淺談長輸管道焊接工藝和焊接質量的控制

韓杰

（勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司，山東 東營 257000）

1 長輸管道手工下向焊工藝的特點

筆者根據各類管道焊接工藝在工程建設中的應用情況分析認為，通常情況下長輸管道的焊接還是以手工下向焊結合半自動焊工藝為主，如果工程條件良好，則可以考慮采用雙聯(lián)管焊接工藝進行建設施工。如果施工地形局限較多，應用自動焊工藝或半自動焊設備及工藝難度非常大時，則手工焊接工藝會因為其焊鉗設備小且操作方便靈活而適用。

下向焊工藝是從上世紀六十年代中期開始發(fā)展起來的一種手工電弧焊焊接工藝方法，它是在管道水平放置固定不動的情況下，焊接熱源從頂部中心開始垂直向下焊接，一直到底部中心，目前在油氣長輸管線施工中被廣泛使用。下向焊焊接工藝采用纖維素下向焊焊條，這種焊條以其獨特的藥皮配方設計，與傳統(tǒng)的由下向上施焊方法相比，該工藝的優(yōu)點主要表現(xiàn)在焊接速度快，生產效率高、纖維素焊條焊接的焊縫根部成形飽滿、電弧吹力大、穿透均勻、焊道背面成形美觀、抗風能力強、焊接材料消耗小和合格率高等幾個重要方面。

為確保下向焊工藝的質量，焊接組對前應將坡口及其內外側表面不小于25mm區(qū)域范圍內的油、漆、垢、銹和毛刺等雜物采用電動鋼絲刷清理干凈，且不得有裂紋、夾層等缺陷，并呈現(xiàn)金屬光澤，并對坡口進行修磨，使坡口角度及鈍邊等符合設計參數和焊接工藝要求。打底焊后要派專業(yè)砂輪工進行清渣，清根要徹底，每個接頭點一定要打平。清根時要將根焊道清成“U”形槽，避免清成“W”形槽。6點鐘收弧時要將熔池填滿后，再運弧到成形的焊縫上進行收弧，要采用平甩法熄弧。

2 長輸管道焊接常見質量缺陷及影響因素

長輸管道焊接常見質量缺陷有：

（1）夾渣：夾渣分單個的與條狀的兩類。有的外形不規(guī)則，也有的呈球狀，他們都是焊縫金屬中殘留的外來固體物質。用藥芯焊絲焊接時會產生一層溶渣覆蓋于焊縫表面，當溶渣在熔融的焊縫金屬中來不及浮出表面而停留在金屬內時，就形成夾渣。這些夾渣削弱了焊縫，并且可能成為一種裂紋源。造成此缺陷的影響因素有：前層的焊道清渣不干凈；不穩(wěn)定的運條速度；不適當的焊絲角度，使熔渣流到電弧前面；擺動幅度太寬；運條速度太慢，使熔池處在電弧前面；電流控制得太低等。

（2）氣孔：氣孔一般呈圓形或橢圓形，內壁潔凈光滑。氣孔可以在焊縫內部，也可以穿透到焊縫表面，或者兩種都有。當從凹坑部分釋放出來的氣體，受到半熔融熔渣的抑制，被封閉與熔渣與熔融金屬間，造成熔融金屬的下凹，當金屬凝固時，即成氣溝。造成此缺陷的影響因素有：用于保護電弧及熔池的保護氣體流量不夠；保護氣體混有雜質或受潮；焊接電流過大，或電弧電壓過太高；焊絲干伸長度過長；母材或焊絲表面有銹、油脂、濕氣或臟物；母材中的雜質含量過高等。

（3）裂紋：對焊接接頭質量影響最大的是裂紋，裂紋的產生可以由不適當的焊接工藝、焊工技術或材料所致。按照裂紋發(fā)生的時間可劃分為冷裂紋與熱裂紋兩種，這些裂紋可以垂直或平行于焊縫。橫向裂紋垂直于焊縫軸線，是縱向收縮應力作用所引起的；縱向裂紋常常發(fā)生于高的接頭拘束及高的冷卻速度條件下。

（4）未熔合和未焊透：未熔合發(fā)生在焊道之間或焊道與母材之間，通常是因為被焊部位未能完全熔化結合或液態(tài)金屬流動不充分所造成的。造成此缺陷的影響因素有：焊接電流太小或電弧電壓太高；運條速度不當，過快則易使熔融金屬跟不上，過慢則易使熔融金屬往前淌，減小熔深；焊炬角度不合適，焊絲未對準；坡口寬、擺動弧度過大，兩側停留時間不夠；坡口角度狹小；坡口內焊道突起過高等。

（5）咬邊和焊瘤：當焊接條件選擇不當，或操作手法不合適，就可能造成咬邊或焊瘤。一般講，焊接速度過快，容易產生咬邊。當焊接速度過慢，容易產生焊瘤。

3 長輸管道焊接質量的控制策略

我們都知道，決定長輸管道使用壽命有三個關鍵要素分別是：管道材料的防腐質量、管道的焊接質量以及管道所處地段的外部環(huán)境，其中最為關鍵的就是管道的焊接質量。細節(jié)決定于成敗，長輸管道的焊接尤為重要。那么如何能夠在施工當中減少焊接質量缺陷呢？針對長輸管道焊接施工中常見的質量缺陷，歸納以下幾個方面的控制策略，僅供參考。

3.1 夾渣缺陷：仔細清理前一焊道的熔渣，特別是沿焊道的兩側；采用均勻的運條速度；增加焊炬的傾斜角，避免熔渣流到電弧前面；使用較窄的擺幅；提高運條速度，以便使電弧位于熔池的前面；提高電流設定值。

3.2 氣孔缺陷：增加保護氣體流量，在無風時，流量為20～25L/Min；采取防風措施，防止穿堂風。在室外焊接，氣體保護焊時當風速超過2m/s時，要設置防風措施；增加去除氣體中濕氣的裝置，及保證氣體純度；調整至合適的焊接電流或電弧電壓，或調整送絲速度；縮短干身長度或調整焊炬角度，清理噴嘴內附著的飛濺物，改善氣體保護；減慢運條速度；清理母材或焊絲表面。

3.3 裂紋缺陷：長輸管道焊接裂紋存在兩種情況，即冷裂紋和熱裂紋，情況不同控制策略就不同。熱裂紋采取預熱，以降低收縮應力；使用清潔的或未被污染的保護氣體；增加焊道的橫截面；采用雜質元素含量很低的母材；使用含Mn量高的焊絲，提高焊絲的Mn/S之比。冷裂紋則要選用合適的焊接線能量，增加焊道的橫截面尺寸；降低間隙寬度；預熱，必要時可采用后熱或緩冷措施，以降低冷卻速度；填滿弧坑；選用擴散氫含量少的焊絲及按焊條說明書要求烘干焊條；避免強力組對焊口等。

3.4 未熔合和未焊透缺陷：選擇合適的電流、電壓及焊接速度，以保證有足夠的熔深；焊炬要盡量垂直坡口面，焊絲要對準前層焊道的縫邊；不要擺動過寬，在兩側要充分停留；調整坡口角度，鈍邊大小、根部間隙；用砂輪等工具打磨掉焊道過高凸起部分。

3.5 咬邊和焊瘤缺陷：這方面的問題主要是通過調整焊接電流和焊接速度，在平角焊時控制噴嘴角度及焊絲對準的位置絕對精確即可避免問題的出現(xiàn)。

結語

總而言之，為了能夠更有效地對長輸管道焊接工藝和焊接質量加以控制，本文主要針對以上幾方面的問題展開了較為系統(tǒng)和全面的論述，并根據實際情況提出了幾點相關的控制策略，旨在能夠在理論方面與大家進行探討。

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