淺談壓力管道焊接缺陷的控制

【摘 要】影響管道焊接質(zhì)量的因素較多，主要有管材和焊材的質(zhì)量、焊工的資格和操作能力、焊接施工工藝和操作過(guò)程等。管道焊接質(zhì)量控制有幾個(gè)重要環(huán)節(jié)：材料質(zhì)量控制、焊接過(guò)程控制、焊接質(zhì)量檢驗(yàn)。壓力管道與鍋爐同屬特種設(shè)備，我們應(yīng)有實(shí)現(xiàn)國(guó)家安全的保障意識(shí)。本文探討了壓力管道焊接缺陷的成因及控制措施。

【關(guān)鍵詞】壓力管道；焊接缺陷；夾渣；氣孔；裂紋

1.和壓力管道焊接缺陷有關(guān)的因素

壓力管道構(gòu)件當(dāng)中最為薄弱的環(huán)節(jié)就是焊接點(diǎn)，每一個(gè)焊接點(diǎn)都關(guān)系到整個(gè)壓力管道對(duì)壓力的承載能力。因此如果壓力管道的焊接點(diǎn)存在著缺陷，則很容易產(chǎn)生泄漏的問(wèn)題以至于引發(fā)事故。在焊接當(dāng)中產(chǎn)生的主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：裂痕、焊接不徹底、焊接面沒(méi)有融合、焊接面咬邊、焊接面夾渣、焊接面出現(xiàn)大量氣孔等嚴(yán)重問(wèn)題。這些問(wèn)題一般用肉眼無(wú)法觀察出來(lái)，存在于整個(gè)金屬基體當(dāng)中，使得整個(gè)金屬面被割裂，最終產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，在介質(zhì)內(nèi)壓的作用力下對(duì)以上缺陷進(jìn)行壓力施加，使得基桿逐漸開(kāi)裂，并慢慢發(fā)展成為宏觀意義上的裂紋，最終對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行貫穿，直接導(dǎo)致泄露以及爆炸的事故頻繁發(fā)生。因此對(duì)于壓力管道來(lái)說(shuō)，焊接的質(zhì)量將會(huì)直接影響到壓力管道的安全程度，從某種意義上來(lái)說(shuō)，也會(huì)對(duì)管道本身的安全運(yùn)行產(chǎn)生十分重大的影響。焊接缺陷一般說(shuō)來(lái)會(huì)被以下的若干因素決定：焊接材料、焊接參數(shù)指標(biāo)、坡口形式以及焊接工人本身的手藝技術(shù)。

2.壓力管道焊縫的具體種類(lèi)

2.1夾渣

夾渣是一種常見(jiàn)于焊縫當(dāng)中的焊接失誤。夾渣主要分為兩種，首先是金屬夾渣，其次是非金屬夾渣。其分布的種類(lèi)樣式有很多，主要包括以下的幾種樣式：斑點(diǎn)狀、條紋狀、鎖鏈狀、密集分布形狀的夾渣。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在焊縫內(nèi)部被深埋的斑點(diǎn)狀?yuàn)A渣以及條紋狀?yuàn)A渣是在管道的檢查當(dāng)中被發(fā)現(xiàn)次數(shù)最多的一種焊接缺陷，對(duì)于這一類(lèi)夾渣的斷面觀察，我們可以發(fā)現(xiàn)其形狀一般都是近似橢圓的光滑面。

2.2氣孔

氣孔主要就是指在進(jìn)行焊接作業(yè)的時(shí)候熔池當(dāng)中的一些氣體在金屬完全凝固之前沒(méi)有逸出來(lái)，同時(shí)殘存于焊縫當(dāng)中，形成了相應(yīng)的空洞。整個(gè)氣孔的構(gòu)成方式有很多。氣孔當(dāng)中所殘存的氣體構(gòu)成一般為氫氣或者是一氧化碳，對(duì)于氣孔的填充處一般來(lái)說(shuō)都有銹跡或者是污跡等，其形成的物理原因主要是因?yàn)楹笚l沒(méi)有進(jìn)行徹底烘干以及熔池的冷卻速度超出了預(yù)計(jì)的速度。一般來(lái)說(shuō)，氣孔多數(shù)分布在焊縫的近表面位置，這也是造成管道表面冷裂紋的主要原因。

2.3沒(méi)有焊透或者是沒(méi)有熔合

沒(méi)有焊透的意思就是說(shuō)，在進(jìn)行焊接的時(shí)候接頭部分沒(méi)有完全熔合完整而直接導(dǎo)致了一部分被留了下來(lái)；這是一種十分常見(jiàn)的缺陷，其主要原因是工人在進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候沒(méi)有按照要求進(jìn)行操作，手法不熟練。沒(méi)有熔合也是一種常見(jiàn)的缺陷，主要是指熔焊的金屬和母材之間產(chǎn)生了超出標(biāo)準(zhǔn)要求的縫隙，或是相鄰的焊道之間也產(chǎn)生了不應(yīng)該產(chǎn)生的縫隙。對(duì)于通用管道當(dāng)中常用的X焊接坡口來(lái)說(shuō)，無(wú)論是沒(méi)有焊透或是沒(méi)有熔合這一類(lèi)的缺陷一般都是存在于所有焊坡接口的中間部分，距離表面的位置很深，斷面的形狀一般來(lái)說(shuō)是橢圓形的或是不規(guī)則形狀的。

2.4焊縫表面經(jīng)常產(chǎn)生的裂痕

當(dāng)焊縫表面接觸部分的原子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了原子層面上的結(jié)合力破壞，就會(huì)給接縫處的表面增添裂紋，從而產(chǎn)生相應(yīng)的縫隙。這一類(lèi)缺陷對(duì)于管道來(lái)說(shuō)是十分致命的，因?yàn)檫@一類(lèi)缺陷一般來(lái)說(shuō)是管道破裂的最直接因素。這些裂紋的類(lèi)型一般來(lái)說(shuō)可以分成以下種類(lèi)：結(jié)晶性質(zhì)的裂紋、液化性質(zhì)的裂紋、熱應(yīng)力性質(zhì)的裂紋、延遲性質(zhì)的裂紋、應(yīng)力腐蝕性質(zhì)的裂紋以及其它性質(zhì)的裂紋等。

3.對(duì)于壓力管道焊接缺陷的控制方法

3.1針對(duì)錯(cuò)邊或是角變形的方法

在進(jìn)行壓力管道的組裝過(guò)程當(dāng)中，錯(cuò)邊以及角變形是不可能完全避免的。但是，一旦壓力管道在進(jìn)行組裝或者是在以后的使用當(dāng)中出現(xiàn)了錯(cuò)邊或者是角變形的問(wèn)題，要想把這個(gè)情況消除也是十分困難的。唯一正確的預(yù)防方法就是在進(jìn)行施工的時(shí)候嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)，把整個(gè)缺陷控制在可以進(jìn)行調(diào)校的范圍之內(nèi)。如果在施工的時(shí)候沒(méi)有把握好這一步，后續(xù)的錯(cuò)邊或者是角變形就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的幾何應(yīng)力，同時(shí)也能產(chǎn)生相應(yīng)的附加彎曲的應(yīng)力。

3.2氣孔和夾渣

這一類(lèi)問(wèn)題屬于深埋的缺陷，在進(jìn)行自檢的時(shí)候必須進(jìn)行消除，同時(shí)還要進(jìn)行重新焊接作業(yè)，否則在進(jìn)行使用的時(shí)候必然會(huì)發(fā)生泄漏以及爆炸的情況。根據(jù)觀察統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)的壓力管道所有的氣孔以及夾渣沒(méi)有大幅度擴(kuò)散的跡象。針對(duì)這樣的特點(diǎn)，為了對(duì)氣孔和夾渣進(jìn)行克服，對(duì)于炭化的管道來(lái)說(shuō)最好是進(jìn)行氬弧焊作業(yè)打底。

3.3沒(méi)有焊透或者是沒(méi)有熔合

沒(méi)有焊透的情況主要是出現(xiàn)在兩種焊接手段（手工焊接和自動(dòng)焊接）的交接面上。在進(jìn)行處理的時(shí)候，如果出問(wèn)題的地方在允許尺寸的范圍之內(nèi)，可以免除返修的步驟；沒(méi)有熔合的情況一般來(lái)說(shuō)會(huì)發(fā)生在焊縫部位金屬和破口的交界部位，這個(gè)時(shí)候最穩(wěn)妥的方式就是進(jìn)行補(bǔ)焊作業(yè)，以避免出現(xiàn)意外。焊接材料對(duì)整個(gè)壓力管道的質(zhì)量是起到?jīng)Q定性質(zhì)作用的，因此應(yīng)該選用合格的焊接材料進(jìn)行填充，以保證質(zhì)量。

3.4裂紋

裂紋是管道問(wèn)題當(dāng)中最重要的問(wèn)題，也是危害性最大的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)我們的處理方法有以下方式：首先，所有的淺表裂紋都可以通過(guò)對(duì)其進(jìn)行打磨的方式進(jìn)行消除；其次，如果裂痕本身的大小長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了規(guī)定的允許長(zhǎng)度則必須采取補(bǔ)焊的方式進(jìn)行處理，使之消除；最后，如果可以保證管道本身的使用安全，可以對(duì)一些細(xì)小的裂紋進(jìn)行保留，以便對(duì)其發(fā)展規(guī)律進(jìn)行研究，使其后續(xù)發(fā)展趨勢(shì)被觀察記錄到，獲得潛在危險(xiǎn)的發(fā)展趨勢(shì)并加以預(yù)防。

射線透照檢測(cè)主要是采用γ射線或χ射線對(duì)焊縫進(jìn)行透照，通過(guò)底片上的影像所反應(yīng)的缺陷性質(zhì)、尺寸、數(shù)量和密集程度，判定焊縫的質(zhì)量等級(jí)。缺陷性質(zhì)通常分為裂紋、未熔合、未焊透、圓形缺陷和條形缺陷五類(lèi)。焊縫的質(zhì)量等級(jí)可劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四級(jí)。若焊縫中各類(lèi)缺陷評(píng)定的質(zhì)量級(jí)別不同時(shí)，以質(zhì)量最差的級(jí)別作為焊縫綜合評(píng)定級(jí)別。射線透照檢測(cè)前焊縫表面質(zhì)量應(yīng)經(jīng)外觀檢查合格，表面的不規(guī)則狀態(tài)在底片上的圖像應(yīng)不掩蓋焊縫中的缺陷或與之混淆，否則應(yīng)做適當(dāng)處理。根據(jù)射線檢測(cè)技術(shù)的靈敏度，分為A級(jí)（低）、AB級(jí)（中）、B級(jí)（高）三級(jí)，一般應(yīng)采用AB級(jí)檢測(cè)技術(shù)。對(duì)特殊材料、焊接工藝制作的對(duì)焊接頭，可采用B級(jí)。根據(jù)透照的管材厚度、檢測(cè)需達(dá)到的靈敏度，檢查所選膠片的象質(zhì)計(jì)靈敏度、黑度等質(zhì)量是否符合 JB/T4730規(guī)定的要求，以確保檢測(cè)技術(shù)的靈敏度符合要求。應(yīng)根據(jù)需要檢測(cè)的材料厚度和透照質(zhì)量等級(jí)，按 JB/T4730中的規(guī)定選擇合適的射線能量（即射線源）及其與管道焊縫表面的距離和位置。管道焊縫透照常采用外透法，應(yīng)根據(jù)管道外徑（周長(zhǎng)）、射線源與管道的距離及發(fā)出的射線角度，計(jì)算底片應(yīng)使用的張數(shù)。管道焊縫透照部位應(yīng)有透照標(biāo)記，主要包括底片中心標(biāo)記、搭接標(biāo)記及識(shí)別標(biāo)記（包括管段編號(hào)、焊縫編號(hào)、透照部位編號(hào)和日期等）和返修標(biāo)記。檢查膠片沖洗處理、評(píng)片室的環(huán)境狀況是否整潔、安靜、有合適的亮度，以保證膠片沖洗質(zhì)量和評(píng)片的準(zhǔn)確性。

4.結(jié)語(yǔ)

為了避免產(chǎn)生管道爆炸泄漏的事故，我們要在整套管道運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行以及檢修方面進(jìn)行大規(guī)模的管理，同時(shí)還要在安裝環(huán)節(jié)上對(duì)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，并在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)行的可靠性。

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