X80高強(qiáng)鋼大口徑管道焊接缺陷分析與現(xiàn)場(chǎng)控制措施

長(zhǎng)慶油田公司建設(shè)工程處 （陜西西安 710068） 張 斌 龔衛(wèi)斌 高 磊

1.概述

西氣東輸二線東段干線工程采用X80鋼，管徑為φ1219mm×18.4mm/22.0mm，我公司承擔(dān)15A標(biāo)段施工任務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)焊接工藝為：STT根焊+藥芯焊絲自保護(hù)焊填充、蓋面，向下焊，坡口形式為雙V形（見圖1），根焊使用伯樂SG3—Pφ1.2mm焊絲，填充、蓋面使用金橋JC30，坡口鈍邊1.0～1.5mm。焊接參數(shù)如表1、表2所示。

圖1 坡口形式

表1 根焊焊接參數(shù)

表2 填充、蓋面焊接參數(shù)

2.現(xiàn)場(chǎng)焊接缺陷種類

西氣東輸二線管道工程管徑大，施工難度大。為了更好的控制現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量，我們對(duì)15A標(biāo)段半自動(dòng)一機(jī)組3～5個(gè)月所有缺陷焊縫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)焊接缺陷主要有根部未熔合、咬邊、夾渣、氣孔和裂紋等（見圖2）。由此可看出，缺陷出現(xiàn)頻率最大的是夾渣，裂紋出現(xiàn)頻率最小。

圖2 各類缺陷出現(xiàn)數(shù)量

3.現(xiàn)場(chǎng)焊接缺陷產(chǎn)生的原因及控制措施

（1）根部未熔合 產(chǎn)生根部未熔合的原因主要有：①現(xiàn)場(chǎng)對(duì)口間隙過小。②焊工操作手法不穩(wěn)定。③雙V形坡口加工不規(guī)范，坡口鈍邊太厚。④施焊時(shí)焊接電流偏小。

通過分析焊接施工記錄，得出現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生根部未熔合缺陷的主要原因（見圖3）。

圖3 各種因素對(duì)根部未熔缺陷產(chǎn)生的影響

從圖3可看出，根部未熔缺陷首先是對(duì)口間隙較大，占到62%；其次焊工操作手法存在問題。

根部未熔缺陷控制措施：施工前由質(zhì)檢員對(duì)管口圓度、管口坡口進(jìn)行仔細(xì)測(cè)量，對(duì)不合格管子進(jìn)行校正。嚴(yán)格執(zhí)行焊接組對(duì)參數(shù)，保證管道組對(duì)間隙。對(duì)根焊焊工進(jìn)行再培訓(xùn)，并控制現(xiàn)場(chǎng)根焊焊接速度。維修焊機(jī)，對(duì)焊機(jī)的電流、電壓表進(jìn)行校驗(yàn)。請(qǐng)有豐富根焊經(jīng)驗(yàn)的焊工對(duì)操作手法有問題的焊工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

（2）咬邊 現(xiàn)場(chǎng)焊接出現(xiàn)咬邊缺陷主要發(fā)生在蓋面。分析咬邊缺陷焊縫的施焊記錄后發(fā)現(xiàn)，咬邊產(chǎn)生的主要原因：①蓋面焊接電流大。②焊接速度過快。③焊工的操作手法不穩(wěn)，擺動(dòng)不到位。

咬邊缺陷控制措施：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合焊工個(gè)人施焊水平，蓋面時(shí)電流比填充時(shí)電流調(diào)低10～15A；管道3點(diǎn)、9點(diǎn)方向焊接速度不能過快；焊工施焊時(shí)特別注意焊絲在坡口位置的停留時(shí)間。

（3）夾渣 現(xiàn)場(chǎng)焊接夾渣缺陷主要出現(xiàn)在填一層至蓋面層間，現(xiàn)場(chǎng)施焊中夾渣缺陷產(chǎn)生原因：①層間打磨不徹底，殘留熔渣。②層間打磨質(zhì)量差，焊縫與母材結(jié)合部留有高槽。③焊接速度過快。④焊接電流小。經(jīng)過查看焊接施工記錄并與當(dāng)值焊工溝通后，得出了圖4所示結(jié)論。

圖4 各種因素對(duì)夾渣缺陷產(chǎn)生的影響

夾渣缺陷現(xiàn)場(chǎng)控制措施：每層焊工負(fù)責(zé)該層層間打磨質(zhì)量，特別是管道兩側(cè)下45°、12點(diǎn)位置必須仔細(xì)檢查。層間打磨時(shí)應(yīng)仔細(xì)，不得傷及母材，要求坡口與母材結(jié)合部應(yīng)圓滑過渡。施焊時(shí)控制焊接速度，緊盯熔池，一旦發(fā)現(xiàn)熔渣未翻出，應(yīng)立即打磨重新焊接。特別對(duì)下45°、12點(diǎn)位置應(yīng)采取適當(dāng)降低焊接速度，保證熔池翻渣。

（4）氣孔 氣孔主要分部在填充位置，根焊氣孔較少。分析焊接施工記錄認(rèn)為出現(xiàn)氣孔主要原因：①坡口不清潔（有鐵銹、油污等）。②焊機(jī)電流、電壓不穩(wěn)。③焊接速度太快。④根焊保護(hù)氣體流量過大。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)氣孔成因統(tǒng)計(jì)，真結(jié)果如圖5所示。

圖5 各種因素對(duì)氣孔缺陷產(chǎn)生的影響

氣孔缺陷現(xiàn)場(chǎng)控制措施：在仰焊位置采用較慢的焊接速度，保證氣泡有足夠的時(shí)間逸出熔池。施焊前對(duì)坡口兩側(cè)20～30mm內(nèi)的鐵銹、油污、水清除干凈。如果一道焊縫當(dāng)天沒有完成，第二天施焊前必須重新進(jìn)行坡口除銹。冬天雨季施工時(shí)必須對(duì)坡口預(yù)熱時(shí)間延長(zhǎng)并保持預(yù)熱溫度，除去坡口內(nèi)水分。根焊時(shí)應(yīng)特別關(guān)注保護(hù)氣體流量，防止因保護(hù)氣體流量過大產(chǎn)生氣孔。保護(hù)氣瓶在使用前必須進(jìn)行倒置，除去瓶中液態(tài)水。此外，大風(fēng)天氣施焊時(shí)應(yīng)使用防風(fēng)棚，也是有效抑制氣孔產(chǎn)生的重要措施。

（5）裂紋 我單位承擔(dān)的15A標(biāo)段線路工程焊接出現(xiàn)一道焊縫裂紋，該焊縫在邊坡點(diǎn)位置，且邊坡點(diǎn)屬于彈性鋪設(shè)，焊口拘束應(yīng)力很大。通過分析認(rèn)為該道焊縫裂紋屬于應(yīng)力因素，與焊接方法無關(guān)。

裂紋缺陷現(xiàn)場(chǎng)控制措施：管道組對(duì)時(shí)嚴(yán)禁強(qiáng)力組對(duì)，管道爬坡時(shí)（彈性敷設(shè)）組焊應(yīng)根據(jù)地形提前削方，采取地形適應(yīng)管道，防止焊口發(fā)生應(yīng)力集中。對(duì)內(nèi)口器必須等待根焊完全焊完后方可撤離進(jìn)行下一道焊口組對(duì)。

4.結(jié)語

經(jīng)過對(duì)我單位半自動(dòng)一機(jī)組2009年3～5月焊接缺陷分析后，我們有針對(duì)性地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量進(jìn)行控制。通過現(xiàn)場(chǎng)控制措施，使該機(jī)組在后續(xù)施工中焊接一次合格率提高至95.7%，高于EPC項(xiàng)目部要求合格率5.7%，在西氣東輸二線東段各個(gè)施工機(jī)組中名列前茅。