油氣管道焊接工藝及質(zhì)量控制

油氣管道焊接工藝及質(zhì)量控制

楊文忠

包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院

在油氣管道焊接過(guò)程中，應(yīng)用較多的主要是手工下向焊、全自動(dòng)向下焊、組合焊以及低氫焊條下向焊等焊接工藝。油氣管道焊接大部分采取半自動(dòng)焊、焊條電弧焊等方法，不同的焊接方法在具體的管道焊接操作中有各自的特點(diǎn)。為確保焊接質(zhì)量，要做好焊接前的準(zhǔn)備工作，遵守焊接標(biāo)準(zhǔn)及制度性規(guī)定，規(guī)范焊接操作過(guò)程。

油氣管道；焊接工藝；焊縫；質(zhì)量控制

油氣管道相互間主要是通過(guò)焊接工藝實(shí)現(xiàn)連接，并且其已經(jīng)從之前的手工焊過(guò)渡到了自動(dòng)焊。當(dāng)前油氣管道焊接施工過(guò)程中，氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，油氣管道建設(shè)今后發(fā)展趨勢(shì)主要是工作壓力大、厚管壁以及大口徑管道的建設(shè)，先進(jìn)的管道焊接工藝及高質(zhì)量的焊接技術(shù)可為油氣管道正常運(yùn)行提供有力保障。

1 焊接工藝技術(shù)

1.1 手工下向焊

依據(jù)焊接順序，管道焊接先后涉及根焊、熱焊、填充焊以及蓋面焊等四大工序。在實(shí)施根焊操作時(shí)，一般選擇直拉式運(yùn)條，如果熔孔較長(zhǎng)或間隙較大，為避免溫度過(guò)高導(dǎo)致燒穿現(xiàn)象，推薦往返運(yùn)條；熱焊利用熱量輸入來(lái)維持焊道溫度，以避免出現(xiàn)開(kāi)裂等問(wèn)題；填充焊支持單道及多道等不同方式，在焊接過(guò)程中需要把握焊層厚度，運(yùn)條橫向擺動(dòng)，完成焊接之后要確保焊道低于坡口0.6 mm左右；蓋面焊的優(yōu)勢(shì)主要是焊道更加堅(jiān)固、美觀，通常選擇擺動(dòng)焊接手法。

1.2 全自動(dòng)向下焊

全自動(dòng)向下焊管道焊接工藝技術(shù)一般選擇電弧為熱源將焊絲及鋼管熔化，在焊接過(guò)程中為有效隔離有毒氣體，會(huì)不斷向焊接區(qū)輸送保護(hù)氣體。此種焊接工藝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于容易實(shí)現(xiàn)焊接區(qū)保護(hù)，可以隨時(shí)對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行觀察，生產(chǎn)效率較高，操作難度低，有利于實(shí)現(xiàn)控制。

1.3 組合焊

在采用組合焊時(shí)，為確保焊接效果，環(huán)縫焊接往往會(huì)選擇多種焊接方法實(shí)現(xiàn)。在管道焊接操作過(guò)程中，一般根焊及熱焊選擇纖維素焊條下向焊；蓋面及填充選擇上向焊，同時(shí)要注意將壁厚控制在合理范圍內(nèi)；對(duì)于管道口位置，一般推薦使用下向焊工藝。如果焊接處的管壁厚度較大，焊接層數(shù)就越多，焊接用時(shí)越多，從而降低施工進(jìn)度。所以，如果管道壁的厚度在17 mm以上，推薦將上向焊與下向焊兩種方法配合使用。

1.4 低氫焊條下向焊

低氫焊條下向焊選擇的焊條是低氫型，選擇低氫焊條下向焊工藝進(jìn)行焊接操作，焊縫熔合金屬的含氫量會(huì)控制在每百克4.9 mL以下。低氫焊條下向焊的優(yōu)勢(shì)主要是不易發(fā)生斷裂問(wèn)題，并且具有較強(qiáng)的低溫韌性，一般在容易受到H2S腐蝕或者溫度極低的場(chǎng)合推薦選擇此種焊接工藝。采取根焊的焊接方式時(shí)，焊口組對(duì)及坡口尺寸精度決定了應(yīng)選擇低氫焊條，如果選擇纖維素焊條，就容易發(fā)生未焊透、內(nèi)咬邊或者未融合等問(wèn)題。所以，一般在油氣管道焊接操作實(shí)踐中，不會(huì)單獨(dú)選擇低氫焊條下向焊工藝。

2 焊接質(zhì)量控制

為確保焊接質(zhì)量，要做好焊接前的準(zhǔn)備工作，遵守焊接標(biāo)準(zhǔn)及制度性規(guī)定，規(guī)范焊接操作過(guò)程。

2.1 焊接前準(zhǔn)備工作

（1）仔細(xì)檢查焊接口，并對(duì)其進(jìn)行徹底清理。檢查焊件坡口大小及型號(hào)是否與圖紙相一致，是否達(dá)到焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)，管口形狀的橢圓度是否符合相關(guān)規(guī)定；應(yīng)確保被焊位置外表光滑且均勻，沒(méi)有起鱗問(wèn)題。除此之外，渣垢、磨損、銹跡以及油污等也會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成極大影響，必須進(jìn)行仔細(xì)檢查，避免出現(xiàn)上述現(xiàn)象。確保焊接坡口外側(cè)至少5 cm之內(nèi)的清潔度。

（2）焊接前預(yù)熱。預(yù)熱是進(jìn)行管線焊接的一道重要工序，實(shí)施預(yù)熱的目的是避免在焊接過(guò)程中由于溫度過(guò)高或過(guò)低而出現(xiàn)裂紋或者應(yīng)變脆化。在焊接操作中，應(yīng)嚴(yán)格依照焊接工藝具體要求來(lái)控制預(yù)熱溫度。預(yù)熱之后，焊接接頭冷卻速度會(huì)降低，冷卻時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，這樣有利于氫的排放及擴(kuò)散，避免出現(xiàn)氫裂紋。

2.2 焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及制度性規(guī)定

首先，在正式施工之前，應(yīng)對(duì)企業(yè)制定的管線建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行了解，嚴(yán)格依照該標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展管線建設(shè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作，這樣可以確保所設(shè)計(jì)的管線建設(shè)方案順利實(shí)施。

其次，從實(shí)際需求及現(xiàn)實(shí)情況出發(fā)，制定相應(yīng)的操作規(guī)范及制度，并結(jié)合具體的實(shí)踐情況不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善。必須構(gòu)建起科學(xué)完善的質(zhì)量保障體系及質(zhì)量控制機(jī)制并嚴(yán)格踐行，嚴(yán)格把控操作人員資質(zhì)關(guān)，保證工作人員資質(zhì)達(dá)到既定標(biāo)準(zhǔn)；除此之外，還應(yīng)不斷提升施工人員責(zé)任意識(shí)及規(guī)范化操作觀念，使其嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范及制度操作，切實(shí)履行好本職工作。

最后，嚴(yán)格材料檢查工作。此處所談及的材料主要指的是開(kāi)展油氣管道焊接工作過(guò)程中所使用到的各種型號(hào)的管材及焊材。要明確指定材料檢查工作人員，由其專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)材料檢查工作，并對(duì)其材料檢查工作的具體權(quán)限及相應(yīng)的責(zé)任作出明確規(guī)定；對(duì)于材料檢查人員而言，必須嚴(yán)格依照具體的操作規(guī)范對(duì)相關(guān)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，材料型號(hào)及規(guī)格等要達(dá)到相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)及要求，并且與設(shè)計(jì)圖紙相一致。

2.3 焊接操作過(guò)程

必須嚴(yán)格依據(jù)具體的操作規(guī)定及要求開(kāi)展油氣管道焊接操作工作。焊接電流的大小對(duì)管道焊接質(zhì)量具有直接關(guān)系，如果焊接電流過(guò)低，就會(huì)造成母材金屬加熱不夠充分，進(jìn)而導(dǎo)致夾渣或者未焊透等缺陷；但這并不意味著焊接電流越大越好，如果焊接電流超出正常范圍，就會(huì)造成母材金屬坡口兩邊位置出現(xiàn)咬邊或者燒穿等缺陷。因此，必須將焊接電流控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，焊接電流控制也是油氣管道焊接操作過(guò)程中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，必須對(duì)其給予足夠重視。

完成焊接工作之后需要及時(shí)對(duì)焊縫外觀進(jìn)行檢查。檢查的內(nèi)容主要是焊縫外形大小，焊縫不能過(guò)大、過(guò)高；同時(shí)還應(yīng)關(guān)注焊縫高低之間的差值，應(yīng)將焊縫高低差值控制在一定范圍之內(nèi)。如果焊縫寬度過(guò)大或者高度過(guò)高，都會(huì)對(duì)抗疲勞性能造成不利影響，造成焊縫線能量高或者焊接位置受熱超標(biāo)等問(wèn)題，從而在很大程度上影響焊件的機(jī)械性能。在進(jìn)行焊接操作時(shí)，工作人員必須嚴(yán)格遵守焊接工藝基本規(guī)范，務(wù)必將焊縫外觀尺寸控制在合理范圍之內(nèi)，通常情況下，焊縫增寬單邊縫及縫余高等不能超出1.5 mm。

對(duì)于油氣管道焊接工作人員來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行管道焊接操作時(shí)，必須牢記焊接操作規(guī)范，同時(shí)還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)小細(xì)節(jié)：①在接頭設(shè)計(jì)、焊接層數(shù)、焊接工藝參數(shù)以及焊接完成后的緩冷等方面都必須依照相應(yīng)的操作規(guī)范及制度進(jìn)行；②施工的過(guò)程中，要采取有效措施以避免管道內(nèi)出現(xiàn)穿堂風(fēng)；③收弧交接位置的焊接一般需要兩名焊接工作人員相互配合才能完成，在焊接過(guò)程中應(yīng)注意，最先到達(dá)交接位置的焊接操作人員要盡可能多焊一點(diǎn)，這對(duì)于另一方焊接工作人員收弧工作的完成具有極大的幫助。

3 結(jié)語(yǔ)

目前油氣運(yùn)輸普遍選擇安全且經(jīng)濟(jì)的管道運(yùn)輸方式，油氣管道焊接工藝成為討論的焦點(diǎn)課題。在油氣管道焊接實(shí)踐中，應(yīng)用較多的主要是手工下向焊、全自動(dòng)向下焊、組合焊以及低氫焊條下向焊等焊接工藝。油氣管道焊接大部分采取半自動(dòng)焊、焊條電弧焊等方法，不同的焊接方法在具體的管道焊接操作中有各自的特點(diǎn)。當(dāng)前在我國(guó)所開(kāi)展的油氣管道焊接操作實(shí)踐當(dāng)中，使用較為普遍的主要是半自動(dòng)焊方法，全自動(dòng)焊剛剛進(jìn)入工程應(yīng)用階段，未來(lái)將會(huì)在大型油氣管道焊接實(shí)踐中被更多地采用。

（欄目主持 楊 軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.3.019