長輸管道焊接質(zhì)量控制策略研究獲獎科研報告

長輸管道焊接質(zhì)量控制策略研究獲獎科研報告摘

要：在社會經(jīng)濟快速發(fā)展背景下，對能源的需求也越來越大，因此長輸管道受到了越來越廣泛的重視，控制長輸管道在焊接時的質(zhì)量，能夠保證焊接科學、完善運實施，促進能源運輸過程中可靠性與安全性的提升。因此對于長輸管道來講，應給予其焊接質(zhì)量充分重視，運用合理措施對其質(zhì)量進行控制。

關鍵詞：長輸管道;焊接質(zhì)量;安全性

對于長輸管道來講，壁管厚和壓值高的主要原因在于運輸物質(zhì)有一定特殊性，需管道不僅需具備加大口徑，也需能夠承受較高強度的壓力，這主要是由于管道運輸?shù)奈镔|(zhì)往往具有易燃性和易爆性，因此長輸管道在壁厚、壓值上需滿足要求[1]。

一、焊接工藝概述

長輸管道在進行施工時，一般會將手工向下焊和半自動焊結合在一起，在條件良好情況下，可以運用雙聯(lián)管工藝進行焊接，在施工時如果受到多種因素影響與限制，使用半自動焊或者是自動焊不便時，可以運用手工焊的方式，向下焊實際上屬于手工電弧焊工藝，管道在水平固定放置不動情況下，焊接熱源由頂部中心逐漸垂直向下進行焊接。就當前社會發(fā)展現(xiàn)狀來講，長輸管線在進行施工過程中，向下焊工藝應用比較廣泛，這一工藝和傳統(tǒng)方法相比，焊接速度更快，生產(chǎn)效率也相對較高[2]。一般情況下，向下焊往往會使用下向焊條，焊條為纖維素，這種焊條根部都比較飽滿，并且電弧整體吹力比較大，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻穿透，同時背面成型也比較美觀，具有良好抗風能力，材料消耗不大。在運用下向焊接過程中，為了使焊接質(zhì)量得到充分保證，焊接在正式實施之前，需清除坡口和坡口內(nèi)側外側二十五毫米范圍之內(nèi)的漆、油，避免出現(xiàn)夾層或者是裂紋方面的缺陷，除此之外，需修磨坡口，保證坡口鈍和角度符合焊接工藝具體要求以及實際設計參數(shù)。在打底焊完成之后，需使用砂輪將渣清除，并且將接頭點打平。清根過程中需將焊道清理成U型。在收弧過程中，需將熔池先填滿，然后在成形焊道上收弧，最后進行熄弧工作。

二、焊接質(zhì)量影響因素

（一）施工流動性

長輸管道在建設過程中，施工點會受施工進度影響不斷變化，因此施工具有一定流動性，而這種流動性會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響較大[3]。長輸管道在建設過程中和流水線生產(chǎn)有所不同，在進行焊接質(zhì)量管理時往往難度比較大，而現(xiàn)場管理情況和管道質(zhì)量聯(lián)系緊密。

（二）地形地貌

長輸管道建設時往往需穿越的區(qū)域比較大，因此在建設過程中地形地貌有一定變化性，在焊接時需根據(jù)地形地貌選擇合適方法。如山區(qū)中自動焊技術難以發(fā)揮自身優(yōu)勢，可以在焊接時使用手工下向焊或者是自動焊向下焊相關技術促進焊接效率的提升。如果處于地勢比較平坦的區(qū)域，則可以運用全自動焊接方式，在保證工程進度的同時使工作效率得到保證[3]?？傮w來講，地形不同對焊接技術的具體要求也往往會有所不同，因此需根據(jù)地形地勢選擇合適焊接技術。

（三）人文、自然、社會環(huán)境

濕度、溫度、風雨、光照等都會對焊接質(zhì)量有所影響，因此施工過程中需對這些因素進行全面、細致的考慮。同時焊接過程中，人文環(huán)境、社會環(huán)境也會影響焊接質(zhì)量。

三、焊接中常見的質(zhì)量缺陷

（一）夾渣

夾渣主要是指焊接時焊縫金屬當中會有固體物質(zhì)殘留，物質(zhì)主要是來自于外部，焊接時運用藥芯焊絲時，會有熔渣產(chǎn)生，熔渣會在焊縫表面覆蓋。熔渣如果在熔融時處于焊縫金屬中，便會形成夾渣，而這實際上屬于長輸管道焊接施工時的質(zhì)量缺陷，對焊接質(zhì)量會產(chǎn)生較大不良影響。一般來講，夾渣主要可以劃分為兩類，即條狀與單個，部分夾渣在外形上并不規(guī)則，部分夾渣為球狀，在夾渣影響下，焊縫質(zhì)量會有所削弱，甚至可能造成管道在長期使用過程中有裂紋出現(xiàn)[4]。夾渣的出現(xiàn)主要是受多種因素影響，如正式焊接之前沒有將焊道中的渣清理干凈;在運條速度缺乏穩(wěn)定性的情況下，可能會有夾渣出現(xiàn);焊絲角度如果不夠恰當，也會留有熔渣，進而造成夾渣出現(xiàn);擺條幅度太寬也會出現(xiàn)夾渣;在運條實際運輸速度過快情況下，熔池也會有夾渣出現(xiàn)。

（二）氣孔

氣孔屬于長輸管道焊接中比較常見的問題，說明焊接存在一定質(zhì)量缺陷。一般情況下氣孔為橢圓形或者是圓形，內(nèi)壁光滑潔凈[5]。就氣孔來講，可能不僅存在于焊縫內(nèi)部，也可能出現(xiàn)在焊縫表面，或者是兩種不同氣孔一同存在。在焊接時，凹坑部分往往會釋放出一些氣體，如果半熔融熔渣對氣體進行抑制，氣體就會被封閉于熔融金屬與熔渣之間，造成熔融金屬下凹問題的出現(xiàn)，金屬在凝固時，有氣孔或者是氣溝形成，而氣孔產(chǎn)生的原因主要包括這幾方面：首先，保護熔池或者是保護電弧的氣體流量相對不足，在此情況下有氣體產(chǎn)生。其次，保護氣體當中有雜質(zhì)混入，或者是保護氣體出現(xiàn)了受潮問題，在這兩種情況下會產(chǎn)生氣孔。再次，電弧電壓過高或者是焊接過程中電流太大都會使焊接時有氣孔出現(xiàn)。最后，焊絲長度過長或者是焊絲表面、母材表面有雜質(zhì)存在，在這種情況下會有氣孔產(chǎn)生

（三）未焊透和未熔合

在進行長輸管道焊接時，未焊透和未熔合屬于比較常見的問題。未熔合主要是指在焊接時，上下層焊道、母材坡口與焊道沒有進行完全熔合。未焊透主要指在根部沒有得到熔合，這是由于長輸管道在施工時往往會運用單面焊的方式，在此情況下，未焊透和未熔合方面的存在的缺陷就比較常見。未焊透會在較大程度上影響焊道效果，使焊道截面面積有效減少，并且受開口性缺陷的影響，會造成應力集中問題，進而使管道受到破壞[6]。在管道承壓較高或者是在下溝作業(yè)時，如果未焊透問題比較嚴重，可能會焊道會順著未焊透處出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象。而未焊透以及未熔合出現(xiàn)的主要原因在于坡口加工缺乏規(guī)范性，間隙不夠或者是角度過小，也可能是受鈍邊太厚影響。在層邊過度清理的情況下，會導致坡口變寬，并且造成溝槽的出現(xiàn)，進而產(chǎn)生未焊透問題。最后，在焊接手法缺乏穩(wěn)定性的情況下，也會出現(xiàn)未焊透和未熔合的情況。

四、長輸管道焊接質(zhì)量控制策略

（一）施工人員

施工人員往往對施工質(zhì)量有比較直接的影響，因此對于焊接管道受壓元件焊工來講，需掌握相關基礎知識以及操作技能，在考試合格后方能上崗工作，并需獲得質(zhì)量技術相關監(jiān)督部門下發(fā)的合格證書，在證書有效期從事焊接工作，焊接人員不能在無證情況下進行焊接工作[7]。管工需負責質(zhì)量與管口組，使管口在表面質(zhì)量上得到充分保證，將對口間隙、破口尺寸以及錯邊量控制在合理范圍內(nèi)，并且針對未焊接錯邊的實際長度進行單獨質(zhì)量評級。最后，質(zhì)檢人員需對焊接質(zhì)量進行嚴格把關，將存在的問題及時發(fā)現(xiàn)，運用適當措施糾正問題。并對質(zhì)量信息進行及時反饋，避免有不合格產(chǎn)品出現(xiàn)，焊接組工作人員需將焊接質(zhì)量作為工作重心，盡量將自身本職工作做好。

（二）焊接材料

對于長輸管道來講，使用的壓力管道元件主要有焊材、鋼管法蘭、管件以及閥門等等，在進行管道元件采購時，需保證元件具有制造許可證，并且材料需上的標記需做到清晰、完整、牢固，質(zhì)量證書和相關標準相符，內(nèi)容上相對齊全。除此之外，質(zhì)量證書上規(guī)格、品種以及批號需和實物之間保持一致[8]。壓力管道材料以及輔助材料需在檢驗合格之后，由材料質(zhì)控工程師進行驗證。這種方式的運用能夠避免沒有經(jīng)過驗證的元件投入使用，防止緊急放行問題的出現(xiàn)，材料在不合格情況下便不能投入到使用中。除此之外，材料在保管、存放、運輸、吊裝過程中應盡量保證其不受損傷。

（三）焊接設備與檢驗儀器

在焊接時，使用的儀器主要有手弧焊機、自動焊機、焊縫熱處理、焊條烘干等相關設備等等，這些設備的運用能夠使焊接質(zhì)量得到充分保證，因此儀器在使用時需具備確保焊接實際質(zhì)量的過程能力。對于檢驗儀器、檢驗儀表來講，這些儀器都需保證合格，并且在有效期中使用，如電壓表、電流表、溫濕度儀、焊口檢驗尺、紅外測溫儀、風速儀等等。

（四）焊接工藝

在焊接過程中，需嚴格遵循焊接時的具體施工方案以及作業(yè)指導書，在評定焊接工藝的數(shù)量、內(nèi)容時，需使其覆蓋各種焊接工況，其中包括聯(lián)頭、線路、返修、爬坡工段、壁厚[9]。焊接方面的作業(yè)指導書在制定時需將焊接工藝作為依據(jù)，作業(yè)指導書當中的工藝參數(shù)需在工藝評定范圍當中，并且指導書需由技術人員向著施工班組進行交底。在交底時內(nèi)容主要有檢驗方法、工藝參數(shù)、工藝流程、焊接環(huán)境、使用安全、質(zhì)量要求等等。

（五）焊接環(huán)境

長輸管道在焊接時，焊接工作往往是在戶外進行，環(huán)境會對焊接質(zhì)量造成較大影響，因此在環(huán)境出現(xiàn)問題時，需運用有效措施進行防護，避免環(huán)境對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。需進行防護的天氣主要有這幾方面：首先，如果遇到雨雪天氣，在沒有完善措施進行保護的情況下不能進行焊接。其次，如果使用氣體對焊接進行保護時，風速在大于每秒兩米的情況下不能進行焊接。再次，當空氣濕度高于百分之九十時不能進行焊接。最后，當環(huán)境整體溫度不符合焊接工藝實際要求時不能焊接。

（六）質(zhì)量檢驗

長輸管道在進行焊接過程中，要想使管口質(zhì)量得到充分保證，就需注重管口表面的實際質(zhì)量，對其坡口尺寸進行檢查，并檢查對口間隙，針對錯邊量進行嚴格要求與控制，將這部分內(nèi)容控制和合理范圍內(nèi)。對于檢測標準來講，需將未焊接、錯邊等缺陷概念重點提出，對未焊接、錯邊進行質(zhì)量評級，在相關問題出現(xiàn)情況下，返修則比較困難。在對其進行檢查時，首先需對坡口角度、坡口表面、錯邊量等進行檢查，并查看這些方面是否和施工工藝中規(guī)定的具體參數(shù)相符。在焊接結束之后，質(zhì)檢工作人員需檢查焊縫外觀，在發(fā)現(xiàn)問題之后需進行及時反饋和處理。

（七）焊縫返修

對于長輸管道在焊接時出現(xiàn)的焊縫來講，針對同一部位問題，需根據(jù)相關規(guī)定，嚴格執(zhí)行允許返修次數(shù)，在返修時需由專業(yè)人員進行處理，具體實施時需對產(chǎn)生問題的原因進行分析，然后編制與之對應的返修工藝，并且對返修工藝進行審批，焊縫在進行返修時，需將返修工藝具體要求作為依據(jù)，針對返修后的結果進行無損檢