化工管道焊接質(zhì)量控制措施

劉文虎

（東洋工程（上海）有限公司，上海 200000）

在化工工藝管道連接工作中，工藝管道主要連接多種工藝設(shè)備，這些工藝管道是各種流體的流轉(zhuǎn)通道和載體。傳統(tǒng)的石油化工工藝管道由于溫度、壓力等較為簡(jiǎn)單，同時(shí)由于焊接技術(shù)的落后，所以對(duì)焊接技術(shù)的要求稍低；由于技術(shù)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而進(jìn)步，現(xiàn)代化工工藝越來越復(fù)雜，對(duì)管道載體的要求越來越高，管道材料種類及質(zhì)量要求也越來越高，同時(shí)，基于國家質(zhì)量戰(zhàn)略和安全、環(huán)保等要求的逐步提高，對(duì)于管道的強(qiáng)度、耐腐蝕性及泄漏性要求也逐步提高，這樣，作為化工裝置安裝工藝中的焊接質(zhì)量要求也是同樣要求提高。

1 化工管道焊接工藝

1.1 焊接工藝的制定

施工承包商通常按照本公司的實(shí)際機(jī)械儲(chǔ)備情況及所承擔(dān)項(xiàng)目的材料種類及規(guī)格、質(zhì)量要求擬定適用于該項(xiàng)目的焊接工藝；然后根據(jù)擬定的焊接工藝準(zhǔn)備相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定及適用于項(xiàng)目的焊接工藝規(guī)程。需要指出的是，焊接工藝評(píng)定只能適用于本公司所承擔(dān)的工作范圍。

1.2 根部焊接

管道的組對(duì)及焊接必須按照批準(zhǔn)的焊接工藝規(guī)程執(zhí)行；點(diǎn)焊的長(zhǎng)度要根據(jù)管徑及管道壁厚，還要考慮不同的材料進(jìn)行準(zhǔn)備；通常采用三點(diǎn)點(diǎn)焊，以降低由于焊接應(yīng)力產(chǎn)生的變形及電焊部位的缺陷。根部焊接通常采用氬弧焊接，以提高熔透性和清潔度。根部焊接工藝要點(diǎn)包括：①開始進(jìn)行氬弧焊節(jié)前，要做好充分的準(zhǔn)備，如氬氣的純度要滿足所焊接材料的需要，比如碳鋼通常純度要大于99.95%。②焊前要注意環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量的影響，如采取防風(fēng)、防雨或者預(yù)熱等措施。③焊接完成后，應(yīng)對(duì)所有焊接區(qū)域進(jìn)行檢查，避免出現(xiàn)氣孔、裂縫、夾渣等缺陷，一旦發(fā)現(xiàn)有缺陷，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行打磨處理并進(jìn)行補(bǔ)焊，以確保最終的焊接質(zhì)量。

1.3 填充焊接

填充焊接是工藝管道焊接的重要部位及內(nèi)容，通常采用手工電弧焊，在實(shí)際施焊過程中，要注意每層焊接或者每道焊接質(zhì)量，每層/道焊接完成后，及時(shí)進(jìn)行外觀檢查，及時(shí)清理每層的缺陷或者夾渣等缺陷。焊接過程中要特別注意層/道間的溫度控制；通常碳鋼的焊接層架溫度應(yīng)該控制在250℃及以下，不銹鋼管道的層間溫度控制在150℃及以下，其他耐熱鋼的層間溫度應(yīng)根據(jù)材料和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定執(zhí)行。

1.4 蓋面焊接

由于焊縫的寬度過寬，會(huì)導(dǎo)致焊縫的應(yīng)力管道，從而在后續(xù)的運(yùn)行過程中產(chǎn)生質(zhì)量缺陷或存在可能出現(xiàn)缺陷的傾向，所以對(duì)焊縫寬度的控制非常重要，通常焊縫寬度應(yīng)控制在焊條直徑的三倍以內(nèi)；由于焊縫缺陷通常都出現(xiàn)起弧或者收弧位置，所以焊縫的起弧和收弧位置應(yīng)該嚴(yán)格錯(cuò)開，同時(shí)收弧位置要注意在收弧時(shí)有足夠的焊縫熔覆進(jìn)行填入，以避免收弧缺陷，這個(gè)操作要點(diǎn)同時(shí)適用于焊縫的根部及填充層焊接。

1.5 手工向下焊接工藝技術(shù)

手工向下焊接工藝是現(xiàn)階段較為新型的焊接工藝，它主要用于石油化工行業(yè)的大口徑管道和長(zhǎng)輸管道中以及市政管道焊接中，焊接質(zhì)量好，速度快，效率高。其焊接種類主要分為熱焊（根焊）、填充、蓋面等。首先，想要保證焊接過程中根部不出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象需要使用熱焊工藝，但在使用過程中，由于焊接速度較快，所以焊接前需要對(duì)焊接坡口及邊緣進(jìn)行充分的清理工作。第二，填充焊接基本滿足所有的焊接方式，但是對(duì)于管道的厚度要求較高，因此在使用過程中需要注意管道的厚度。根據(jù)化工管道的實(shí)際情況來選擇不同的焊接工藝，才能夠保證焊接的質(zhì)量。

2 化工管道安裝過程中焊接質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因

2.1 未熔合

管道安裝的質(zhì)量缺陷包含許多方面，未熔合就是其中的一種。未熔合指的就是焊縫和母材之間、焊道和焊道之間沒有完全融合到一起的現(xiàn)象，其發(fā)生在管道中的焊縫位置，一般未熔合焊接缺陷分為三種類型，分別是坡口未熔合、層間未熔合以及根部未熔合。未熔合缺陷的出現(xiàn)通常是由于焊縫根部間隙過小造成等，所以控制焊縫根部間隙非常重要，除了按照各種規(guī)范推薦的參數(shù)外，還要考慮焊工執(zhí)行過程的習(xí)慣，所以對(duì)焊工的培訓(xùn)和指導(dǎo)工作同樣特別重要。

2.2 夾渣

夾渣是指焊后熔渣殘存在焊縫中的現(xiàn)象，包括焊縫非金屬類熔渣、其他金屬異物如鎢等。夾渣通常表現(xiàn)為條渣、鏈狀?yuàn)A渣及密集夾渣；其產(chǎn)生的原因主要是由于坡口不合理，多層焊時(shí)層間未清理干凈，焊縫過程中線能量過小，焊條本身的質(zhì)量不過關(guān)，氬弧焊電源極性不當(dāng)，電流過大等原因造成；其危害與氣孔相似，帶尖端的夾渣會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，一旦發(fā)生或發(fā)現(xiàn)，要及時(shí)清理干凈。

2.3 裂紋

冷裂紋是化工管道中容易出現(xiàn)的缺陷，同時(shí)也是焊接質(zhì)量的致命性缺陷，在焊接質(zhì)量中必須嚴(yán)格控制，其產(chǎn)生的主要機(jī)理是淬硬傾向、拘束度及氫含量。所以在焊接前一定嚴(yán)格研究母材的焊接性，選用低氫性堿性焊材及設(shè)計(jì)合理的焊接接頭；降低焊縫的拘束度，如焊前預(yù)熱，控制層間溫度，選擇合理的焊接規(guī)范，避免焊縫中出現(xiàn)危害性淬硬組織，選擇合理的焊接順序，減少焊接變形和焊接應(yīng)力，必要時(shí)，焊后進(jìn)行消氫處理。

2.4 氣孔

在焊接過程中，熔池金屬中的氣體沒有在熔池凝固之前及時(shí)排出，從而導(dǎo)致這些氣體殘留在焊縫金屬的內(nèi)部或者表面，最終形成了氣孔。每次管道中產(chǎn)生的氣孔數(shù)量和每個(gè)氣孔的大小、形狀都是不一樣的，這是因?yàn)闅饪椎漠a(chǎn)生與母材的材質(zhì)、焊接的位置等因素有關(guān)。而導(dǎo)致氣孔形成的氣體也是有許多種的，有的是本就溶解在母材和焊條鋼芯中的，也有的是在藥皮融化的過程中附加產(chǎn)生的。

3 化工管道焊接質(zhì)量控制策略

3.1 科學(xué)設(shè)計(jì)焊接方案

科學(xué)合理地設(shè)計(jì)管道焊接方案，能為后期焊接施工提供有效指導(dǎo)。在焊接方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重焊接任務(wù)量、焊接能力、工藝先進(jìn)性、材料、環(huán)境、焊接要求等因素的系統(tǒng)考慮，然后以此為基礎(chǔ)，精確化地繪制焊接圖紙，這樣能為后期焊接施工提供技術(shù)保證，確保管道焊接的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性。

3.2 注重焊接材料管理

針對(duì)焊接材料管理，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的材料管理標(biāo)準(zhǔn)和管理流程，同時(shí)實(shí)現(xiàn)材料保存、方法、使用、回收全過程的綜合管理。其次，應(yīng)加大特殊材料的管理，如焊接中使用低氫型焊條材料、堿性焊條、焊劑等材料，應(yīng)規(guī)范化地進(jìn)行材料存儲(chǔ)環(huán)境管理，避免材料變性。同時(shí)在材料試用前，應(yīng)對(duì)其質(zhì)量、規(guī)格、清潔程度進(jìn)行檢查，要求合理控制管材或者焊條中的硫、磷等物質(zhì)含量，且對(duì)坡口側(cè)內(nèi)外邊緣2cm 范圍進(jìn)行清潔處理，確保該區(qū)域無水漬、油污、鐵銹污染物，并且在清潔后要漏出金屬光澤。最后，做好材料預(yù)熱問題，避免材料潮濕影響后期焊接質(zhì)量。

3.3 加強(qiáng)焊接技術(shù)管理

焊接技術(shù)影響化工管道焊接質(zhì)量的核心要素。隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各類建設(shè)工程越來越大，但同時(shí)化工施工行業(yè)的技術(shù)工人越來越稀缺，如何保質(zhì)保量完成項(xiàng)目預(yù)期是所有管理人員的重大課題。加強(qiáng)技術(shù)管理、提高效率成為項(xiàng)目管理的重要措施。

在施工開始前期的技術(shù)準(zhǔn)備工作非常重要，技術(shù)管理人員熟悉圖紙和相關(guān)技術(shù)要求，及時(shí)、合理安排有效的工序是提高效率的重要途徑。

執(zhí)行過程中，對(duì)施焊人員的技能培訓(xùn)和考核，選擇優(yōu)秀的焊接人員參與項(xiàng)目的實(shí)施。

選擇合理的焊接方法特別是半自動(dòng)、自動(dòng)焊的選擇，是提高效率的重要措施。

焊接的及時(shí)檢查，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行匯總、分析，組織施焊人員積極參與，采取措施，防止在后續(xù)的工作重復(fù)發(fā)生同樣的問題。

3.4 做好管道焊接檢查

規(guī)范化地進(jìn)行管道焊接全過程檢查，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道焊接缺陷，隨后通過修補(bǔ)措施的應(yīng)用，能有效提升管道焊接質(zhì)量。在焊接工藝檢查中，應(yīng)重點(diǎn)就焊接環(huán)境、工法應(yīng)用等要素進(jìn)行檢查。而在焊接管道成品質(zhì)量檢查中，首先應(yīng)就管道外觀、形狀和尺寸進(jìn)行檢查，確保其符合設(shè)計(jì)規(guī)范，同時(shí)管道表面無腐蝕、氣泡、裂縫等問題。其次，對(duì)管道厚度、外徑大小進(jìn)行檢查，尤其是要突出焊接部位的檢查，確保管道符合化工生產(chǎn)需要。最后，針對(duì)具體的焊接問題，應(yīng)注重焊接缺陷的有效處理。如果焊接管道出現(xiàn)中心裂縫問題，則應(yīng)在控制焊接溫度濕度、時(shí)間的基礎(chǔ)上，利用多層焊處理該問題等。

3.5 提升焊接人員素養(yǎng)

化工管道在開展焊接時(shí)，多以人工手工焊接為主，為此在實(shí)際開展焊接過程中，焊接技術(shù)工作人員自身的工作質(zhì)量以及工作效率，直接關(guān)系到石油化工管道在使用時(shí)的安全性以及應(yīng)用性。為了保障石油化工管道在實(shí)際應(yīng)用時(shí)能夠高效的使用，并且其管道的質(zhì)量以及其使用的效果都能滿足對(duì)管道的實(shí)際需求，需要增加對(duì)焊接技術(shù)工作人員的檢測(cè)，無論是質(zhì)量檢測(cè)工作人員的專業(yè)素養(yǎng)，或者是焊接工作人員的工作素養(yǎng)，都需要定期檢測(cè)，才能讓石油化工管道在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的效果提高。在日常工作中需要建立合理化的專業(yè)和技術(shù)培訓(xùn)周期，也就是說作為負(fù)責(zé)焊接的公司，需要定期對(duì)公司內(nèi)所有技術(shù)專業(yè)人員以及質(zhì)量檢測(cè)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，提高所有焊接工作人員對(duì)當(dāng)前焊接理論知識(shí)的認(rèn)知，而針對(duì)沒有工作經(jīng)驗(yàn)的焊接專業(yè)人員則需要定期進(jìn)行崗前培訓(xùn)以及教育培訓(xùn)，確保其在開展工作時(shí)擁有良好的動(dòng)手操作能力，對(duì)于焊接工作人員而言，動(dòng)手操作能力十分重要，如果工作人員的自身動(dòng)手操作能力較差，在上崗后也難以為石油化工管道質(zhì)量提升帶來積極影響，只有通過考核才能上崗，對(duì)于沒有通過考核的人員可以進(jìn)行二次培訓(xùn)或者直接將其辭退。而對(duì)于焊接企業(yè)來講，已經(jīng)在職的員工也需要定期進(jìn)行針對(duì)性的培訓(xùn)，其目的是讓更多的焊接專業(yè)人員能夠?qū)W習(xí)到更先進(jìn)的焊接知識(shí)，同時(shí)明確石油化工管道在開展焊接工藝時(shí)，其應(yīng)用工藝的重點(diǎn)，以及如何控制石油化工管道的質(zhì)量。

4 結(jié)語

化工管道焊接及質(zhì)量管理對(duì)于后期使用具有深刻影響。在規(guī)范焊接工藝應(yīng)用的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)焊接過程質(zhì)量管理，有效地提升管道焊接質(zhì)量，為化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)業(yè)務(wù)開展創(chuàng)造有利條件，確保其經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)和社會(huì)價(jià)值實(shí)現(xiàn)。