壓力管道焊接質(zhì)量控制

摘 要：壓力管道是生產(chǎn)、生活中廣泛使用的可能引起燃爆或中毒等危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備。焊接是壓力管道安裝的主要控制內(nèi)容，焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響著工程的竣工驗(yàn)收和系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本文從焊接方法與工藝評定、焊前準(zhǔn)備、焊接環(huán)境的控制、預(yù)熱和熱處理、以及焊后的質(zhì)量檢查等方面來淺析下對壓力管道焊接質(zhì)量的控制。

關(guān)鍵詞：壓力管道 管道焊接方法 管道焊接質(zhì)量控制

中圖分類號：TG457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0081-02

焊接是通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用（或不用）填充材料，使焊接達(dá)到兩者結(jié)合的一種加工方式。焊接的冶金過程與金屬的冶金過程一樣，通過加熱使金屬塊熔化，在金屬熔化的過程中，金屬、熔渣、氣體之間發(fā)生負(fù)責(zé)的化學(xué)反應(yīng)和物理變化。

管道焊接是管道工程中最主要、應(yīng)用最為廣泛的連接方式，管道與閥門、視鏡等在線元件或設(shè)備的的連接大多采用焊接方式。如管道焊接質(zhì)量不好，容易引起裂紋、未焊透、未熔合、氣孔、夾渣、咬邊、焊瘤、未焊滿、下塌、焊縫超高、燒穿和飛濺等缺陷。這些缺陷會降低管道強(qiáng)度和嚴(yán)密性，對系統(tǒng)的運(yùn)行安全和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅。因此，焊接過程中的質(zhì)量控制是管道安裝質(zhì)量控制的關(guān)鍵，是工程竣工驗(yàn)收和系統(tǒng)安全運(yùn)行的保證。

1 管道焊接質(zhì)量控制的要點(diǎn)

1.1 管道焊接方法和焊接工藝

（1）管道焊接方法的選擇。

①經(jīng)常采用的焊接方式有手工電弧焊、氬弧焊、埋弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和氧-乙炔焊。只有選用哪種焊接方式，由管道材料、介質(zhì)、管徑等因素決定。

②對于薄板和小直徑管子（≤57 mm），以及銅、鋁及其合金的管道焊接，一般采用氧-乙炔、氧-液化烴和氧-氫氣焊接。其優(yōu)點(diǎn)是氣焊時(shí)熔池溫度容易控制，容易實(shí)現(xiàn)單面焊合雙面成形；缺點(diǎn)是由于氣體火焰溫度低、熱量分散、焊接變形大，導(dǎo)致接頭性能差。

③不銹鋼管（單面焊縫）、純銅管易采用手工鎢極氬弧焊。其特點(diǎn)是焊接時(shí)線能量較氣焊、埋弧焊和電渣焊小，金相組織細(xì)，熱影響區(qū)小，焊接質(zhì)量好。

④管道內(nèi)壁清潔度要求高的，且焊接后不易清理的管道，其焊縫底層易采用氬弧焊。其特點(diǎn)是惰性氣體不與焊縫金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)又隔離了熔池金屬與空氣的接觸，所以焊縫金屬中的合金元素就不會氧化燒損，焊縫中也不會產(chǎn)生氣孔。

⑤二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊除有色金屬管道外，其它所有金屬管道都是用。

⑥中厚板的長焊縫易用埋弧焊。

（2）焊接工藝評定的作用。

焊接工藝評定時(shí)在管道在正式焊接以前，對初步議定的焊接工藝細(xì)則卡或其他規(guī)程中的焊接工藝進(jìn)行的驗(yàn)證性試驗(yàn)。既準(zhǔn)備采用的焊接工藝，在接近實(shí)際生產(chǎn)條件下，制成材料、工藝參數(shù)等均與管道相同的模擬焊接試板，并按管道的技術(shù)條件對焊接試板進(jìn)行檢驗(yàn)。其主要作用是用于驗(yàn)證和評定焊接工藝方案的正確性，其評定報(bào)告不能直接指導(dǎo)生產(chǎn)，是焊接工藝細(xì)則卡的支持文件，同一焊接工藝評定報(bào)告可作為幾份焊接工藝卡的依據(jù)。

1.2 施焊前的檢驗(yàn)

（1）對焊工的檢驗(yàn)。

焊前需對焊工進(jìn)行技術(shù)交底的檢查，明確焊接工藝要求、焊接質(zhì)量要求和安全防范要求。對焊工進(jìn)行資格檢查，查看其焊接資格是否在有效期內(nèi)；并按相應(yīng)規(guī)定對焊工進(jìn)行考試，考試合格后，方可持證上崗。

（2）焊條和焊接機(jī)具的選用原則。

根據(jù)不同的金屬材料和施焊工況、條件，選擇不同的焊條和焊接設(shè)備是保證焊接質(zhì)量、焊接效率和成本的關(guān)鍵。

不同材料的管道對焊條的要求有所不同。焊條按其用途主要分為碳鋼焊條、低合金鋼焊條和不銹鋼焊條。其主要的選用原則是：①按焊接管道的力學(xué)性能和化學(xué)成分選用。②按焊接的使用性能和工作條件選用。③按管道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和受力狀態(tài)選用。

用于焊接的設(shè)備有電弧焊機(jī)、氬弧焊機(jī)、焊條烘干箱和保溫箱等，工程項(xiàng)目應(yīng)從安全性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性和適用性來選擇焊接機(jī)具。對每臺設(shè)備的性能和能力進(jìn)行檢查，每臺用于檢測焊接設(shè)備的電流表和電壓表需完好、準(zhǔn)確、可靠，并有周檢合格標(biāo)識。

（3）管道坡口加工及接頭組對。

一般采用機(jī)械方式對管道的坡口進(jìn)行加工。銅、銅合金及不銹鋼管的坡口加工，必須采用機(jī)械方法。如采用等離子弧、氧-乙炔切割時(shí)，應(yīng)除凈其加工表面的氧化皮、熔渣熱及影響接頭質(zhì)量的表面層。坡口加工完后，表面不得有裂紋、夾層、毛刺等缺陷，并清理坡口內(nèi)外側(cè)的銹質(zhì)和污物。

管接頭的組對應(yīng)在確認(rèn)坡口加工完成，且清理干凈后進(jìn)行。壁厚相同管道組對時(shí)，其內(nèi)壁要平齊，鋼管組對的內(nèi)壁錯(cuò)邊量不得超過壁厚的10%，且不大于2 mm；銅及銅合金、鈦管內(nèi)壁錯(cuò)邊量不得超過壁厚的10%，且不大于1 mm。壁厚不同管道組對時(shí)，其內(nèi)壁錯(cuò)邊量超過上述規(guī)定或外壁錯(cuò)邊量超過3 mm時(shí)，應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行調(diào)整。

1.3 焊接環(huán)境的控制

（1）焊接環(huán)境溫度控制。

當(dāng)管道各種材質(zhì)的焊接環(huán)境溫度低于下述溫度時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施提高環(huán)境溫度才能進(jìn)行施工：非合金鋼焊接-20 ℃、低合金鋼焊接-10 ℃、奧氏體不銹鋼焊接-5℃、其它合金鋼焊接0 ℃。

（2）焊接環(huán)境檢查。

當(dāng)管道的焊接環(huán)境出現(xiàn)下列狀況之一的，應(yīng)該采取相應(yīng)的防護(hù)措施才能施工：電弧焊接時(shí)，風(fēng)速≥8 m/s；氣體保護(hù)焊時(shí)，風(fēng)速≥2 m/s；相對濕度>90%；下雨或下雪。

1.4 預(yù)熱和熱處理

為降低和消除焊接接頭處的殘余應(yīng)力，防止產(chǎn)生裂紋，保證焊接質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)母材的淬硬性、焊件厚度和使用條件等因素綜合考慮進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。

預(yù)熱應(yīng)在坡口兩側(cè)均勻進(jìn)行，內(nèi)外熱透并防止局部過熱。中斷焊接后在繼續(xù)施焊的，需重新預(yù)熱。低壓管道管材大多為Q235-A，壁厚≤26 mm，一般無需進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。銅及銅合金管道，需要進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，壁厚為5～15 mm時(shí)，預(yù)熱溫度為400 ℃～500 ℃；壁厚>15 mm時(shí)，預(yù)熱溫度為550℃；焊后熱處理溫度為400 ℃～600 ℃。凡經(jīng)過熱處理合格的部位，不得再從事焊接工作，否則應(yīng)重新進(jìn)行熱處理。

1.5 焊縫的質(zhì)量檢查

焊縫質(zhì)量檢查應(yīng)按如下次序進(jìn)行：外觀檢查、無損檢測、硬度和致密性試驗(yàn)。

管道焊接后利用放大鏡或肉眼觀察焊縫表面是否有咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等表面缺陷；用焊縫檢驗(yàn)尺測量焊縫余高、焊瘤、凹陷、錯(cuò)邊等；用樣板和量具測量管道的收縮變形量。

焊縫的無損檢測方法一般包括射線探傷、超聲波探傷、磁粉、滲透和渦流探傷等。射線和超聲波探傷適合于焊縫內(nèi)部缺陷的檢測；磁粉、滲透和渦流適用于焊縫表面的質(zhì)量檢查。焊縫的無損檢測方法應(yīng)根據(jù)管道的設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)特性或管道類別來確定。為保證焊接質(zhì)量，規(guī)定必須進(jìn)行無損檢測的焊縫，應(yīng)對每一焊工所焊的焊縫按比例抽查，每條管線最少探傷長度不得少于一個(gè)焊縫。如發(fā)現(xiàn)不合格者，需對被抽查焊工所焊的焊縫，按原標(biāo)準(zhǔn)加倍探傷。如仍不合格，需對該焊工在所有管線上的焊縫全部進(jìn)行無損檢測。凡檢測出不合格的部位，必須進(jìn)行返修。返修后仍按原方法進(jìn)行檢測。

致密性試驗(yàn)用于檢驗(yàn)焊縫是否有滲漏，常用的檢驗(yàn)方法有液體盛裝試漏、氣密性試驗(yàn)、氨氣試驗(yàn)、煤油試驗(yàn)和氦氣試驗(yàn)。應(yīng)根據(jù)管道材質(zhì)和相關(guān)規(guī)定選擇合適的方法對焊縫進(jìn)行致密性試驗(yàn)。

熱處理后的焊接接頭應(yīng)測量焊縫金屬及熱影響區(qū)的硬度值，其值應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件的相關(guān)規(guī)定。當(dāng)設(shè)計(jì)文件沒有明確規(guī)定時(shí)，碳素鋼焊縫金屬及熱影響區(qū)的硬度不得大于母材的硬度的120%；合金鋼焊縫金屬及熱影響區(qū)的硬度值不得大于母材硬度的125%。檢驗(yàn)數(shù)量不得少于熱處理焊接接頭總數(shù)的10%。當(dāng)硬度值超過規(guī)定時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行熱處理，并重新做硬度試驗(yàn)。

2 結(jié)語

壓力管道焊接過程的質(zhì)量控制，對壓力管道工程順利安裝起著至關(guān)重要的作用，是項(xiàng)目得以順利竣工驗(yàn)收和系統(tǒng)安全運(yùn)行的保證。因此嚴(yán)格做好壓力管道焊接過程的質(zhì)量控制是工程團(tuán)隊(duì)的基本要求，只有認(rèn)真按照規(guī)范進(jìn)行操作、環(huán)環(huán)相扣、實(shí)事求是、嚴(yán)格檢查才能取得良好的焊接質(zhì)量，才能保證系統(tǒng)安全運(yùn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

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