長輸管線焊接缺陷類型及其產(chǎn)生的原因和防止措施

【摘要】針對于目前長輸管線焊縫焊接中存在的不同缺陷類型具有不同的危害方式和程度等特點，分析了不同缺陷類型的結(jié)構(gòu)組成及其產(chǎn)生的原因，進而提出提高焊縫焊接質(zhì)量相關(guān)措施。

【關(guān)鍵詞】焊縫；缺陷；管線

1.前言

產(chǎn)品的質(zhì)量是企業(yè)的生命，良好的焊接質(zhì)量是保證長輸管線正常運營的重要條件，管線的結(jié)構(gòu)強度要求焊縫保證一定的強度，能承受強外力的沖擊。如果焊接接頭存在嚴重的焊接缺陷，在惡劣的環(huán)境下就有可能造成部分焊口斷裂，甚至引起管線泄漏污染、爆炸火災(zāi)等重大事故。據(jù)對長輸管線脆斷事故調(diào)查表明，60%的脆斷事故是從焊縫缺陷處開始的，在管線運營質(zhì)量方面存在的主要問題就是焊縫質(zhì)量的缺陷。因此，焊接質(zhì)量檢驗尤為重要，做到及早發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，對焊接接頭的質(zhì)量做出客觀的評價，把焊接缺陷限制在一定的范圍內(nèi)，以確保長輸管線運營安全和人命財產(chǎn)安全。

2.焊接缺陷

焊接缺陷的種類較多，按其在焊縫中的位置不同，可分為外部缺陷和內(nèi)部缺陷。常見的焊接外部缺陷有：焊縫外形尺寸和形狀不符合要求，如咬邊、焊瘤、弧坑、表面氣孔、表面夾渣及焊接裂紋等；內(nèi)部缺陷有：氣孔、夾渣、焊接裂紋、未焊透等。在管線焊接過程中，影響焊接質(zhì)量的因素很多，如鋼材和焊條質(zhì)量、坡口加工和裝配精度、坡口表面清理狀況、及焊接設(shè)備、工藝參數(shù)、工藝規(guī)程、焊接技術(shù)、天氣狀況等等，任何一個環(huán)節(jié)處理不當，都會產(chǎn)生焊接缺陷，影響焊縫質(zhì)量。因此應(yīng)要求焊工了解各類焊接缺陷產(chǎn)生的原因及防止措施。

2.1 焊縫外形尺寸和形狀

焊縫外表高低不平，焊波寬窄不齊，成形粗劣，焊縫外形尺寸過大等均屬焊縫外形尺寸或形狀不符合要求。產(chǎn)生的原因主要是焊件坡口角度不對，裝配間隙不均，焊接電流過大或過小，運條速度和角度不當?shù)?，防止措施是改善上述不足，尤其是填角焊更要?jīng)常注意焊條與母材的角度，以保證焊縫成形均勻一致。

2.2 咬邊

由于焊接參數(shù)選擇不當，或操作工藝不正確，使焊縫邊緣留下的凹陷，稱為咬邊。咬邊會減小母材的工作截面，并可能在咬邊處造成應(yīng)力集中。產(chǎn)生咬邊的原因有焊接電流太大，運條速度過快或手法不穩(wěn)，在填角焊時，造成咬邊的主要原因是運條角度不準電弧拉得太長。防止產(chǎn)生咬邊的措施是選擇合適的焊接電流和運條手法，填角焊應(yīng)隨時注意控制焊條角度和電弧長度。

2.3 焊瘤

在焊接過程中，熔化金屬流淌到焊縫之外未熔化的母材上所形成的金屬流，常出現(xiàn)在立、橫、仰焊焊縫表面，或無襯墊單面焊雙面成形焊縫背面。焊縫表面存在焊瘤會影響美觀，易造成表面夾渣，產(chǎn)生焊瘤的主要原因是運條不均，操作不夠熟練，造成熔池溫度過高液態(tài)金屬凝固緩慢下墜，因而在焊縫表面形成金屬瘤。立、仰焊時，采用過大的焊接電流和弧長，也有可能出現(xiàn)焊瘤。防止產(chǎn)生焊瘤的主要措施是掌握熟練的操作技術(shù)，嚴格控制熔池溫度，立、仰焊時，焊接電流應(yīng)比平焊小10%～15%，使用堿性焊條時，應(yīng)采用短弧焊接，保持均勻運條。

2.4 弧坑

弧焊時由于斷弧或收弧不當，在焊道末端形成的低洼部分稱為弧坑。由于弧坑低于焊道表面，且弧坑中常伴有裂紋和氣孔等缺陷，因而該處焊縫嚴重削弱。產(chǎn)生弧坑的原因是熄弧時間過短，或焊接突然中斷，焊接薄板時電流過大。防止產(chǎn)生弧坑的主要措施是在手工焊收弧時，焊條應(yīng)作短時間停留或作幾次環(huán)形運條。

2.5 氣孔

焊接時，熔池中的氣泡在凝固時未能逸出而形成空穴，由于氣孔的存在，焊縫的有效截面減小，過大的氣孔會降低焊縫的強度，破壞焊縫金屬的致密性。產(chǎn)生氣孔的主要原因是坡口邊緣不清潔，有水份、油污和銹跡，焊條或焊劑未按規(guī)定進行烘焙，焊芯銹蝕或藥皮變質(zhì)、剝落等。防止產(chǎn)生氣孔的主要措施有選擇合適的焊接電流和焊接速度，認真清理坡口邊緣水份、油污和銹跡，嚴格按規(guī)定保管、清理和烘焙焊接材料，不使用變質(zhì)的焊條，當發(fā)現(xiàn)焊條藥皮變質(zhì)、剝落或焊芯銹蝕時，應(yīng)嚴格控制使用范圍。

2.6 夾渣

焊后殘留在焊縫中的熔渣，和氣孔一樣，由于夾渣的存在，焊縫的有效截面減小，過大的夾渣也會降低焊縫的強度和致密性。產(chǎn)生夾渣的主要原因是焊件邊緣有氧割或碳弧氣刨熔渣，坡口角度或焊接電流太小，或焊接速度過快。在使用酸性焊條時，由于電流小或運條不當形成糊渣；使用堿性焊條時，由于電弧過長或性不正確也會造成夾渣。防止產(chǎn)生夾渣的主要措施是正確選擇坡口尺寸，認真清理坡口邊緣，選用合適的焊接電流和焊接速度，運條擺動要適當。多層焊時，仔細觀察坡口兩側(cè)熔化情況，每一層都要認真清理焊渣。

2.7 未焊透

焊接過程中，接頭根部未完全熔透的現(xiàn)象稱為未焊透。還有一種未熔合的情況，即在焊接過程中，由于焊接電流過大，焊條熔化過快，一旦操作不當，焊件邊緣或者前一道焊層未能充分受熱熔化，熔敷金屬卻已覆蓋上了，造成熔敷金屬未能很好和焊件邊緣熔合在一起。未焊透是一種比較危險的缺陷，焊縫出現(xiàn)間斷或突變部位，焊縫強度大大降低，甚至引起裂紋。因此，船體重要結(jié)構(gòu)均不允許存在未焊透，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)予鏟除、重新修補。產(chǎn)生未焊透的主要原因是焊件裝配間隙或坡口角度太小，焊件邊緣有較厚的銹蝕，焊條直徑太大，電流太小，運條速度過慢以及電弧太長、極性不正確等等。防止產(chǎn)生未焊透的措施有合理選用焊接電流和速度，正確選取坡口尺寸，封底焊清根要徹底，運條擺動要適當，密切注意坡口兩側(cè)的熔化情況。

3.總結(jié)

焊縫缺陷的存在，嚴重影響著長輸管線的強度，因此利用不同方法對焊縫質(zhì)量進行檢測，是保證管線建造質(zhì)量的主要措施。根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求和有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，無損檢驗方法常見的有外觀檢查、密性試驗和無損探傷等。外觀檢查是一種常用的簡便質(zhì)量檢驗方法，能夠發(fā)現(xiàn)焊縫表面咬口、氣孔、夾渣、焊接裂紋、弧坑、焊瘤以及焊縫的外形尺寸和形狀不符合要求等外部缺陷。無損探傷分滲透檢驗、磁粉探傷、超聲波探傷和射線照相探傷。對發(fā)現(xiàn)的致命超標缺陷采用合適的工藝進行返修及復(fù)檢，以保證長輸管線的焊接質(zhì)量。

參考文獻

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作者簡介：趙洪波（1979—），男，山東東營人，主要研究方向：土木工程計算機輔助CAE技術(shù)。