφ1.2mm焊絲，填充、蓋面使用金橋JC30，坡口鈍邊1.0～1.5mm。焊接參數如表1、表2所示。

圖1 坡口形式

表1 根焊焊接參數

表2 填充、蓋面焊接參數

2.現場焊接缺陷種類

西氣東輸二線管道工程管徑大，施工難度大。為了更好的控制現場焊接質量，我們對15A標段半自動一機組3～5個月所有缺陷焊縫進行統計，發現現場焊接缺陷主要有根部未熔合、咬邊、夾渣、氣孔和裂紋等（見圖2）。由此可看出，缺陷出現頻率最大的是夾渣，裂紋出現頻率最小。

圖2 各類缺陷出現數量

3.現場焊接缺陷產生的原因及控制措施

（1）根部未熔合 產生根部未熔合的原因主要有：①現場對口間隙過小。②焊工操作手法不穩定。③雙V形坡口加工不規范，坡口鈍邊太厚。④施焊時焊接電流偏小。

通過分析焊接施工記錄，得出現場產生根部未熔合缺陷的主要原因（見圖3）。

圖3 各種因素對根部未熔缺陷產生的影響

從圖3可看出，根部未熔缺陷首先是對口間隙較大，占到62%；其次焊工操作手法存在問題。

根部未熔缺陷控制措施：施工前由質檢員對管口圓度、管口坡口進行仔細測量，對不合格管子進行校正。嚴格執行焊接組對參數，保證管道組對間隙。對根焊焊工進行再培訓，并控制現場根焊焊接速度。維修焊機，對焊機的電流、電壓表進行校驗。請有豐富根焊經驗的焊工對操作手法有問題的焊工進行現場指導。

（2）咬邊 現場焊接出現咬邊缺陷主要發生在蓋面。分析咬邊缺陷焊縫的施焊記錄后發現，咬邊產生的主要原因：①蓋面焊接電流大。②焊接速度過快。③焊工的操作手法不穩，擺動不到位。

咬邊缺陷控制措施：根據經驗結合焊工個人施焊水平，蓋面時電流比填充時電流調低10～15A；管道3點、9點方向焊接速度不能過快；焊工施焊時特別注意焊絲在坡口位置的停留時間。

（3）夾渣 現場焊接夾渣缺陷主要出現在填一層至蓋面層間，現場施焊中夾渣缺陷產生原因：①層間打磨不徹底，殘留熔渣。②層間打磨質量差，焊縫與母材結合部留有高槽。③焊接速度過快。④焊接電流小。經過查看焊接施工記錄并與當值焊工溝通后，得出了圖4所示結論。

圖4 各種因素對夾渣缺陷產生的影響

夾渣缺陷現場控制措施：每層焊工負責該層層間打磨質量，特別是管道兩側下45°、12點位置必須仔細檢查。層間打磨時應仔細，不得傷及母材，要求坡口與母材結合部應圓滑過渡。施焊時控制焊接速度，緊盯熔池，一旦發現熔渣未翻出，應立即打磨重新焊接。特別對下45°、12點位置應采取適當降低焊接速度，保證熔池翻渣。

（4）氣孔 氣孔主要分部在填充位置，根焊氣孔較少。分析焊接施工記錄認為出現氣孔主要原因：①坡口不清潔（有鐵銹、油污等）。②焊機電流、電壓不穩。③焊接速度太快。④根焊保護氣體流量過大。通過對現場氣孔成因統計，真結果如圖5所示。

圖5 各種因素對氣孔缺陷產生的影響

氣孔缺陷現場控制措施：在仰焊位置采用較慢的焊接速度，保證氣泡有足夠的時間逸出熔池。施焊前對坡口兩側20～30mm內的鐵銹、油污、水清除干凈。如果一道焊縫當天沒有完成，第二天施焊前必須重新進行坡口除銹。冬天雨季施工時必須對坡口預熱時間延長并保持預熱溫度，除去坡口內水分。根焊時應特別關注保護氣體流量，防止因保護氣體流量過大產生氣孔。保護氣瓶在使用前必須進行倒置，除去瓶中液態水。此外，大風天氣施焊時應使用防風棚，也是有效抑制氣孔產生的重要措施。

（5）裂紋 我單位承擔的15A標段線路工程焊接出現一道焊縫裂紋，該焊縫在邊坡點位置，且邊坡點屬于彈性鋪設，焊口拘束應力很大。通過分析認為該道焊縫裂紋屬于應力因素，與焊接方法無關。

裂紋缺陷現場控制措施：管道組對時嚴禁強力組對，管道爬坡時（彈性敷設）組焊應根據地形提前削方，采取地形適應管道，防止焊口發生應力集中。對內口器必須等待根焊完全焊完后方可撤離進行下一道焊口組對。

4.結語

經過對我單位半自動一機組2009年3～5月焊接缺陷分析后，我們有針對性地對現場焊接質量進行控制。通過現場控制措施，使該機組在后續施工中焊接一次合格率提高至95.7%，高于EPC項目部要求合格率5.7%，在西氣東輸二線東段各個施工機組中名列前茅。