化工管道焊接質量控制措施

劉文虎

（東洋工程（上海）有限公司，上海 200000）

在化工工藝管道連接工作中，工藝管道主要連接多種工藝設備，這些工藝管道是各種流體的流轉通道和載體。傳統的石油化工工藝管道由于溫度、壓力等較為簡單，同時由于焊接技術的落后，所以對焊接技術的要求稍低；由于技術隨著社會經濟發展而進步，現代化工工藝越來越復雜，對管道載體的要求越來越高，管道材料種類及質量要求也越來越高，同時，基于國家質量戰略和安全、環保等要求的逐步提高，對于管道的強度、耐腐蝕性及泄漏性要求也逐步提高，這樣，作為化工裝置安裝工藝中的焊接質量要求也是同樣要求提高。

1 化工管道焊接工藝

1.1 焊接工藝的制定

施工承包商通常按照本公司的實際機械儲備情況及所承擔項目的材料種類及規格、質量要求擬定適用于該項目的焊接工藝；然后根據擬定的焊接工藝準備相應的焊接工藝評定及適用于項目的焊接工藝規程。需要指出的是，焊接工藝評定只能適用于本公司所承擔的工作范圍。

1.2 根部焊接

管道的組對及焊接必須按照批準的焊接工藝規程執行；點焊的長度要根據管徑及管道壁厚，還要考慮不同的材料進行準備；通常采用三點點焊，以降低由于焊接應力產生的變形及電焊部位的缺陷。根部焊接通常采用氬弧焊接，以提高熔透性和清潔度。根部焊接工藝要點包括：①開始進行氬弧焊節前，要做好充分的準備，如氬氣的純度要滿足所焊接材料的需要，比如碳鋼通常純度要大于99.95%。②焊前要注意環境對焊接質量的影響，如采取防風、防雨或者預熱等措施。③焊接完成后，應對所有焊接區域進行檢查，避免出現氣孔、裂縫、夾渣等缺陷，一旦發現有缺陷，應及時進行打磨處理并進行補焊，以確保最終的焊接質量。

1.3 填充焊接

填充焊接是工藝管道焊接的重要部位及內容，通常采用手工電弧焊，在實際施焊過程中，要注意每層焊接或者每道焊接質量，每層/道焊接完成后，及時進行外觀檢查，及時清理每層的缺陷或者夾渣等缺陷。焊接過程中要特別注意層/道間的溫度控制；通常碳鋼的焊接層架溫度應該控制在250℃及以下，不銹鋼管道的層間溫度控制在150℃及以下，其他耐熱鋼的層間溫度應根據材料和相關標準的規定執行。

1.4 蓋面焊接

由于焊縫的寬度過寬，會導致焊縫的應力管道，從而在后續的運行過程中產生質量缺陷或存在可能出現缺陷的傾向，所以對焊縫寬度的控制非常重要，通常焊縫寬度應控制在焊條直徑的三倍以內；由于焊縫缺陷通常都出現起弧或者收弧位置，所以焊縫的起弧和收弧位置應該嚴格錯開，同時收弧位置要注意在收弧時有足夠的焊縫熔覆進行填入，以避免收弧缺陷，這個操作要點同時適用于焊縫的根部及填充層焊接。

1.5 手工向下焊接工藝技術

手工向下焊接工藝是現階段較為新型的焊接工藝，它主要用于石油化工行業的大口徑管道和長輸管道中以及市政管道焊接中，焊接質量好，速度快，效率高。其焊接種類主要分為熱焊（根焊）、填充、蓋面等。首先，想要保證焊接過程中根部不出現裂紋現象需要使用熱焊工藝，但在使用過程中，由于焊接速度較快，所以焊接前需要對焊接坡口及邊緣進行充分的清理工作。第二，填充焊接基本滿足所有的焊接方式，但是對于管道的厚度要求較高，因此在使用過程中需要注意管道的厚度。根據化工管道的實際情況來選擇不同的焊接工藝，才能夠保證焊接的質量。

2 化工管道安裝過程中焊接質量問題產生的原因

2.1 未熔合

管道安裝的質量缺陷包含許多方面，未熔合就是其中的一種。未熔合指的就是焊縫和母材之間、焊道和焊道之間沒有完全融合到一起的現象，其發生在管道中的焊縫位置，一般未熔合焊接缺陷分為三種類型，分別是坡口未熔合、層間未熔合以及根部未熔合。未熔合缺陷的出現通常是由于焊縫根部間隙過小造成等，所以控制焊縫根部間隙非常重要，除了按照各種規范推薦的參數外，還要考慮焊工執行過程的習慣，所以對焊工的培訓和指導工作同樣特別重要。

2.2 夾渣

夾渣是指焊后熔渣殘存在焊縫中的現象，包括焊縫非金屬類熔渣、其他金屬異物如鎢等。夾渣通常表現為條渣、鏈狀夾渣及密集夾渣；其產生的原因主要是由于坡口不合理，多層焊時層間未清理干凈，焊縫過程中線能量過小，焊條本身的質量不過關，氬弧焊電源極性不當，電流過大等原因造成；其危害與氣孔相似，帶尖端的夾渣會產生應力集中，一旦發生或發現，要及時清理干凈。

2.3 裂紋

冷裂紋是化工管道中容易出現的缺陷，同時也是焊接質量的致命性缺陷，在焊接質量中必須嚴格控制，其產生的主要機理是淬硬傾向、拘束度及氫含量。所以在焊接前一定嚴格研究母材的焊接性，選用低氫性堿性焊材及設計合理的焊接接頭；降低焊縫的拘束度，如焊前預熱，控制層間溫度，選擇合理的焊接規范，避免焊縫中出現危害性淬硬組織，選擇合理的焊接順序，減少焊接變形和焊接應力，必要時，焊后進行消氫處理。

2.4 氣孔

在焊接過程中，熔池金屬中的氣體沒有在熔池凝固之前及時排出，從而導致這些氣體殘留在焊縫金屬的內部或者表面，最終形成了氣孔。每次管道中產生的氣孔數量和每個氣孔的大小、形狀都是不一樣的，這是因為氣孔的產生與母材的材質、焊接的位置等因素有關。而導致氣孔形成的氣體也是有許多種的，有的是本就溶解在母材和焊條鋼芯中的，也有的是在藥皮融化的過程中附加產生的。

3 化工管道焊接質量控制策略

3.1 科學設計焊接方案

科學合理地設計管道焊接方案，能為后期焊接施工提供有效指導。在焊接方案設計中，應注重焊接任務量、焊接能力、工藝先進性、材料、環境、焊接要求等因素的系統考慮，然后以此為基礎，精確化地繪制焊接圖紙，這樣能為后期焊接施工提供技術保證，確保管道焊接的規范性、標準性。

3.2 注重焊接材料管理

針對焊接材料管理，應嚴格執行相關的材料管理標準和管理流程，同時實現材料保存、方法、使用、回收全過程的綜合管理。其次，應加大特殊材料的管理，如焊接中使用低氫型焊條材料、堿性焊條、焊劑等材料，應規范化地進行材料存儲環境管理，避免材料變性。同時在材料試用前，應對其質量、規格、清潔程度進行檢查，要求合理控制管材或者焊條中的硫、磷等物質含量，且對坡口側內外邊緣2cm 范圍進行清潔處理，確保該區域無水漬、油污、鐵銹污染物，并且在清潔后要漏出金屬光澤。最后，做好材料預熱問題，避免材料潮濕影響后期焊接質量。

3.3 加強焊接技術管理

焊接技術影響化工管道焊接質量的核心要素。隨著國家經濟的發展，各類建設工程越來越大，但同時化工施工行業的技術工人越來越稀缺，如何保質保量完成項目預期是所有管理人員的重大課題。加強技術管理、提高效率成為項目管理的重要措施。

在施工開始前期的技術準備工作非常重要，技術管理人員熟悉圖紙和相關技術要求，及時、合理安排有效的工序是提高效率的重要途徑。

執行過程中，對施焊人員的技能培訓和考核，選擇優秀的焊接人員參與項目的實施。

選擇合理的焊接方法特別是半自動、自動焊的選擇，是提高效率的重要措施。

焊接的及時檢查，對于發現的問題進行匯總、分析，組織施焊人員積極參與，采取措施，防止在后續的工作重復發生同樣的問題。

3.4 做好管道焊接檢查

規范化地進行管道焊接全過程檢查，能及時發現管道焊接缺陷，隨后通過修補措施的應用，能有效提升管道焊接質量。在焊接工藝檢查中，應重點就焊接環境、工法應用等要素進行檢查。而在焊接管道成品質量檢查中，首先應就管道外觀、形狀和尺寸進行檢查，確保其符合設計規范，同時管道表面無腐蝕、氣泡、裂縫等問題。其次，對管道厚度、外徑大小進行檢查，尤其是要突出焊接部位的檢查，確保管道符合化工生產需要。最后，針對具體的焊接問題，應注重焊接缺陷的有效處理。如果焊接管道出現中心裂縫問題，則應在控制焊接溫度濕度、時間的基礎上，利用多層焊處理該問題等。

3.5 提升焊接人員素養

化工管道在開展焊接時，多以人工手工焊接為主，為此在實際開展焊接過程中，焊接技術工作人員自身的工作質量以及工作效率，直接關系到石油化工管道在使用時的安全性以及應用性。為了保障石油化工管道在實際應用時能夠高效的使用，并且其管道的質量以及其使用的效果都能滿足對管道的實際需求，需要增加對焊接技術工作人員的檢測，無論是質量檢測工作人員的專業素養，或者是焊接工作人員的工作素養，都需要定期檢測，才能讓石油化工管道在實際應用時的效果提高。在日常工作中需要建立合理化的專業和技術培訓周期，也就是說作為負責焊接的公司，需要定期對公司內所有技術專業人員以及質量檢測人員進行專業培訓，提高所有焊接工作人員對當前焊接理論知識的認知，而針對沒有工作經驗的焊接專業人員則需要定期進行崗前培訓以及教育培訓，確保其在開展工作時擁有良好的動手操作能力，對于焊接工作人員而言，動手操作能力十分重要，如果工作人員的自身動手操作能力較差，在上崗后也難以為石油化工管道質量提升帶來積極影響，只有通過考核才能上崗，對于沒有通過考核的人員可以進行二次培訓或者直接將其辭退。而對于焊接企業來講，已經在職的員工也需要定期進行針對性的培訓，其目的是讓更多的焊接專業人員能夠學習到更先進的焊接知識，同時明確石油化工管道在開展焊接工藝時，其應用工藝的重點，以及如何控制石油化工管道的質量。

4 結語

化工管道焊接及質量管理對于后期使用具有深刻影響。在規范焊接工藝應用的同時，應加強焊接過程質量管理，有效地提升管道焊接質量，為化工產業生產業務開展創造有利條件，確保其經濟效益增長和社會價值實現。