天然氣管道焊接施工中常見問題及措施

褚新?張孜謙

摘 要：焊接作為天然氣管道建設施工質量控制的關鍵工序，由于受焊接作業(yè)人員、設備、材料、工藝和現場作業(yè)環(huán)境等因素的影響，實現管道焊接質量過程控制難度較大。本文在分析影響焊接質量的因素的基礎上，以廣東省天然氣管網工程管道焊接質量控制的實例，簡單易懂地介紹了天然氣長輸管道焊接質量控制措施。

關鍵詞：天然氣管道;焊接施工;影響因素

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.26.299

1 天然氣管道焊接技術概述

焊接技術是天然氣管道施工過程中最重要的技術之一，對于整個天然氣管道作用的發(fā)揮具有極為重要的意義。由于天然氣管道所跨距離較長，一根管道很難滿足要求，因此在天然氣管道施工過程中常常會對其進行焊接處理，可以說天然氣管道焊接質量的好壞將會直接對天然氣管道運輸作用的實現造成影響，相關施工部門必須加強對其的重視，積極采取措施對天然氣管道施工過程中焊接技術質量進行提升，為天然氣管道作用發(fā)揮奠定基礎。隨著施工工藝水平的不斷提高，越來越多技術被應用到天然氣管道焊接施工，目前最常被使用的天然氣管道焊接技術主要有手工焊接技術、半自動焊接技術以及全自動焊接技術三種，不同種類的焊接技術所適應的施工條件也有一定的差別，這就要求相關施工人員在對施工現場進行分析的基礎之上選擇恰當的焊接技術，從而為整個天然氣管道施工奠定基礎。

2 影響天然氣管道焊接質量的主要因素

1）焊工。如果焊工操作技能不具備或責任心不強，容易導致管道焊接后焊縫處產生較多質量缺陷，且不容易被檢測發(fā)現。2）焊機。焊機型號與工藝是否配合、焊接的電流和電壓是否穩(wěn)定、焊機電流的調整效果、監(jiān)測儀表是否有效等都對焊接質量影響極大。3）焊材。焊材的化學成分及質量的優(yōu)劣在會使管道焊接區(qū)域留下材料力學性能不達標或局部應力集中等重大隱患。4）施焊環(huán)境。長輸管道的現場焊接作業(yè)受氣候條件的制約。如低溫能使焊接部位急劇冷卻硬化產生裂紋;空氣濕度大，水分中的氫會侵入焊接部位而出現裂紋、氣孔等缺陷。

3 天然氣管道焊接施工常見問題及措施

1）咬邊。問題：焊機電壓、電流調整不當，人工焊接的速度較慢;焊條與焊件之間的間隙較大、接觸角度不正確、焊槍擺動幅度較大使電弧過長;焊接次序安排不合理等原因使焊縫邊的母材熔化后沒有得到熔敷材料的補充造成咬邊缺陷。這種缺陷減小了母材的有效截面積，降低了焊接面的機械強度。措施：要求操作者養(yǎng)成良好的操作習慣，姿勢要正確、焊接方式要合理，采用交流焊機代替直流焊接能有效克服。2）焊瘤。問題：焊機電源頻率波動幅度大、電源特性不穩(wěn)定;焊接作業(yè)者操作姿勢不正確;焊條熔化過快;焊條質量差等原因形成，主要體現在橫面、立面和仰面，這種缺陷增大了焊縫的寬度，使焊材的接觸面減小，極易產生裂縫;如果焊瘤存在于管道內部，容易造成天然氣濃度波動，影響計量結果。措施：焊件處于平焊位置，選用無偏芯焊條，操作者姿勢要正確、規(guī)范。3）凹坑。問題：焊接操作者在焊接結束，收弧時沒有進行短時間停留造成焊縫表面或背面局部低于焊材形成的凹型缺陷，這種缺陷使應力集中，容易造成弧坑或弧孔。措施：選用有電流衰減的焊機，收弧時作短時間停留，或環(huán)形擺動，使弧坑填滿。4）未焊滿。問題：一方面取決于操作者的焊接技術，另一方面由于焊接時填充材料不足導致。包括：焊條過細、焊接工件表面氧化、焊接時力度不一等。這種缺陷降低了焊縫的強度，容易出現氣孔、裂縫等。措施：選用粗焊條、焊接前除去焊件表面氧化層、適當加大焊接電流，使電弧適當加長、加厚表面焊縫。5）燒穿。問題：焊接過程中，焊深超過工件厚度，把工件熔化，形成孔型或縫型缺陷。主要體現在焊機的電流太大，電弧過長，手動移動速度過慢，停留時間過長，工件間隙太大，接觸面小，不能承受電弧的侵蝕。這種缺陷破壞了焊縫的作用，使焊縫失去了應有的聯(lián)載能力。如果穿孔較大，輸送天然氣的過程中，一旦出現明火，容易爆炸。措施：把焊接電流適當調小、速度放緩、使焊件間隙縮小。6）氣孔和夾渣。問題：母材或填充材料表面氧化、有油污、上銹，焊條或焊件未烘干，在焊接中，水分在高溫下分解成氣體，增加了焊縫中的氣體含量。由于氣孔缺陷在焊縫內部，不易被發(fā)現，隱含著很大的安全隱患。這種缺陷較小了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，降低了焊接的強度，容易造成天然氣泄漏。夾渣的產生是由于坡口尺寸不合理;坡口有污物;多層焊時，層間清渣不徹底;焊接線能量小;焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過快;焊條藥皮，焊劑化學成分不合理，熔點過高;鎢極惰性氣體保護焊時，電源極性不當，電、流密度大，鎢極熔化脫落于熔池中;手工焊時，焊條擺動不良，不利于熔渣上浮。這種缺陷危害較大，容易產生裂縫，嚴重時管道斷裂，發(fā)生天然氣泄漏事故。措施：清除工作坡口、焊件表面的氧化物、污物、水分和雜質;采用堿性焊條，在烘干后使用;焊件要焊前預熱，延緩冷卻速度。

4 天然氣管道焊接施工管理對策

1）焊接質量規(guī)范管理。施工方必須對施工質量進行管控，應從施工準備、施工過程、施工結束三個階段進行。施工準備階段，焊接技術人員制定詳細的焊接流程、焊接工藝，對焊接人員交底，聽取焊接人員的意見，做到因地制宜。質量檢測人員對人員的資質、焊接設備、焊條、檢測儀器等信息作詳細的匯總，及時發(fā)現問題及時解決。施工過程中，質量檢測人員對焊接工藝、流程嚴格核對，從外觀檢查，到內部探傷，做好記錄，上一道工序不過關，堅決不能執(zhí)行下一道工序。施工結束后，對焊縫進行防腐和防銹處理，通常采用噴砂除銹，熱收縮管防腐。2）焊接操作者的管理。焊接操作者是焊接質量的保證，所以必須嚴格審核焊接者的資質，有沒有上崗證、有幾年的焊接經驗等。一些關鍵的、精度要求比較高的工藝，工程方必須選用一些焊接技術比較高超的工人。在施工中，工程管理人員要詳細記錄施工的每道工序，工序結束后，有焊接者、管理人員、監(jiān)理簽字后才能進行下一道工序。一些施工環(huán)境比較差，在施工之前對相應的焊接人員進行必要的培訓，最好是進行必要的實物模擬焊接，分析結果。3）焊接材料的管理。目前，很多管道焊接工程采用發(fā)包的形式，而分包單位為了節(jié)約成本，選用一些低端的、質量不能保證的焊接材料，這樣工程的質量是無法保證的。為了保證焊接質量，焊材的選用應遵循以下幾點：通過招標的形式確定焊材的供貨方，不宜采用低價中標作為優(yōu)選方;由于天然氣管道的輸送距離較遠，有可能涉及的地區(qū)的溫差、地質條件不同，所以選用的焊材也不同。在設計階段，承包方組織相關技術人員進行測繪和評估，因地制宜，選用合適的焊材;管道材料的選擇必須嚴格，通過科學手段，如光譜分析或化學分析、超聲波檢測等，分析管材的成分，判斷這些成分對焊接質量的影響;溫度比較低的地區(qū)施工時，焊條要干燥，管材要預熱，經溫度檢測合格后才能進行焊接。4）焊接環(huán)境的管理。焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境因素對焊接質量也有一定的影響，如溫度、濕度、風力等。如手工電弧焊風速超過8m/s、二氧化碳氣體保護焊風速超過2m/s，應設置防風棚。焊接區(qū)域相對濕度不能小于90%。如果焊接環(huán)境比較潮濕或雨后作業(yè)，必須對焊接工件進行加熱處理;焊條必須干燥，避免在焊接中出現氣孔、裂縫。不同工件對焊接溫度有嚴格的規(guī)定：不銹鋼不低于0℃;碳鋼不低于20℃。

5 結束語

綜上所述，隨著天然氣在生產生活中的需求量越來越大，天然氣管道的建設速度隨之加快，由于天然氣的運輸存在著易燃、易爆、傳輸管道的內部壓強大等特點，對天然氣管道施工質量也提出了更高的要求。在天然氣管道施工中，焊接工藝的管理和技術水平，直接影響著天然氣管道的傳輸質量，應該受到所有施工單位的重視。

參考文獻

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