壓力管道安裝中焊接存在問題及預(yù)防措施

郭傳軍，欒泉，谷碩

（大連鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院有限公司，遼寧 大連 116013）

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，壓力管道廣泛應(yīng)用于石油化工、電力、城市燃?xì)獾戎匾袠I(yè)。壓力管道連接著各種工藝設(shè)備，擔(dān)負(fù)著高溫高壓、易燃易爆、有毒、腐蝕或放射性物料的輸送任務(wù)[1]。

1 焊接存在問題

1.1 焊接工藝評定

焊評缺項。材料標(biāo)準(zhǔn)有沖擊試驗要求而焊評中沒有沖擊試驗要求；組合評定時，彎曲試驗未進(jìn)行側(cè)彎，不符合要求[2]。焊接工藝評定厚度覆蓋范圍無法覆蓋焊件厚度，尤其在組合焊評評定合格后焊接方法單獨使用時較為常見。

焊接工藝評定時預(yù)熱溫度選用過高，實際焊接時預(yù)熱溫度比已評定合格降低50 ℃以上，甚至沒有預(yù)熱，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，屬于變更重要因素，需重新進(jìn)行焊接工藝評定。

變更填充金屬類別號。焊接16Mn 無縫鋼管 時，焊接工藝評定中焊接方法SMAW 選用的焊條型號是E4315，而實際施焊的焊條型號 E4303，屬于用強(qiáng)度級別低的填充金屬代替強(qiáng)度級別高的填充金屬，需重新進(jìn)行焊接工藝評定。

1.2 焊工資格

從事與焊工資格項目不符的焊接工作，屬于超項焊接。持有GTAW-FeI-5G-3/89-FeS-02/11/13 項目的焊工，焊接材質(zhì)為16Mn，規(guī)格為Φ60.3×4 的無縫鋼管，既是材料類別的不符合，又是材料規(guī)格的不符合，該持證焊工可焊接的管材焊件最小外徑為76 mm。

取得板材對接焊縫試件考試項目的焊工，在焊接外徑小于或等于600 mm 的管材時，未考慮管外徑應(yīng)大于等于76 mm 的限制[3]。

手工焊焊工變更焊接工藝因素。監(jiān)檢發(fā)現(xiàn)持證項目為 GTAW-FeⅡ-6G-3/60-FeS-02/11/12 的焊工，實際操作中電流與極性為直流反接，與持證項目中的直流正接不符，需重新考試。

碳鋼與不銹鋼之間焊接，缺少不銹鋼焊工資格項目；焊工持有大徑管材對接資格項目，缺小徑管材對接資格項目。

1.3 施焊問題

壓力管道安裝大多數(shù)是露天作業(yè)，焊接施工的溫度、風(fēng)速、相對濕度等應(yīng)符合要求[4]，必要時加強(qiáng)防護(hù)措施。管道環(huán)焊縫間距不當(dāng)。直管段上兩對接環(huán)焊縫中心面間的距離、管道環(huán)焊縫與彎管起彎點的距離、管道環(huán)焊縫距支吊架凈距不符合要求[5]。直管上焊縫間距有規(guī)定主要是為了避開焊接殘余應(yīng)力。如果環(huán)焊縫的間距過小，焊接時會影響前一道環(huán)焊縫的強(qiáng)度。

未嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程，具體表現(xiàn)在焊接參數(shù)較規(guī)程引用的焊評變化范圍大；在管道組成件上引弧。監(jiān)檢中發(fā)現(xiàn)，有的不銹鋼焊件表面有引弧現(xiàn)象，這不符合標(biāo)準(zhǔn)的要求[6]。在管道組成件上引 弧，會使焊件的引弧部位金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生金相變化，從而影響到組成件的強(qiáng)度和使用壽命。

1.4 焊材問題

現(xiàn)場焊接材料儲存條件較差，不能達(dá)到焊材保管的要求；焊材領(lǐng)用、發(fā)放、回收混亂，手續(xù)不齊全，未按照體系文件要求進(jìn)行控制；個別安裝單位烘干設(shè)備老化，甚至烘干設(shè)備處于失靈狀態(tài)；施工現(xiàn)場缺少焊條烘干記錄，甚至個別安裝單位對將要使用的焊條根本不進(jìn)行烘干處理；領(lǐng)用的焊條未放在焊條保溫桶內(nèi)，焊條易受潮；異種鋼焊接焊材選用不當(dāng)。

1.5 焊接缺陷

未焊滿：施焊人員工作責(zé)任心不強(qiáng)，自檢和互檢工作流于形式走過場。

未焊透：母材金屬未熔化，焊縫金屬沒有進(jìn)入接頭根部的現(xiàn)象，導(dǎo)致焊接接頭承載面積減小，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，對接頭的強(qiáng)度、疲勞性能影響很大。

未熔合：焊縫金屬與母材金屬，或焊縫金屬之間未熔化結(jié)合在一起的缺陷。未熔合是一種面積型缺陷，減小了承載截面積，應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重，其危害程度僅次于裂紋。

裂紋：裂紋是焊接中最危險的缺陷，不僅削弱了接頭的承載能力，使接頭強(qiáng)度下降，還因裂紋末端的尖銳缺口造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，成為各種斷裂的斷裂源，產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。

夾渣：在焊縫金屬內(nèi)部或熔合線附近存在的熔渣。在焊接過程中，熔池金屬的顏色比夾渣更亮，夾渣呈暗紅色。夾渣不但降低了焊縫的塑性和韌性，而且其尖角處往往會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，尖角頂點甚至?xí)纬闪鸭y。

氣孔：焊接過程中熔池中的氣體來不及逸出從而形成的空穴或孔洞。氣孔降低了焊縫金屬的塑性、韌性和彎曲性能，嚴(yán)重的氣孔可造成應(yīng)力集中，發(fā)展成為裂紋源。

咬邊：電弧將焊縫邊緣的母材熔化后，沒有得到焊縫金屬的有效補(bǔ)充形成的缺口。咬邊削弱了接頭的受力截面，可引起應(yīng)力集中，在淬硬的邊緣組織處，易引起裂紋。

2 預(yù)防措施

壓力管道焊接前，必須有相應(yīng)的焊接工藝評定支持。焊接工藝評定要按照最嚴(yán)苛的條件進(jìn)行評定，要考慮到每種焊接方法所能覆蓋到的焊件范圍和焊縫金屬范圍。當(dāng)重要因素、補(bǔ)加因素發(fā)生變化時，焊接工藝評定要實時跟進(jìn)。

從事壓力管道焊接的焊工其資格項目須在有效期內(nèi)，按照允許的資格項目進(jìn)行焊接工作。在監(jiān)檢過程中，對焊工所從事的焊接項目進(jìn)行檢查，防止有焊工超項焊接的事情發(fā)生。合格的焊工要養(yǎng)成在引弧板上引弧的好習(xí)慣，焊條在引弧板上引弧后就可以在焊件上正式施焊了。焊材庫應(yīng)具有良好的烘干、保溫設(shè)備，設(shè)備上儀表應(yīng)在檢驗有效期內(nèi)。按照質(zhì)保體系文件要求對焊材領(lǐng)用、發(fā)放、回收進(jìn)行控制。每天將發(fā)放的焊條按規(guī)定溫度進(jìn)行烘干，烘干的焊條放入焊條保溫筒內(nèi)，做到隨用隨取。碳鋼、低合金鋼與奧氏體不銹鋼的焊接，當(dāng)焊接接頭承載的溫度較低時，選用高Cr、Ni 含量的奧氏體焊接材料；當(dāng)接頭承載的溫度較高時，選用鎳基焊接材料，減少馬氏體組織的形成，限制碳的遷移。

焊接過程中嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)程的要求，凡是不利于施焊的條件，必須有防護(hù)措施，否則應(yīng)停止施焊工作。加強(qiáng)焊工技能培訓(xùn)，選擇合適的焊接規(guī)范，運條方法、焊條角度、焊接速度、坡口尺 寸、接頭形式、焊接順序、焊件表面和坡口清理要符合規(guī)定，正確選擇電源種類與極性，嚴(yán)格控制焊縫或焊材中有害雜質(zhì)的含量，防止焊接缺陷的產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

壓力管道是通過焊接把管子、彎頭、三通、異徑管等管道組成件連接起來組成一個完整的管道系統(tǒng)，焊接關(guān)系到管道安裝質(zhì)量和投產(chǎn)后的運行安全。認(rèn)真落實標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計文件要求，從焊接工藝評定、焊工資格、焊接材料等方面把控焊接質(zhì)量，確保焊接各個環(huán)節(jié)都符合要求，從而提高壓力管道安裝質(zhì)量。