影響鋼管焊接質(zhì)量的因素分析及對(duì)策探討

摘 要：鋼管在油田勘探開(kāi)發(fā)和石油化工中得到廣泛的應(yīng)用，鋁管具有空心截面的容器，能夠用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機(jī)械零件。鋼管的焊接技術(shù)是其能夠擁有足夠長(zhǎng)度，發(fā)揮作用的保障。本文分析了影響鋼管焊接質(zhì)量的因素，闡述了改進(jìn)措施，同時(shí)闡述了鋼管焊接技術(shù)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼管焊接 ;焊接技術(shù);因素分析;對(duì)策

1影響鋼管焊接質(zhì)量的因素分析及改進(jìn)措施

1.1操作人員因素

影響鋼管焊接質(zhì)量的因素有很多，人員因素是最基本的因素。因?yàn)楹附庸に嚨牟煌?，焊接質(zhì)量對(duì)人員的依賴(lài)程度也不同。傳統(tǒng)手動(dòng)操控焊接需要焊工嫻熟的技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn)來(lái)保證焊接過(guò)程的高質(zhì)量。現(xiàn)代自動(dòng)化焊接對(duì)于操控人員的規(guī)范化要求很高。無(wú)論哪種焊接工藝，操控人員的質(zhì)量意識(shí)不足、不按流程規(guī)范化操作都會(huì)影響鋼管焊接質(zhì)量。面對(duì)操控人員對(duì)于焊接質(zhì)量的影響，有效的應(yīng)對(duì)措施主要有以下幾點(diǎn)：首先加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)的培訓(xùn)，建立質(zhì)量責(zé)任制，樹(shù)立一絲不茍的工作作風(fēng)。其次要不斷地進(jìn)行崗位培訓(xùn)，不斷更新焊接工藝知識(shí)，提升焊接操控能力。最后要建立質(zhì)量監(jiān)督和檢查機(jī)制，最好質(zhì)量把控。

1.2焊接設(shè)備因素

焊接設(shè)備是鋼管焊接質(zhì)量的重要影響因素。焊接設(shè)備的性能和穩(wěn)定性對(duì)于焊接過(guò)程有較大的影響，尤其是一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、自動(dòng)化高的焊接設(shè)備對(duì)于焊接質(zhì)量具有絕對(duì)性影響。面對(duì)焊接設(shè)備對(duì)于鋼管焊接質(zhì)量的影響，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行應(yīng)對(duì)：首先對(duì)于企業(yè)的焊接設(shè)備進(jìn)行定期的檢修和保養(yǎng)。其次，建立人員使用責(zé)任制，減少焊接設(shè)備在使用過(guò)程中因不當(dāng)使用造成的損壞。最后重點(diǎn)對(duì)于焊接設(shè)備上的儀表儀器定期進(jìn)行校驗(yàn)。

1.3焊接材料因素

焊接材料的質(zhì)量也會(huì)對(duì)于鋼管焊接的質(zhì)量造成影響。焊接材料既包括被焊接的材料也包括各種焊接材料和配合使用的各種零部件。這些焊接材料的質(zhì)量是鋼管焊接最終質(zhì)量好壞的基礎(chǔ)。對(duì)于焊接材料對(duì)于焊接質(zhì)量的影響，可以進(jìn)行下面幾個(gè)方面的控制：首先，就是對(duì)于焊接材料源頭的控制，選擇質(zhì)量好，信譽(yù)好的廠(chǎng)商進(jìn)貨原材料。其次，對(duì)于材料進(jìn)廠(chǎng)要做好驗(yàn)收和質(zhì)量檢驗(yàn)。最后，建立嚴(yán)格的材料管理制度。

1.4焊接方法因素

鋼管焊接質(zhì)量對(duì)于焊接工藝的依賴(lài)性較強(qiáng)，焊接工藝是否正確，焊接流程是否嚴(yán)格執(zhí)行都會(huì)對(duì)鋼管焊接的質(zhì)量造成影響。鋼管正確的焊接工藝對(duì)于焊接質(zhì)量有影響，但是即使焊接工藝正確，焊接流程沒(méi)有得到嚴(yán)格保證最后也會(huì)影響焊接質(zhì)量。所以應(yīng)對(duì)焊接方法因素對(duì)于鋼管焊接質(zhì)量的影響，可以從以下幾個(gè)措施應(yīng)對(duì)：建立嚴(yán)格的操作流程制度，定期對(duì)于焊接人員進(jìn)行培訓(xùn)，嚴(yán)格按照規(guī)定科學(xué)地選擇正確的焊接方法，加強(qiáng)對(duì)于焊接流程的監(jiān)督。

1.5焊接環(huán)境因素

焊接環(huán)境對(duì)于焊接質(zhì)量的影響是指某些特定的焊接項(xiàng)目。大部分的鋼管焊接都是在室外進(jìn)行的，對(duì)于焊劑環(huán)境要求較小。但有些對(duì)于質(zhì)量要求高的鋼管焊接項(xiàng)目，焊接環(huán)境中的溫度、濕度及天氣因素都會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成影響。面對(duì)焊接環(huán)境對(duì)于鋼管焊接之類(lèi)的影響，做好相對(duì)于的防護(hù)措施就可以有效地避免影響。

1.6 鋼管焊接產(chǎn)生裂紋

采用焊條電弧焊方法打底焊接奧氏體不銹鋼，焊完后未發(fā)現(xiàn)裂紋，填充層采用焊條電弧焊焊接碳鋼，當(dāng)?shù)谝桓笚l焊完后就出現(xiàn)了裂紋，且裂紋在焊縫中間。從裂紋狀況看，裂紋是發(fā)生在焊縫中間，從焊縫結(jié)晶過(guò)程分析，焊縫中間部位是最后冷卻的，因而中間部位是焊縫中的薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)某種拉應(yīng)力有足夠大時(shí)就會(huì)被拉裂。在焊接工藝評(píng)定制作中未發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，根據(jù)管道的空中結(jié)構(gòu)分析，這種“足夠大的拉應(yīng)力”是懸掛鋼管的自重而產(chǎn)生的。產(chǎn)生裂紋的拉應(yīng)力有兩種，一是焊接拉應(yīng)力;二是結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力。根據(jù)焊接工藝評(píng)定制作和現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程分析認(rèn)為結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力是產(chǎn)生裂紋的主要原因。一般采用以下工藝措施：（1）在焊縫的受拉面采用，（2）采用汽油浸泡麻繩預(yù)熱加溫的工藝來(lái)控制奧氏體不銹鋼與碳鋼焊后應(yīng)力差的影響;（3）采用多層焊（低熱輸入）、對(duì)稱(chēng)焊、同方向焊、連續(xù)焊的工藝來(lái)控制焊縫因周向受熱不平衡、不連續(xù)而產(chǎn)生的淬硬傾向及焊接應(yīng)力。

2 鋼管焊接技術(shù)具體的應(yīng)用

2.1高頻直縫焊管工藝技術(shù)

高頻直縫焊管的改造、進(jìn)步速度很快，從最初的輥式成型進(jìn)行改進(jìn)變成后期的排輥成型，一直到如今的柔性成型、直緣成型以及等剛性機(jī)架的揉入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)模型，現(xiàn)如今所使用的成型已經(jīng)日益趨于完善，可以說(shuō)在某種程度上初步實(shí)現(xiàn)了智能化成型;而焊管技術(shù)流程中的焊接和熱處理電源的技術(shù)，也從一開(kāi)始的電子管式變成如今的全固態(tài)式，在原有的基礎(chǔ)上很大程度的增加了燃料燃燒的功率，而且現(xiàn)象還引入了數(shù)字化、智能化等自動(dòng)控制的操作理念;將高頻焊管的質(zhì)量控制向上延伸到上游的原料設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品性能與品質(zhì)水平。高頻焊管裝備國(guó)產(chǎn)化有很大進(jìn)展，高頻焊管生產(chǎn)線(xiàn)的信息化系統(tǒng)化建設(shè)進(jìn)展完善，部分企業(yè)已建設(shè)了完善的工藝系統(tǒng)，而且運(yùn)行良好，但是應(yīng)該看到由于市場(chǎng)日漸飽和，還有一大批機(jī)組正在建設(shè)中準(zhǔn)備投入使用。今后需要轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)形式，注重技術(shù)發(fā)展和工藝改良，開(kāi)發(fā)新的工藝技術(shù)，節(jié)能降耗提高信息化程度。

2.2鈦合金與鋼管的焊接技術(shù)

鈦合金與鋼鐵的焊接過(guò)程主要取決于兩次材料的差異和二者在冶金學(xué)理論上的相容能力，當(dāng)前鈦合金與鋼管焊接的主要技術(shù)難題，首先鈦合金與鋼管在焊接中會(huì)發(fā)生很大的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)很難清除。主要影響因素是鈦合金與鋼管的線(xiàn)膨脹過(guò)程差異比較明顯，在焊接冷卻過(guò)程的變形程度差異引起的，第二是鈦和鋼鐵這兩種金屬的互溶度較低，通常在焊接過(guò)程中常常形成性質(zhì)硬脆的金屬間化合物，通常是鐵化鈦。此物質(zhì)形成的原理主要是焊接時(shí)鈦與鐵之間發(fā)生擴(kuò)散，一定時(shí)間鐵在鈦中出現(xiàn)過(guò)飽和的情況，從而生成鐵化鈦。所以，鈦與鋼管中的碳元素生成碳話(huà)鈦，同時(shí)鈦還可以與鋼管的微量的鉻、鎳、鐵等形成金屬間化合物，造成脆性增大。對(duì)鈦合金與鋼管通過(guò)焊接成功連接，同時(shí)想保證接頭的性能，就必須轉(zhuǎn)對(duì)不同工況實(shí)施相應(yīng)的焊接手段與工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。主要目的還是為了避免接頭的內(nèi)應(yīng)力，減低材料形成脆性。當(dāng)前對(duì)于鈦合金與鋼管的焊接工藝，也有很多科研工作者研究，發(fā)展處具有釬焊，爆破焊，擴(kuò)散焊和激光焊等綜合手段的一套體系。每種焊接的工藝都有其特點(diǎn)，單一的工藝不能滿(mǎn)足所有工件的工程要求。

2.3鋼管腐蝕坑的焊接補(bǔ)強(qiáng)

管線(xiàn)鋼管在輸送油氣等物質(zhì)的過(guò)程中，通常會(huì)由于腐蝕性介質(zhì)和跨越區(qū)域的土壤酸堿潮濕度等因素形成管壁減薄，導(dǎo)致管線(xiàn)強(qiáng)度下降，厚度在允許范圍以下。從被動(dòng)地堵漏向主動(dòng)地預(yù)防加固的發(fā)展過(guò)程是管線(xiàn)維護(hù)的趨勢(shì)。在線(xiàn)焊接維護(hù)操作中一般運(yùn)用套管維護(hù)焊接與帶壓力鉆孔安裝的單管焊接，另外，對(duì)腐蝕坑中點(diǎn)項(xiàng)腐蝕與面項(xiàng)腐蝕等缺陷使用直接堆焊和補(bǔ)疤焊接工藝也是比較常見(jiàn)的管線(xiàn)維修補(bǔ)強(qiáng)方法?，F(xiàn)役管線(xiàn)的焊接修補(bǔ)存在的問(wèn)題有是燒穿和氫腐蝕的裂紋，故針對(duì)現(xiàn)役管線(xiàn)實(shí)施維護(hù)焊接，完成焊接工藝試驗(yàn)研究，制定的合理的工藝技術(shù)，就有很重要的實(shí)際意義。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼管焊接工藝發(fā)展到目前，各種不同的焊接技術(shù)和工藝為不同需求的鋼管提供的技術(shù)支持。目前主流的幾種鋼管焊接工藝是利用熱熔原理和電弧焊接。面對(duì)不同需求的鋼管，選擇合理的焊接工藝非常重要。同時(shí)，焊接操作人員、焊接材料、焊接環(huán)境和焊接設(shè)備對(duì)于鋼管焊接的質(zhì)量都會(huì)造成影響。在實(shí)際的鋼管焊接過(guò)程中，做好應(yīng)對(duì)措施是保證鋼管焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]張保林，宋麗平.不銹鋼與碳鋼復(fù)合鋼管的焊接工藝[J].焊接技術(shù)，2019，48（06）：47-49

[2]洪成江.鈦合金鋼管焊接技術(shù)研究進(jìn)展.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011，09

作者簡(jiǎn)介：

楊文霞（1987年4月出生），女，助理工程師，從事鋼管制造焊接技術(shù)工作.