压力管道焊接过程的质量控制

压力管道焊接过程的质量控制

陆敏波

江苏省特种设备安全监督检验研究院江苏南京210036

摘要:压力管道是特种设备的一种，由于其输送的介质的特殊性，一旦因焊接缺陷发生泄漏将对人生财产损失产生巨大危害，因此保证压力管道的焊接质量是防止事故发生的关键措施?由于压力管道在施工过程中受到各种人为因素和环境因素的影响，容易发生各种质量问题?因此焊接过程和焊接检验是其在施工过程中质量控制的关键因素?

关键词:压力管道;焊接;质量控制

近年来，国民经济发展迅速，压力管道的数量也日益增多，焊接质量控制对保证压力管道施工质量意义重大，做好焊接质量控制工作，可保证压力管道建设工程按正常进度完工，提高压力管道运行效率，延长压力管道应用寿命。

一、压力管道基本概述

压力管道是一种特殊管道，在这种管道中，管道内部或外部需承受一定的压力，管道内部运输的介质具有易燃?易爆性，有时候还需运输有毒介质?焊接是压力管道安装的重要环节，焊接质量直接影响管道质量以及管道运行的安全性，因压力管道运输的介质的危险系数较高，因此，应严格控制焊接质量?

二、焊接缺陷分类

焊缝质量缺陷分表面质量缺陷和内部质量缺陷2类?焊缝表面质量缺陷是由于焊接后焊缝中原子之间的结构遭到破坏，从而形成缝隙，这类缺陷主要有未焊透?气孔?裂纹?夹渣?咬边?未熔合?焊瘤?根部收缩?余高过大?外观成形凹凸不平?角焊缝厚度不足或焊脚不对称等情况?焊缝内部质量缺陷主要包括裂纹?气孔?夹渣?未熔合?末焊透等?

三、焊接缺陷原因分析

压力管道缺陷的形成原因是非常复杂的，主要来自以下几个方面:一是由于组装和对接不当带来的错边和角变形;二是由于焊接工艺不严格而导致夹渣?气孔?未焊透等缺陷;三是焊接残余应力与压力管道腐蚀介质共同作用产生的表面裂纹和应力腐蚀裂纹?下面以焊接缺陷中有代表性的几种缺陷为例进行缺陷原因分析?

(1)未焊透?不足的电流强度，太快的运条速度;管道组对时，有太厚的坡1:3钝边或太小的间隙;焊条的角度不正确或者电弧偏吹;焊件散热过快从而导致焊融金属急速冷却?

(2)气孔?气孔的形成是由于熔化金属的冷却过快，使气体尚未来得及从焊缝中逸出而产生的?1)过大的风速?较低的温度，或者因焊工的操作技术不精，焊条运动速度过快，使焊肉过薄，冷却过快，气体来不及从焊缝中逸出;2)电弧过短而阻碍了气体的外逸;3)焊条受潮;4)焊条化学成分不合理，或所含的合金使铁水发黏，阻碍了气体逸出?

(3)裂纹?焊接材料的化学成分搭配不合理，促使产生裂纹;对可淬性高的钢而言，如采取未进行预热等不当的焊接措施;当点焊处尺寸比较小时，受外力或焊接应力作用将会破裂;尖角类的缺陷，如针状气孔?咬边?未焊透等，多是由于检查疏忽而未及时修复，加上应力的作用而发展成裂纹?

四、焊接质量控制

焊接质量的控制主要应从人员素质管理?设备管理?材料管理?焊接环境控制?过程控制?检验控制等几个方面进行?

（一）人员素质管理

对压力管道焊接而言，涉及的人员主要有焊接责任工程师?质检员?探伤人员和焊工?

(1)焊接责任工程师要负责焊接技术文件，如焊接试验?焊接工艺评定报告?焊接方案和焊接作业指导书等的编制及审核签发，在管道焊接质量中起着重要负责人的作用?焊接责任工程师要深入现场，第一时间掌握管道焊接的第一手资料，监督焊工遵守纪律，支持并指导质检员和探伤员的检验工作，并且对焊条的保管?烘烤等事务进行指导和监督?

(2)质检员和探伤人员是进行焊缝质量检验的直接人员，他们每项检验的数据对评定焊接质量的优劣都有举足轻重的作用?质检员与探伤员应熟悉相关的标准?规程规范，取得相应的资格证书，持证上岗，还应具有良好的职业道德，严格把握检验的标准和尺度?

(3)焊工是管道焊接的直接操作者，焊接工艺的执行人?因此，焊工的素质对焊接质量有着重要影响?一名优秀的焊工要拥有较强的业务技能，能进行熟练的操作，还须具有良好的职业道德?敬业精神和质量意识?

（二）设备管理

焊接设备的性能好坏是影响压力管道焊接质量的又一主要因素，其选用主要坚持以下原则:(1)其性能指标要满足工件的焊接技术性能要求;(2)选用获得CCC认证的焊接设备，并尽量选择信誉好的厂家设备;(3)结合效率?价格?维护保养成本等方面进行考虑;(4)尽可能选用综合性能指标高的专用设备，以降低焊工的劳动强度，提高生产效率?

要经常对设备进行维护和保养，以提高设备的运转率且保证焊接质量，同时为操作人员提供安全的作业环境?当设备出现问题时，要及时处理，不留安全隐患?

（三）材料管理

焊接材料的性能对压力管道的焊接质量具有巨大的的影响，特别填充入焊缝的焊条和焊丝，将直接影响焊缝的合金成分和机械性能，必须进行严格管理?选用焊接材料时，要遵循下列原则:

(1)焊条或焊丝力学性能和化学成分要与母材类似;(2)要结合焊件的复杂程度?焊接坡口?刚性?焊件的工作状况等因素进行考虑;(3)根据焊接工人的技术能力及设备能力选择最合适的:(4)焊接材料应设焊材一级库和二级库，以方便管理?

（四）焊接环境

施焊的环境是焊接质量的一个重要影响因素?良好的施焊环境要求具有恰当的湿度?温度?风速等，以使焊缝组织具有较好的外观?机械性能和金相组织?一般而言，施焊环境要满足以下条件:(1)焊接时的环境温度应满足焊件焊接所需的足够温度，并且不影响焊工的操作技能?施焊材料具有最低焊接允许温度，当环境温度低于这个温度时，要对焊接材料实行预热处理?(2)焊接时，风速要低于对应焊接方法的规定值?当可能超过规定值时，要采取防风举措?(3)处于焊接电弧1m范围内的空间中，相对湿度应不高于90%(铝及铝合金焊接时应不高于80%)?(4)当焊件出现表面潮湿?有冰雪覆盖等现象，或遇到下雨?下雪?刮风等恶劣天气，焊工及焊件措施仍达不到要求甚至无保护措施时，不能进行焊接作业?

（五）过程控制

1.焊接施工工艺控制

焊条?焊丝及焊剂的选用，应根据焊接接头两侧母材的化学成分?力学性能?焊接接头的抗裂性?焊前预热?焊后热处理使用条件及施工条件等因素确定;焊接工艺应明确管道母材的类别号和组别号?焊接接头形式及简图?适用此焊接工艺的管道直径和壁厚范围?焊接位置和焊接方向?焊接方法和机械化程度?焊接材料的类别?焊接电流和电压?焊接速度?保护气体?预热或焊后热处理方法?环境温度和湿度?风速的要求等方面?

每种管道焊接施工前，必须有相适应的焊接工艺评定，经评定合格的焊接工艺才可作为工程焊接施工的依据?对于工程中各类焊接管道，均应根据焊接工艺评定编制焊接工艺卡，作为焊工?管工实际焊接作业的指导和依据?

2.管道焊接操作过程控制

过程控制主要是对管道切割下料?管口和坡口加工?管口清理?组对?点焊和正式焊接的电流?电压?焊接环境等方面进行检查?管道切割下料检查:对管口平面与管道轴线的垂直度进行控制，不能将不锈钢?合金钢管道的切割工器与碳钢管道混用，以避免渗碳锈蚀?坡口加工的控制:要对坡口的形式?坡口的角度及细部尺寸等进行控制?

管道组对控制:依照焊接工艺卡的要求，对管口组对的间隙?平直度?错边量等参数进行控制，避免未焊透?焊缝宽度不合格等缺陷的出现?

惰性气体保护措施检查:惰性气体保护焊主要检查焊缝是否按焊接工艺要求采取了充气保护措施，并检查惰性气体的纯度是否满足焊接工艺的要求?焊前预热及焊后热处理的控制:这项工作需要制定热处理技术措施，具体应根据钢材的化学成分?厚度?焊接形式?焊接方法?焊接材料及环境温度等因素来确定加热的方式?温度?范围?速度?焊后保持恒温的时间及冷却降温的速度?

（六）检验控制

1.焊缝外观检查

在无损检测以及耐压试验之前，要对焊缝表面质量进行检验?焊缝表面质量应满足GB50236--98的相关规定?当焊缝表面没有裂纹?气孔?弧坑和夹渣等缺陷，且没有熔渣与飞溅物时，再进行咬边和焊缝余高检查，所有的检查符合时才能确定其外观是合格的?

2.焊缝内部质量检验

进行无损检测时，检查方法?检测比例要满足施工规范?参考标准和设计要求?当检测发现需要返修时，对返修工艺应严格执行，做好相关纪录，并在图纸上准确标明返修位置?

五、结语

压力管道中的各个焊接节点和焊接环节是紧密联系的，焊接单位应做好对焊接员工、焊接材料、焊接机械设备、焊接工艺以及焊接环境的质量控制工作，保证焊接材料质量，规范焊接工作业行为，严格控制焊接作业流程，加强焊接监管，只有这样，才能从整体上确保压力管道焊接质量。本文探讨了压力管道焊接过程中的质量控制方法，希望能帮助提升压力管道焊接质量。

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