壓力管道焊接缺陷成因及對策

趙瑞云，于真真

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

作為一種常見的特種設備，壓力管道不僅能夠進行可燃性和有毒性物質的輸送，同時還能進行腐蝕性和易爆物質的輸送，具有重要的作用和價值。對于壓力管道來講，其密封性會直接對管道的使用效果以及周圍環境和人們的安全產生影響。因此，需要積極開展壓力管道的焊接管理工作，在對焊接缺陷問題進行不斷完善和治理的過程中，提高壓力管道輸送的安全性。

1 壓力管道焊接工藝概述

進行壓力管道焊接的過程中，會使用填充材料利用加熱或者加壓的方式，實現不同種類或者同種類金屬材料的有效結合?，F階段，釬焊、壓焊和熔焊都是比較常見的管道焊接方式。壓力管道的整體質量將直接決定管道的運行安全，因此在保證材料質量的同時，還需要開展焊接過程的質量管控，保障管道整體質量，積極開展焊接過程的全面監管，提高焊接的可靠性水平，以此為基礎將壓力管道的作用充分發揮出來。

2 壓力管道焊接缺陷分析

2.1 錯邊和角變形問題

在焊接的過程中，如果操作不當就會加大錯邊和角變形問題出現的可能，一般情況下在壓力管道的裝配過程中這種問題比較常見。并且對于壓力管道的焊接來講，表面的不平整和邊緣粗糙與角變形無法完全避免，同時還會對壓力管道的強度產生一定的影響。當錯位和角變形問題出現時，壓力管道的壓力就會集中到一點，當壓力超過臨界值，可能就會造成安全問題的出現[1]。

2.2 焊接面夾渣問題

在開展壓力管道焊接的過程中，由于一些原始的熔渣沒能浮到表面，最終殘留在結晶的焊縫當中，出現了夾渣問題。由于壓力管道焊接工藝不合理或是操作不慎就會造成偶發性的夾渣，但大部分都是由于熔渣的殘留所造成的，最終導致壓力容器焊接表面的焊接強度和密實性受到了極大影響。

2.3 未焊透和熔合問題

未焊透指的是未被電弧熔化的焊縫金屬與母材金屬之間的間隙；未熔合指的是焊縫金屬與母材金屬之間或相鄰焊道與焊縫之間的局部殘余間隙。作為壓力管道嚴重焊接缺陷未焊透和未熔合，會降低焊縫的焊接強度，造成壓力管道裂紋的出現，引發嚴重的安全事故。這一問題的出現，與焊接電流過低或者是焊接電弧過長有關，一般在管道內壁和外表面之間的位置比較常見[2]。

2.4 焊接面裂紋問題

一直以來，焊接裂紋都是壓力管道焊接中的一種嚴重缺陷問題，直接威脅到管道結構的安全性。熱裂紋和冷裂紋是焊接裂紋的主要表現，并且不同裂紋出現的原因也存在一定的差異。簡單來講，由于環境潮濕、管道內的水分較多從而引發裂紋形成，同時沒能進行提前烘干，焊接過程中的高溫造成焊縫區域產生微量的氫殘留在內部，在焊接完成后降溫收縮時就會造成內部應力過大，最終出現裂紋情況。并且，焊接人員的技術水平和責任意識直接決定了裂紋出現的可能，需要在焊接后及時自檢。

3 影響壓力管道焊接質量的主要因素

3.1 材料因素

作為焊接過程中直接影響焊接效果的因素，焊接材料是需要人們進行重點研究的內容。不同的焊接方法在運用過程中，所需的焊接材料也存在一定的差異?？偟膩碚f，焊條、焊帶、焊絲、焊藥、填料等都是比較常用的焊接材料，一旦材料的質量或者規格不合理，就會降低焊接質量效果，同時由于不同焊接材料所需要使用的焊接方法也存在一定的差異。因此，需要做好合理的匹配工作，避免在焊接的過程中由于匹配度不足而影響到整體的焊接效果。另外對于焊機本身來講，不同品牌的設備質量不同，為了降低材料和設備對焊接效果的影響，需要及時開展具體管控和選擇工作。

3.2 方法因素

由于壓力管道需要在不同的環境下工作，因此焊接方法需要存在一定的差異，對焊接質量產生直接的影響，且不同的焊接方法在具體焊接過程中也會受到不同因素的影響?，F階段，在開展壓力管道焊接的過程中，電弧焊和鎢極氬弧焊是人們比較重用的方法，各自優勢也不盡相同。電弧焊的具體種類較多，總體適應能力較強，設備較為輕便，技術難度小，操作便捷性高，可以滿足多種壓力管道焊接要求，得到了人們的廣泛應用。在利用電弧焊焊接方法過程中，由于受到焊接技術和焊接環境的影響可能存在，比如未焊透的焊點、焊接氣孔或焊接裂紋等問題，直接降低了壓力管道焊接部位的耐壓性，面對標準壓力，就會出現泄漏、損壞等情況[3]。鎢極氬弧焊與電弧焊不同，雖然焊接過程中不會出現多余的焊渣，但是對整體技術水平的要求比較高。

3.3 環境因素

壓力管道的焊接會涉及到不同的環境因素，如：溫度、濕度、風力等因素就會對焊接質量產生不同程度的影響。對于一些焊條或者是焊接材料來講，高濕度環境下的焊接質量相對較差，一些焊接方法在低溫度的環境中焊接效果不佳，都會對焊接質量產生極大的影響。因此，可以從溫度、濕度、風力等外部環境入手，來對焊接環境引起的焊接質量問題展開分析。

3.4 人員因素

壓力管道焊接屬于手工操作，對人員的依賴性較大，在開展焊接工作的具體過程中，人員素質將直接決定焊接質量。部分企業在人才選擇的過程中缺乏科學性，造成操作過程中存在技術不熟練問題，最終引發了壓力管道的焊接缺陷。因此在開展壓力管道焊接時，若要全面提升焊接質量，就必須要確保焊接工作人員持證上崗，還需要做好人員操作證書的檢查工作，嚴格要求開展相關復檢工作，提高焊接工作的整體質量和效率，避免因人員焊接技術不到位而引發的壓力管道焊接質量問題。

4 壓力管道焊接質量控制主要措施

4.1 積極開展前期準備工作

4.1.1 坡口清理

由于大部分管道的坡口尺寸和坡口角度都有差異，因此在正式開始焊接之前，需要開展坡口的清理工作。此外，還需要整合管道的坡口數據，找到與數據匹配的管道，然后進行焊接。只有經過坡口處理工藝，才能對焊接位置的質量進行保證，提高焊縫質量。除了對坡口位置的數據匹配工作重視外，還需要將坡口位置的油污和雜質清理干凈，仔細打磨坡口的凹凸不平情況，保證焊接面能夠實現有效對接，利用自動控制技術對坡口接頭進行精確控制，避免坡口錯位問題的出現[4]。

4.1.2 焊接位置的確定

焊接接頭的組裝需要在坡口清理后進行，并確保間隙匹配、形狀匹配和鈍邊匹配，才能保證焊縫位置沒有滲漏和凹陷，進而保證焊縫的外觀質量。為了提升焊接質量，減少焊接過程中出現錯位或不規則等質量缺陷的可能，在操作的過程中焊接技術人員需要對其進行仔細打磨處理。

4.1.3 焊接材料的選擇

壓力管道材料質量將直接影響到壓力管道的整體焊接效果。在進行具體壓力管道焊接時，需要嚴格按照國家標準要求進行材料的選取，保障焊接材料與焊接要求相吻合。另外，焊接人員還需要根據項目的實際情況，對焊接材料的規格、種類、材質等展開合理選擇，提高材料選用的準確性。并且在對壓力管道材料進行最終確定之前，需要展開嚴格的材料檢驗，做好材料表面油污、銹蝕等問題的處理，避免表面雜質從而影響材料使用效果。

4.1.4 焊接設備的管理

為了提高焊接質量和效率，需要科學選用高性能的焊接設備，確保設備的選擇可以與管道焊接具體要求保持一致。另外，積極開展焊接設備的定期維修保養工作，確保設備的正常使用。同時在定期管理的過程中建立臺賬，可以記錄焊接設備的使用狀態。工作人員需要及時校準焊接儀器儀表，確保其精度，減少焊縫成型缺陷情況的出現。在對焊接設備進行應用的過程中，需要加強保護，減少損壞，實現延長焊接設備使用壽命的目的。

4.2 管件組對的質量管控

對于壓力管道來講，為了確保整體使用效果，需要以焊接設計要求為依據進行加工，不能存在污漬、焊渣等情況，對組對關鍵焊接縫隙的一致性進行保證。在開展定位時，還要將偏移量保證在規定范圍內，一旦組對管道之間管壁出現了較大差異的厚度，需要根據相關要求展開修整，對過渡的平滑性進行保證。

4.3 焊接流程管理

在焊接開始之前，在相關焊接規定和流程的指導下，科學分析現有的焊接方案，對管道、焊接材料、方案合理性和試驗焊接等方面進行高度重視。在開展試驗焊接的過程中，以具體的標準評定流程為依據，評定焊接效果，只有在焊接效果滿足具體要求后才可以開展后續的焊接施工。在具體焊接時，首先需要將噴嘴徹底清洗干凈，在焊接技術要求的約束下，檢查焊接電流、焊接電壓等相關參數，之后展開預熱處理，不同的零件應根據相應的焊接順序采用不同的焊接方法進行焊接。在焊接位置改變后，需要重新檢查焊接要求，并對焊接方法進行調整。在管道或部件發生變化時，需要及時進行合適焊接材料的更換工作。在焊接過程中，必須要對焊接環境的穩定性進行重視，關注焊接方法、設備、材料、溫度、濕度、風速等各項指標，確保能夠在最佳的環境中開展焊接施工。同時焊接效果的自檢工作也尤為重要，可以對各種焊接質量問題進行及時發現和解決[5]。

4.4 焊接環境的管理

焊接質量將直接受到外部環境的影響。首先，在雨雪天開展焊接施工的過程中，需要進行雨棚的搭設；其次，在開展電弧焊的過程中，需要對風速進行控制。在對氣體保護焊進行應用時，需要保證風速為2 m/s以上；在應用低氫焊條時，需要保證風速為5 m/s以上。因此，在上述問題進行處理的過程中，可以利用防風方法來進行干預。如果空氣濕度超過了90%時，應及時加裝除濕裝置，確保在滿足焊接條件后才能展開焊接活動。最后，如果環境溫度較低，需要展開預熱干預，利用電加熱的方式來對焊接材料的焊接溫度進行保證。一旦無法有效控制焊接環境，需要立即停止焊接工作。

4.5 焊接工藝質量控制

第一，在開展壓力管道焊接時，需要盡量減少焊接量和減低金屬的填充量，這樣可以最大限度地保證焊接結構的穩定性，同時有效避免變形問題的出現，促進整體質量控制效果的提升。第二，技術人員應盡可能選擇對稱的構件截面和焊接位置，這樣可以對彎曲變形問題進行有效避免。第三，焊接人員在展開作業時，在對結構強度和剛度進行充分保證的情況下，需要盡可能減小焊縫的截面尺寸，連續角焊縫可以調整設計成斷續角，不僅能夠對塑性變形進行有效避免，同時還可以減小焊接應力和變形。第四，需要對焊接順序進行合理調整。對一些特性復雜的結構，應盡可能選擇構件組裝方式，同時有效減少焊縫數量，合理分布，可有效避免結構變形。在具體操作過程中，不僅需要滿足組裝和焊接的要求，同時還要推動焊接工作的順利進行。此外，焊接工作人員需要對焊縫的尺寸進行合理確定，在等強度原則的指導下進行尺寸計算，并對結構特點展開考慮，結合具體情況進行具體分析。

4.6 焊接后期的質量控制

在焊接結束后，施工人員需要積極開展壓力試驗、表面檢查和焊縫檢查等焊接質量的檢查工作，根據我國現有的焊接評定標準開展具體檢驗，做好氣孔、裂紋等缺陷問題的分析和焊縫的準確判斷。與此同時，對無損檢測的管道位置、數量和參數展開工作，一旦遇到問題就需要及時記錄并返工。

4.7 焊接質量檢驗

壓力管道焊接質量檢驗是一項全過程的工作，不僅需要進行焊接前期和焊接過程的檢驗，同時還需要做好焊接外部和具體自檢工作。在焊接工作開始之前，應全面分析具體的焊接材料和焊接設備，充分開展焊接預熱，在確定所有焊接參數在正常范圍之內后才可以進行焊接操作。在具體焊接工作開展時，當上一部分焊接工作完成后，必須要對其展開質量自檢，依據壓力管道焊接標準，分析焊接效果的科學性和合理性。在進行焊接后質量檢查工作時，需要焊接工作人員和技術人員相互配合，對焊接效果進行共同分析，一旦存在異議情況，需要進一步查找問題所在，根據壓力管道焊接的技術標準對焊接部位的質量進行評定。當確認焊接問題真實存在后，需要及時返工，并對熱處理管道進行焊接后的再次熱處理，促進焊接質量效果的有效提升。

4.8 對壓力管道焊接缺陷問題進行靈活應對

4.8.1 錯邊及角變形對策

在開展壓力管道焊接的過程中，無法避免錯邊和角變形問題的出現，并且情況較為復雜，處理難度大。因此，需要根據具體情況進行提前預防，在開展壓力管道安裝時，確保能與相關制造要求相吻合，將管道錯邊和角變形的程度控制在制造允許的范圍內，降低誤差的累積，減少對管道的承壓能力和安全性的影響[6]。

4.8.2 焊接面夾渣對策

為了降低壓力管道焊接過程中焊接面夾渣問題出現的可能性，需要保證坡口的角度與焊接鈍邊尺寸能夠與裝配質量設計要求相吻合。在開展具體壓力管道焊接時，對低氫鈣堿性焊條進行運用，不僅可以提高熔池的清晰性，同時還能夠實現熔渣與液態金屬的相互作用。依據焊接工藝的規范要求，合理應用焊接規范，及時清理坡口及兩側油污問題，科學合理地選用焊料，特別是在接頭部位，需要先開展清渣處理，并確?；】犹幱谔顫M狀態。

4.8.3 未焊透、未熔合對策

在進行壓力管道焊接的過程中，若要降低安全隱患問題出現的可能，保證整體焊接質量，對未焊透和未熔合問題進行有效處理，需要利用切割并展開重新對接的方式。同時，還需要對焊接電流和焊接速度科學控制，并根據操作簡便和適應無損檢測要求的原則對工作環境進行選擇。

4.8.4 焊接面裂紋對策

焊接表面裂紋問題是管道施工質量控制中重要的問題之一，它對管道的危害十分嚴重。通常情況下會利用以下方法來解決這類缺陷：對存在于表面較淺的裂紋，可以利用砂輪打磨光滑；如果焊接表面的裂紋太小，可以利用裂紋研究其發展規律，并對其發展趨勢進行觀察和記錄，預防安全隱患。所以，在焊接工作開始之前，工作人員需要展開嚴格組裝工作，測試組裝質量，為避免焊縫中心裂紋問題的出現，需要根據規范要求盡可能選擇小電流多層多的道焊方式。

4.9 積極開展焊接人員專業技術能力的培養

為了對壓力管道的焊接質量進行保證，有效提高焊接效果，工作人員需要對焊接技能進行全面掌握。所以，壓力管道焊接企業需要組織工作人員定期開展技能學習和培訓，確保對工藝水平展開全面了解和學習，按照相關規定要求掌握壓力管道的焊接方法與技術。與此同時，還需要對工作人員的能力進行檢驗，確保在具備資格證書的情況下才能進行焊接作業。積極開展焊接人員的素質教育工作，確保工作人員能夠具備較高的職業道德理念，正確對待焊接工作，嚴格要求自己，將自身優勢發揮出來。焊接工作是一項需要團隊協作的工作，僅依靠一個人無法順利完成，所以，需要在焊接的過程中，有效培養人員的合作精神，督促工作人員齊心協力完成工作。

5 結語

壓力管道的焊接技術對壓力管道的日常輸送效果和效率有重要影響。在經濟不斷發展的過程中，壓力管道建設的復雜程度也在不斷提升，所以，需要嚴格開展焊接管理工作。企業需要對焊接管理工作高度重視，對焊接缺陷問題的影響和主要誘因展開分析，根據具體情況制定出科學的管道焊接管理辦法。這不僅能夠對焊接質量進行保證，同時還能降低壓力管道安全隱患問題出現的可能性，及時修補焊接缺陷問題，延長壓力管道的使用年限。