加強(qiáng)管線焊接質(zhì)量控制的探討

李呈志

（泰安技師學(xué)院，泰安 271000）

石油、天然氣等資源大多以管道形式進(jìn)行運(yùn)輸。管道建設(shè)涉及多方面工藝，如管線焊接工藝，工序較為復(fù)雜。石油、天然氣等能源具有易燃燒特性，且會(huì)產(chǎn)生有毒氣體。若出現(xiàn)管道施工疏漏引發(fā)資源泄漏問題，將造成嚴(yán)重影響。因此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)管線焊接質(zhì)量管理，確保資源的穩(wěn)定輸送。

1 管線焊接工藝

1.1 底層焊接

底層焊接時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意氬弧焊的焊接方向應(yīng)由下而上，焊接起始與末端都需要使用角磨機(jī)打磨，從而得到能夠進(jìn)行接口操作的斜口。底層焊接時(shí)應(yīng)確保整體焊透，這里的焊透并非指焊穿。正式焊接前要進(jìn)行嘗試性焊接，主要是選擇合適的試板，檢查氬氣，確定氬氣中不存在降低焊接作業(yè)效果的影響物質(zhì)。焊接時(shí)應(yīng)當(dāng)使用板子圍住周圍，避免受風(fēng)等的影響而降低焊接質(zhì)量。焊條的接頭部位應(yīng)當(dāng)借助角磨機(jī)打磨，使焊面平整，防止存在塌陷或內(nèi)陷瑕疵。焊接完成后，檢驗(yàn)人員要全面檢查焊接效果，避免在打底焊接和次層焊接中存在裂紋等焊接質(zhì)量問題[1]。

1.2 中層焊接

底層焊接完成后，要清除焊接殘留等雜質(zhì)，并檢查焊接外觀是否合理。若存在異常，需使用角磨機(jī)進(jìn)行打磨，之后再開展焊接作業(yè)，確保其與母材接觸部位的整潔。在中層焊接中，焊接的接頭位置應(yīng)當(dāng)與底層焊接接頭保持1 cm以上的錯(cuò)位。中層焊接選擇的焊條以Φ3.2 mm為標(biāo)準(zhǔn)。焊接厚度為9 mm時(shí)，應(yīng)有3層焊接，中層焊縫厚度要在4 mm左右，偏差在1 mm內(nèi)，直線均調(diào)，且不可在焊接層表面引弧[2]。

1.3 蓋面

蓋面焊條直徑從焊縫厚度出發(fā)，綜合挑選適用的焊條。焊條起弧、收弧部位都要與中層焊縫保持距離，在確保焊縫完整性的同時(shí)，與管道做到圓滑流暢過渡。蓋面焊接寬度要比坡口兩側(cè)略長(zhǎng)，大約在2 mm即可，且焊縫表面不能存在裂縫或氣紋等。焊接完成后清理殘存的熔渣，之后使用鋼絲球等工具清洗焊接表面，去除臟污，保持蓋面焊接的清潔[3]。

1.4 焊縫處理

焊接焊縫時(shí)，需要有人負(fù)責(zé)記錄焊縫材料、管道規(guī)格、焊接時(shí)應(yīng)用的電流與電壓、焊接人員姓名以及檢查組隊(duì)間隙等信息，同時(shí)查看是否為持證上崗，并在焊接完成后檢查外觀，確保外觀無問題后記錄到焊接記錄表，見表1。

表1 焊接記錄表

1.5 常見的管線焊接工藝

1.5.1 半自動(dòng)焊接

半自動(dòng)焊接抗風(fēng)性較強(qiáng)，可在8 m·s-1風(fēng)速下完成焊接作業(yè)，且不影響焊接質(zhì)量。半自動(dòng)焊接工藝操作較為簡(jiǎn)單，質(zhì)量可靠，但存在無法進(jìn)行根焊作業(yè)的弊端。

1.5.2 全自動(dòng)焊接

全自動(dòng)焊接是目前管線焊接最先進(jìn)的技術(shù)，應(yīng)用范圍較廣。此工藝主要依靠自動(dòng)焊機(jī)和實(shí)心焊絲，焊接時(shí)使用二氧化碳作為氣體保障。例如，中俄天然氣管道的氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)與配比見表2[4]。

表2 氣體含量配比 單位：%

全自動(dòng)焊接工藝有兩個(gè)特點(diǎn)：一是可進(jìn)行大機(jī)組流水線作業(yè)，最大化管線焊接質(zhì)量；二是焊接整體難度小，從焊接質(zhì)量來講，比半自動(dòng)焊接高。全自動(dòng)焊接的缺陷在于對(duì)管道坡口有一定要求，且焊接作業(yè)需要相應(yīng)的輔助設(shè)施，便利性不足，需多名人員協(xié)同合作才可實(shí)現(xiàn)[5]。

2 管線焊接質(zhì)量的主要影響因素

一般情況下，管線焊接對(duì)焊接質(zhì)量有一定要求。任何瑕疵都可能引發(fā)嚴(yán)重事故，造成經(jīng)濟(jì)損失，容易產(chǎn)生人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)，影響社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。

2.1 地形條件

管線走向經(jīng)過周密的規(guī)劃設(shè)計(jì)，一般情況下無法更改。規(guī)劃路線經(jīng)過平原、山地等各類地形時(shí)，在不同的地形中對(duì)焊接工藝有不同的要求。因此，在焊接管線時(shí)，要根據(jù)工程的焊接地形進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。此外，需要考慮地形的氣候、溫濕度等因素，綜合選擇適用的焊接工藝。

2.2 焊接工藝及人員素質(zhì)

管線焊接使用的工藝、設(shè)備以及焊接員的技術(shù)水平，都直接影響焊接結(jié)果。若焊接工藝的選擇不符合實(shí)際條件，焊接員的技術(shù)水平不滿足焊接需求，會(huì)使焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，同時(shí)會(huì)給焊接作業(yè)埋下或大或小的安全隱患。

3 加強(qiáng)焊接質(zhì)量控制的有效措施

3.1 綜合選擇適用的焊接工藝

管線焊接工藝控制主要涉及焊接前、焊接中和焊接后3個(gè)階段。在不同階段做好焊接工藝的合理選擇和控制，是提升焊接質(zhì)量的必要手段。首先，在焊接作業(yè)前，根據(jù)施工地形、施工環(huán)境（溫濕度、氣候）等選擇適用的焊接工藝。比如，焊條向下焊工藝可在惡劣環(huán)境中應(yīng)用。這種工藝焊接操作較為簡(jiǎn)單，對(duì)焊接輔助要求較少，但防風(fēng)性較差，是其在部分環(huán)境中無法應(yīng)用的主要原因。因此，在焊接作業(yè)前，施工方要綜合選擇適用的焊接工藝，盡可能避免焊接工藝缺陷造成焊接隱患，確保焊接質(zhì)量[6]。其次，在焊接作業(yè)過程中要做好焊接應(yīng)力控制。工藝上要注重焊接順序和焊接方法的合理選擇，盡可能降低焊接應(yīng)力，避免焊接應(yīng)力過大出現(xiàn)焊接變形、斷裂等情況。最后，在管線焊接后需要做好變形矯正處理。焊接矯正主要有機(jī)械式矯正、火焰加熱式矯正等方法。其中：機(jī)械矯正通過外力作用恢復(fù)焊接變形位置，是一種使用廣泛的方法；火焰加熱式矯正主要是以火焰加熱的形式盡可能減少溫差造成的變形。例如：面對(duì)長(zhǎng)且規(guī)則類的管線對(duì)接焊縫導(dǎo)致的薄板殼變形情況，選擇機(jī)械式矯正方法，以鋼輪對(duì)焊縫與兩側(cè)區(qū)域輾壓；若是較長(zhǎng)焊件在局部加熱導(dǎo)致的壓縮類塑性變形情況，合適選擇火焰加熱式矯正方法。

3.2 焊接材料檢測(cè)

焊接材料一般指管道材料和焊接材料兩種。管線焊接前應(yīng)當(dāng)檢查材料，確保焊接材料滿足需求。施工單位應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)材料的購置和材料的檢查工作，確保材料數(shù)量、質(zhì)量等各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)符合工程施工標(biāo)準(zhǔn)。此外，按照材料保存對(duì)環(huán)境的要求存儲(chǔ)材料。

3.3 構(gòu)建作業(yè)制度

若要確保管線焊接質(zhì)量，作業(yè)制度是必不可少的一部分內(nèi)容。構(gòu)建有效的作業(yè)制度，規(guī)范焊接作業(yè)流程和規(guī)范，為焊接人員工作的開展提供依據(jù)和指導(dǎo)，明確并層層落實(shí)焊接施工責(zé)任，以提高相關(guān)部門及人員對(duì)焊接作業(yè)的重視、關(guān)注。此外，可以編制科學(xué)合理的焊接輔導(dǎo)書，全面指導(dǎo)管線焊接過程。

3.4 焊工資質(zhì)審核

焊接工作開展需要相關(guān)人員具有專業(yè)性，確保焊接質(zhì)量滿足要求，因此要求焊接作業(yè)的人員需要提供專業(yè)資格證明，進(jìn)行資格審核，只有符合管線焊接要求的人員才可參與焊接作業(yè)，從而避免因焊接作業(yè)人員焊接水平問題出現(xiàn)人為事故[7]。

3.5 加強(qiáng)監(jiān)理管理

監(jiān)理在管線焊接中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，約束著質(zhì)量管理和人員行為，因此需持續(xù)強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管力度。第一，監(jiān)管焊接作業(yè)人員行為是否規(guī)范，作業(yè)前后是否符合作業(yè)規(guī)定。比如，焊接中是否關(guān)閉焊條筒，焊接后焊口是否存在未清除干凈的殘?jiān)取Ｈ舭l(fā)現(xiàn)疏漏應(yīng)記錄，而后與該員工溝通，避免后續(xù)類似問題的出現(xiàn)。第二，監(jiān)管焊接工藝是否正確，查看焊接電流及電壓數(shù)據(jù)是否符合要求，應(yīng)當(dāng)預(yù)熱使用的材料是否按照要求進(jìn)行預(yù)熱，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)溫設(shè)備是否齊全。第三，作業(yè)環(huán)境較為惡劣如雨雪天時(shí)，在沒有保障措施的情況下禁止開展焊接作業(yè)。若必須進(jìn)行作業(yè)，施工方需做好相應(yīng)的防護(hù)措施。比如，雨天設(shè)置防雨棚，大風(fēng)天應(yīng)設(shè)置防風(fēng)棚，保障管線焊接作業(yè)的安全與質(zhì)量。第四，監(jiān)管焊接完成后是否留有焊工個(gè)人編號(hào)。第五，檢查施工單位的焊工焊接質(zhì)量臺(tái)賬，對(duì)焊接合格率較低的人員進(jìn)行針對(duì)性培訓(xùn)，提高其焊接水平，對(duì)部分無法勝任焊接工作的人員應(yīng)進(jìn)行崗位調(diào)動(dòng)[8]。

3.6 注重測(cè)量工作

在管線焊接過程中，測(cè)量工作至關(guān)重要，直接影響管線焊接的質(zhì)量。焊接操作涉及諸多測(cè)量?jī)x器設(shè)備的使用，如乙炔表、氧氣表、卷尺以及焊縫的檢驗(yàn)尺等。為了確保測(cè)量精度，需要做好這些儀器設(shè)備的計(jì)量檢定，保證其有效期滿足要求。對(duì)于特殊儀器設(shè)備，還要安排專人保管和維護(hù)，保證它們具有良好的性能。相關(guān)儀器設(shè)備保管期間，要做好定期抽查和檢驗(yàn)，采用外觀觀察和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)等方法確保測(cè)量工具具有良好的合格性。開展測(cè)量工作時(shí)，要按照管線焊接工作的要求開展精確測(cè)量，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格落實(shí)每項(xiàng)測(cè)量環(huán)節(jié)，不遺漏任何工序和控制點(diǎn)，并對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并整改存在的質(zhì)量缺陷。

3.7 做好施工過程控制和后續(xù)檢查

管線焊接是施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。焊接操作直接關(guān)系管線焊接的效果。施工操作中，一定要避免發(fā)生焊接變形。可以選擇反變形法和剛性固定法等處理方式，提高管線焊接質(zhì)量，同時(shí)合理選用裝焊順序，結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整焊接順序來達(dá)到良好的焊接施工效果。焊接期間，要結(jié)合焊接結(jié)構(gòu)實(shí)際情況優(yōu)先選擇小直徑焊條和小電流焊接，有效控制焊接電弧產(chǎn)生的熱量，避免過熱而導(dǎo)致管線發(fā)生變形。完成管線焊接處理后，要及時(shí)清理管線表面附著的焊渣和飛濺物，并全面檢查焊縫的外觀，做好記錄。在焊縫外觀檢查中，要嚴(yán)格落實(shí)檢查要求標(biāo)準(zhǔn)，如焊縫寬度要求坡口的上口寬在+2～4 mm，焊縫高度在0～1.6 mm，局部位置要低于3 mm，焊縫的錯(cuò)邊量控制在1.6 mm。另外，要落實(shí)焊縫檢驗(yàn)和保護(hù)工作。例如，為了避免焊縫發(fā)生生銹現(xiàn)象，可以以噴砂除銹結(jié)合熱收縮套的方法對(duì)焊縫進(jìn)行防腐施工，確保焊接施工質(zhì)量滿足要求。

4 結(jié)語

管線焊接質(zhì)量很大程度上決定著管道輸送資源的穩(wěn)定性和管道系統(tǒng)的使用壽命，應(yīng)當(dāng)綜合選擇適用的焊接工藝，加強(qiáng)監(jiān)理管理，做好施工過程控制和后續(xù)檢查，切實(shí)做好對(duì)管線焊接質(zhì)量的控制，保障管道系統(tǒng)的質(zhì)量。