壓力管道焊接缺陷成因和控制對(duì)策

文/毛建海 李瑞娜

由于社會(huì)的飛速進(jìn)步，壓力管道應(yīng)用更加廣泛，因其焊接存在的缺陷，使壓力管道的應(yīng)用過程中依然有安全隱患，為減少壓力管道存在的隱患，需提升其安裝和運(yùn)作、維修與檢查標(biāo)準(zhǔn)，從根源上降低安全事故發(fā)生的可能性，并防止壓力管道爆炸情況。壓力管道安全事故的發(fā)生，是由于管道爆炸或管道漏氣導(dǎo)致的安全事故占比最大，其關(guān)鍵因素是壓強(qiáng)超高、管道嚴(yán)重銹蝕、高溫或焊接效果不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致的管道泄漏。如上原因中，壓強(qiáng)超高與管道嚴(yán)重銹蝕以及高溫關(guān)鍵是因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)階段管控不良而導(dǎo)致的，焊接效果不達(dá)標(biāo)通常情況下均由于施工過程中質(zhì)量問題或未遵循規(guī)章制度對(duì)管道實(shí)行有效驗(yàn)收導(dǎo)致的。

1 壓力管道焊接缺陷的成因

壓力管道所有部件中最關(guān)鍵也是最容易出問題的部分就是焊接點(diǎn)，任何一個(gè)焊接點(diǎn)都有極大的可能性對(duì)總體壓力管道的承載力產(chǎn)生影響。所以，若管道焊接點(diǎn)有缺陷存在，就極易出現(xiàn)壓力管道泄漏的情況，甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。進(jìn)行壓力管道焊接的過程中導(dǎo)致缺陷的關(guān)鍵因素為如下幾個(gè)方面：管道出現(xiàn)裂痕、焊接不充分、焊接部位未完全融合、焊接面沿焊趾的母材部位產(chǎn)生的溝槽或凹陷、焊接中殘留在焊縫中的熔渣以及焊接部位存在許多氣孔等情況。此類情況通常肉眼不能完全發(fā)現(xiàn)，其在整體金屬主結(jié)構(gòu)內(nèi)普遍存在，造成總體金屬面遭到割裂，導(dǎo)致壓力管道應(yīng)力局部增高的情況出現(xiàn)。在介質(zhì)內(nèi)部壓力的影響下對(duì)上述缺陷問題實(shí)行加壓，導(dǎo)致基桿逐步出現(xiàn)裂縫，且逐漸發(fā)加重成為肉眼可以觀察到的裂縫，最后貫穿壓力管道壁，造成管道泄露和管道爆炸的安全問題出現(xiàn)。所以，以壓力管道的角度來(lái)看，焊接效果的優(yōu)劣對(duì)壓力管道的安全系數(shù)有直接的影響。

2 壓力管道焊接缺陷的基本類型

2.1 焊接夾渣

焊接夾渣屬于一類多見于因?yàn)楹缚p階段出現(xiàn)焊接失誤的缺陷，焊接夾渣通常分成兩類，第一類為焊接金屬夾渣，第二類為是焊接非金屬夾渣。且焊接夾渣的類型也多種多樣，通常有如下幾個(gè)類型：斑點(diǎn)形狀、條紋形狀、鎖鏈形狀以及密集散布夾渣。依據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)資料顯示，與焊接縫內(nèi)深埋的斑點(diǎn)形狀焊接夾渣和條紋形狀焊接夾渣屬于壓力管道審查中最多見的一類焊接問題，針對(duì)此類焊接夾渣的斷層進(jìn)行檢查，能夠看出其形狀通常為類似橢圓形滑面。

2.2 焊接氣孔

焊接氣孔通常是實(shí)行壓力管道焊接工作的階段，因焊弧熱而熔化成池狀的母材部分中的部分氣體在徹底固化前未能排除，最終殘留在焊接縫內(nèi)，產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)的空氣空洞，且焊接氣孔的形成途徑較多。焊接氣孔中殘留的主要?dú)怏w通常是H2或CO。針對(duì)焊接氣孔的填充部位，通常情況下，均具有銹蝕痕跡或污染痕跡，焊接氣孔產(chǎn)生的物理因素通常由于焊條未能實(shí)行完全烘干，因焊弧熱而熔化成池狀的母材部分的冷卻速度高于預(yù)期。通常來(lái)講，焊接氣孔大部分散布于焊接縫接近管表面部位，同樣屬于導(dǎo)致高壓管道外表面裂痕出現(xiàn)的關(guān)鍵因素。

2.3 未焊透或未徹底熔合

未焊透主要是指，實(shí)行焊接的過程中，接頭未徹底熔合，焊接金屬未進(jìn)入接頭根部的情況，直接造成部分殘留。這種情況屬非常多見的焊接缺陷，關(guān)鍵因素是由于焊接人員實(shí)行焊接工作階段，未遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實(shí)行焊接，操作生疏導(dǎo)致未熔合同樣屬于多見的焊接缺陷，通常是由于焊接金屬與被焊接材料彼此形成超標(biāo)的焊接縫。針對(duì)管道中較多采用的X焊接坡口，不管是未焊透或者未熔合的焊接缺陷，通常均存在全部焊接坡口接口的中央部分，和管道外表的距離較遠(yuǎn)，管道斷面形狀通常為橢圓或無(wú)規(guī)則形狀。

2.4 焊接縫外表面形成的裂縫

焊接縫外表面接觸位置的原子結(jié)構(gòu)形成了原子層面上的晶體中粒子之間存在著相互作用力影響，則在焊接縫外表面產(chǎn)生裂縫，形成對(duì)應(yīng)的縫隙。此類焊接缺陷對(duì)壓力管道來(lái)講，屬于非常致命的缺陷，由于此類焊接缺陷通常是壓力管道破裂的主要原因。此類焊接裂紋的種類通常分為如下幾點(diǎn)：結(jié)晶性質(zhì)、液化性質(zhì)、熱應(yīng)力性質(zhì)、延遲性質(zhì)、應(yīng)力腐蝕性質(zhì)、其它性質(zhì)的裂紋等形式。

3 針對(duì)壓力管道焊接缺陷的控制對(duì)策

3.1 對(duì)錯(cuò)邊或角變形的控制對(duì)策

實(shí)行壓力管道拼接的階段，參差不齊而粗糙的邊緣和角變形的情況根本無(wú)法杜絕，可萬(wàn)一壓力管道在實(shí)行拼接結(jié)束或今后的應(yīng)用階段發(fā)生參差不齊而粗糙的邊緣或角變形的情況，想將此類問題徹底解決就非常困難。唯一切實(shí)可行的預(yù)先防范措施即在實(shí)行工程施工階段，嚴(yán)格遵循有關(guān)的工程施工準(zhǔn)則，將總體焊接缺陷掌控于能夠?qū)嵭姓{(diào)節(jié)的范圍。

3.2 焊接氣孔與焊接夾渣的控制對(duì)策

此類情況通常為深埋產(chǎn)生的焊接缺陷，實(shí)行自我檢查階段需切實(shí)解決，還需實(shí)行重新的焊接工作，否則壓力管道應(yīng)用階段肯定會(huì)出現(xiàn)管道泄漏和管道爆炸的安全事故。依據(jù)有關(guān)資料顯示，大部分壓力管道全部焊接氣孔和焊接夾渣為大范圍擴(kuò)散的情況。對(duì)于此類特征，為針對(duì)焊接氣孔和焊接夾渣實(shí)行消除，針對(duì)已經(jīng)炭化的壓力管道，最佳方式是采用氬弧焊進(jìn)行打底作業(yè)。

3.3 未焊透或未徹底熔合的控制對(duì)策

未焊透的問題通常發(fā)生于兩類焊接模式，即手工焊接與自動(dòng)焊接焊接面。對(duì)其實(shí)行處置的過程中，若發(fā)現(xiàn)問題的部位處于允許標(biāo)準(zhǔn)范圍，則不需要進(jìn)行返修工作。未熔合的問題通常會(huì)形成于焊接縫的金屬與破口相交位置，此時(shí)，最佳模式即實(shí)行補(bǔ)焊工作，防止意外情況的發(fā)生。

3.4 焊接裂紋情況的控制對(duì)策

焊接裂紋屬于壓力管道焊接缺陷中常見的缺陷，同時(shí)是對(duì)壓力管道危害嚴(yán)重的缺陷。常用的處置方式如下：第一，全部距離管道外表面較近的裂紋均對(duì)其實(shí)行打磨解決；第二，若管道裂痕自身的尺寸超出標(biāo)準(zhǔn)范圍就要應(yīng)用補(bǔ)焊模式實(shí)行處置；第三，若能夠確保壓力管道自身應(yīng)用的安全性，則保留部分細(xì)微裂紋，以對(duì)裂紋的發(fā)展原理實(shí)行記錄分析，確保之后發(fā)展趨向的可靠數(shù)據(jù)，取得安全隱患的發(fā)展趨向且研究預(yù)防對(duì)策。

4 結(jié)語(yǔ)

為了提升壓力管道運(yùn)作過程中的安全性，需對(duì)壓力管道焊接缺陷實(shí)行充分處置，切實(shí)防止安全問題的出現(xiàn)。針對(duì)壓力管道運(yùn)行體系進(jìn)行總體檢測(cè)維修階段，需擴(kuò)大管理規(guī)模，進(jìn)行安裝壓力管道的過程中，需針對(duì)壓力管道質(zhì)量實(shí)行嚴(yán)謹(jǐn)把關(guān)，若存在安全問題則需第一時(shí)間彌補(bǔ)，確保壓力管道運(yùn)行安全，保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全不受到損害。

[1]邵正平，壓力管道焊接缺陷成因分析及對(duì)策[J]化學(xué)工程與裝備，2015(01).

[2]遲海峰，探討壓力管道焊接缺陷成因及控制對(duì)策[J]化工管理，2014(26).