淺談鉻鉬鋼管道焊接質(zhì)量剖析及處理

安勇

（大慶石油化工機(jī)械廠，黑龍江 大慶 163000）

1 石油化工鉻鉬鋼管道焊接前的準(zhǔn)備

1.1 坡口準(zhǔn)備

為了防止焊接件的彎曲和焊接后焊接件的變形和錯(cuò)位，在焊件時(shí)必須有足夠的支撐點(diǎn)來保證板與板之間和管與管之間的對(duì)齊。在焊件重心附近盡可能設(shè)置支撐點(diǎn)的位置。點(diǎn)焊固定焊口時(shí)要選擇合適的位置，其次確保焊接過程中無(wú)大于1mm的故障邊緣。焊接坡口角度大，間隙大，焊接能力增加，易產(chǎn)生焊料。而凹槽夾角小，間隙小，鈍邊厚度容易產(chǎn)生不熔化和焊接難焊現(xiàn)象。一般情況下，槽角為30～32°，間隙為0～4mm，鈍角邊為 0～1mm。

采用氧-乙炔火焰切割法對(duì)該槽進(jìn)行加工，為了防止厚板火焰切割的邊緣開裂，在切削前，為了防止邊緣出現(xiàn)裂縫需要用火焰預(yù)熱到100℃以上。切割刀刃后，用磁粉法對(duì)表面裂紋進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)表面銹、油、氧化物等雜質(zhì)進(jìn)行深入的清除工作。在拼接之前，從凹槽和兩側(cè)50mm處徹底清除，以顯示金屬光澤度。

1.2 焊條烘焙

E 5515-B2焊條是一種低氫堿性焊劑電極，易吸濕，焊接材料中的水分是焊接氣氛的主要?dú)湓?。氫是焊縫中的有害化學(xué)元素之一，因此焊條必須在350℃下烘烤后使用，且用多少去多少。在焊接過程中，電極也必須由保溫桶來保護(hù)。

2 石油化工鉻鉬鋼管道焊接的工藝

2.1 焊接工藝

氫擴(kuò)散是導(dǎo)致冷裂紋的主要因素之一，所以在焊接過程中，為了減少和避免冷裂紋，擴(kuò)散氫的產(chǎn)生應(yīng)該先被控制。另外要控制涂層對(duì)焊接材料的吸濕性。焊接材料在焊接施工前應(yīng)進(jìn)行烘烤，一般按焊接要求進(jìn)行。

為了防止干燥焊接材料再次吸濕，焊接時(shí)應(yīng)將焊接材料放置在特制保溫筒內(nèi)。如果在大氣壓下工作，焊接材料放置時(shí)間不得超出4小時(shí)。重復(fù)烘焙次數(shù)不得超出3次以上。

2.2 焊接預(yù)熱及焊接層間溫度控制

焊縫金屬在凝結(jié)過程中也容易產(chǎn)生裂紋，這通常稱為熱裂紋?？刂茻崃鸭y的產(chǎn)生，首要是選擇熱感度低的焊接材料，最后是控制焊接材料的雜質(zhì)含量。在焊接工藝方面，對(duì)于鉻鉬鋼材料來講，焊接前應(yīng)預(yù)熱焊接部位，預(yù)熱溫度一般在150～350℃左右。在焊接過程中，中間層的溫度必須要管控在200℃以上。其次，焊接件在結(jié)束后必須立即進(jìn)行除氫處理工作。除氫處理的溫度一般管控在300℃和350℃之間，溫度應(yīng)保持在15分鐘內(nèi)，然后在空氣中冷卻。

2.3 焊接后熱處理

鉻鉬管線焊接后熱處理的目的是消除焊接應(yīng)力。在焊接施工過程中，消除焊接在熱影響區(qū)引起的缺陷。同時(shí)，改進(jìn)焊接接頭的晶相組織，使焊縫金屬具有良好的力學(xué)性能。

3 石油化工鉻鉬鋼管道焊接質(zhì)量缺陷及處理分析

3.1 鉻鉬鋼管道焊接接頭約束應(yīng)力的形成以及控制的途徑

無(wú)縫鋼管焊接接頭的約束應(yīng)力主要是由于石油化工焊接過程中幾種應(yīng)力的聯(lián)合作用造成的，包括：焊接前預(yù)熱不當(dāng)，焊接過程中由于焊接加熱不均勻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力；鉻鉬鋼焊接過程中的熱循環(huán)過程；由于相變得到了組織應(yīng)力；鋼管道相變引起的組織應(yīng)力和焊接組織約束引起的應(yīng)力。

在鉻鉬鋼管道的焊接過程中，產(chǎn)生的拘束力是無(wú)法避免的。無(wú)縫鋼管在焊接的過程中，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生的約束力是無(wú)法消除的，只能根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況實(shí)施有效的控制措施。為了降低無(wú)縫鋼管在焊接中產(chǎn)生的受力，在焊接前要對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行預(yù)熱，在焊接中應(yīng)根據(jù)規(guī)定的程序進(jìn)行焊接，以此來降低無(wú)縫鋼管焊接時(shí)產(chǎn)生的阻力，而在焊接后可以進(jìn)行相關(guān)的處理工作，從而降低無(wú)縫鋼管所受到的力。

3.2 鉻鉬鋼管道焊接接頭所含擴(kuò)散氫的來源及控制途徑

在鉻鉬鋼管道焊接過程中，由于鉻鉬鋼焊接材料中存有大量的水分，焊接表面存在一些污漬，以及焊接施工地點(diǎn)的環(huán)境比較潮濕，導(dǎo)致焊接接頭會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)散氫。控制擴(kuò)散在鉻鉬鋼管道焊接接頭處，可以采取一些控制措施，例如降低焊接鋼的冷卻速度，使焊接材料保持在高強(qiáng)度下。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的加熱，使氫氣大部分時(shí)間都能擴(kuò)散和逸出。從而減少氫的產(chǎn)生，減少氫的擴(kuò)散焊縫間隙中的含量。

3.3 鉻鉬鋼材質(zhì)的淬硬傾向程度發(fā)生條件與控制途徑

鉻鉬鋼管具有較強(qiáng)的硬度，并且具有硬化的趨勢(shì)。這主要是由于鉻鉬鋼的化學(xué)成分和性能以及鋼的壁厚所致。其中鉻鉬鋼管的化學(xué)成分、性能和壁厚不能改變。因此，為了避免鋼的硬化傾向，可以通過焊接工藝和焊接后的冷卻環(huán)境來控制鋼的硬化傾向。

4 導(dǎo)致石油化工鉻鉬鋼管道焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題的原因剖析

4.1 鉻鉬鋼管道焊接相關(guān)人員的綜合素質(zhì)

在無(wú)縫鋼管道焊接之前，應(yīng)對(duì)焊接中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查，在焊接時(shí)需要專業(yè)人士的加入。在對(duì)器材進(jìn)行焊接時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的程序進(jìn)行操作，然而因有的焊接工作人員的技術(shù)能力與素質(zhì)都沒有達(dá)到規(guī)定的要求，致使焊接工作出現(xiàn)了質(zhì)量方面的問題。

4.2 鉻鉬鋼管道焊接的材料因素

導(dǎo)致焊接時(shí)出現(xiàn)裂縫的主要原因是因?yàn)闅涞拇罅繑U(kuò)散。在現(xiàn)實(shí)工作中，焊接所使用的材料不是太干燥，導(dǎo)致材料中含有大量的水，當(dāng)帶有水分的材料遇到帶有氫的材料，使焊接中出現(xiàn)裂痕。所以，在焊接中，要嚴(yán)格檢查使用材料的質(zhì)量。

4.3 鉻鉬鋼焊接前的預(yù)熱問題

在無(wú)縫鋼管道焊接的過程中，預(yù)熱工作環(huán)節(jié)是不可或缺的因素之一。材料預(yù)熱環(huán)節(jié)可以提高預(yù)熱接口的質(zhì)量，能夠預(yù)防在焊接中出現(xiàn)裂縫等情況。在現(xiàn)實(shí)焊接的環(huán)節(jié)中，相關(guān)的工作人員沒有按照預(yù)熱的要求實(shí)施相關(guān)的工作，導(dǎo)致材料預(yù)熱時(shí)間不長(zhǎng)或過長(zhǎng)，降低了材料的質(zhì)量。由于焊接的工作人員技術(shù)欠缺，導(dǎo)致焊接的材料接口出現(xiàn)裂痕。

4.4 焊接后的脫氫處理方面的問題

為了預(yù)防在焊接時(shí)出現(xiàn)裂痕等問題，在正常的情況下，無(wú)縫鋼管道在焊接后應(yīng)馬上進(jìn)行預(yù)熱和脫氫工作環(huán)節(jié)，材料預(yù)熱使用的時(shí)間越長(zhǎng)越好，將大量的氫從材料中排放出體外，這樣就可以減少無(wú)縫鋼管道在焊接時(shí)出現(xiàn)裂縫的次數(shù)，也避免了材料的硬化。但在焊接工作中，相關(guān)的工作人員沒有時(shí)間將材料預(yù)熱，導(dǎo)致材料出現(xiàn)不過關(guān)等現(xiàn)象。

4.5 沒有對(duì)鉻鉬鋼焊接的縫隙進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測(cè)

在無(wú)縫鋼管道焊接后必須也要進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測(cè)工作。無(wú)縫鋼管道在焊接后會(huì)出現(xiàn)裂縫等問題。因此，在焊接前必須要對(duì)無(wú)縫鋼管進(jìn)行預(yù)熱工作，然后才能對(duì)焊接后的鋼管質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)中的離子還不夠成熟，鋼管中的裂縫還沒有被發(fā)現(xiàn)。在第一遍監(jiān)測(cè)之后，需要空留出一小段時(shí)間之后需要在此進(jìn)行檢驗(yàn)，以此來保證無(wú)縫鋼管的焊接質(zhì)量。

5 針對(duì)石油化工鉻鉬鋼管道焊接質(zhì)量問題提出的應(yīng)對(duì)措施

對(duì)無(wú)縫鋼管道在焊接中質(zhì)量出現(xiàn)的一些列問題，以及產(chǎn)生問題的因素，可以提出以下幾點(diǎn)相關(guān)策略。

為了做好無(wú)縫鋼管道的焊接工作，從焊接工作的初期到最后收尾工作都要嚴(yán)格實(shí)施管理策略。對(duì)石油企業(yè)來講，要想做好無(wú)縫鋼管焊接質(zhì)量相關(guān)的管理工作，首先要有專業(yè)的技術(shù)人員，相關(guān)的工作人員要掌握焊接工藝基礎(chǔ)技術(shù)，從而能夠做好焊接過程的整體質(zhì)量控制。

需要對(duì)每一根焊接后的無(wú)縫管道進(jìn)行監(jiān)測(cè)與審核工作，監(jiān)測(cè)出的結(jié)果再與現(xiàn)實(shí)中的焊接工作進(jìn)行對(duì)比，如果焊接后的無(wú)縫管道符合規(guī)定的要求，堅(jiān)持遵守焊接工作制定的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，也要注重器材的質(zhì)量問題，在工作中嚴(yán)格遵守與工作相關(guān)的制度。

對(duì)無(wú)縫鋼管道焊接的整個(gè)過程實(shí)施工藝控制，特別是經(jīng)常出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，要對(duì)此處進(jìn)行嚴(yán)格的管理工作，并實(shí)施相關(guān)的策略，特別是無(wú)縫鋼管道預(yù)熱的過程和最后的熱處理環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在無(wú)縫鋼管道焊接后進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測(cè)流程，在焊接中一般都是由專業(yè)的工作人員進(jìn)行的，為了保證焊接的質(zhì)量，進(jìn)行抽樣監(jiān)測(cè)，才能確保每一根無(wú)縫管道焊接的質(zhì)量。

石油化工中的無(wú)縫鋼管道焊接過程中存在著諸多問題，增加了焊接的難度，使焊接工作變得復(fù)雜。因此，要對(duì)焊接工作實(shí)施相關(guān)的對(duì)策，以此來控制焊接無(wú)縫鋼管的質(zhì)量，只有這樣才能真正提高無(wú)縫鋼管焊接的質(zhì)量。