西气东输二线线路焊接缺陷浅析.doc

西气东输二线线路管道焊接缺陷浅析摘要：通过对西气东输二线25标段管道焊接中常见焊接缺陷产生类型及原因的分析，总结出减少和避免缺陷的有效办法，在施工过程中严格监督落实，可以在很大程度上提高长输管道的焊接一次合格率。关键词：西气东输二线 焊接缺陷 一次合格率1 前 言：在西气东输二线管道工程全长近9000Km，首次采用1219mm管径，X80级钢，是我国战略能源大动脉，也是国家重点工程，所涉及的管道建设呈现出施工区域广、地形复杂的特点，以25标段为例，管道所经地区有平原、江南水网、沼泽地及山地等。从施工角度来看，地形越复杂，焊接施工难度越大，因此也更容易出现各类焊接缺陷。如何减少甚至避免各类焊接缺陷的出现，是保证管道建设顺利进行和管道施工质量的关键。2 常见的焊接缺陷类型焊接质量既与焊接设备及焊工的技能高低有关，又受地形、天气、材料等诸多外部因素的影响。西气东输二线管道工程是目前我国线路最长、口径最大、施工难度最大的管道工程。管道所经地区既有平原、丘陵，又有山河、河流，因此对焊接质量的要求更为严格。其焊接工艺要求主管线选用半自动焊接工艺，以熔化极气体保护电弧焊打底，自保护药芯焊丝半自动焊填充盖帽，连头选用低温高韧性的E7016焊条打底，自保护药芯焊丝半自动焊填充盖帽。西气东输二线25标段管道材质选用国内最高强度的X80钢，所有焊缝进行100%X射线检测，级合格，所有的穿越焊口，还要另加100%的超声波探伤，级合格。对抽查的约1000道口中出现的焊接缺陷进行统计，其中几种常见缺陷的出现几率见表1表1 几种常见焊缝缺陷的出现几率（%）缺陷名称未熔合夹渣未焊透裂纹气孔其他比未 熔 合未熔合是指焊道与母材之间或焊道与焊道之间，未能完全熔化结合的部分，其主要发生在管道时钟1点钟和11点钟的接头位置，其主要发生在管道底部6点钟仰焊位置。未熔合可分为根部未熔合、层间未熔合、坡口未熔合三种。根部未熔合主要是打底过程中焊缝金属与母材金属以及焊缝接头未熔合；层间未熔合主要是施焊过程中层与层间的焊缝金属未熔合，坡口未熔合是焊缝金属与母材坡口之间的未熔合，其中根部未熔合出现的几率最大，未熔合属于面妆缺陷，易造成应力集中，危害性仅次于焊接裂纹。因此，未熔合缺陷在焊缝中是不允许存在的。3.1产生原因分析未熔合产生的原因主要是焊接电流过小、焊速过快，热量不够或者焊条偏离坡口一侧，使母材或先焊的焊道未得到充分熔化金属覆盖而造成；此外，母材坡口或先焊的焊道表面有锈、氧化铁、熔渣及污物等未清理干净，在焊接时由于温度不够，未能将其熔化而盖上了熔化金属亦可造成；起焊温度低，先焊的焊道开始端未熔化。焊丝或者焊条摆动幅度太窄等也是造成未熔合缺陷的一个原因。3.2 防止措施和操作注意事项（1）起弧时适当拉长电弧，放慢焊速，对母材进行局部预热，待热量增加到足以熔化母材或前一条焊道再进行施焊。（2）保证焊前预热效果，在环境温度较低时可适当延长预热时间。（3）焊接前应将坡口两侧各50mm表面上的铁锈、油污、泥水等清理干净，层间清渣要彻底。（4）在焊接过程中焊工应保证看清熔池，必须分清熔渣与铁水。焊条或焊丝有偏心时，应调整角度使电弧处于正确方向再进行焊接。（5）焊条或焊丝倾角及焊接速度要适当，注意母材两侧的熔化情况。4 夹 渣夹渣是指焊接熔渣残留于焊缝金属中的现象，是较常见的缺陷之一，产生的位置具有不确定性。4.1 产生的原因分析夹渣的产生原因主要是操作技术不良，使熔池中熔渣在熔池冷却凝固前未能及时浮出而存在于焊缝中。层间清渣不彻底，焊接电流过小也是产生夹渣的主要原因。4.2 防止措施和操作注意事项（1） 焊接过程中，要始终保持清晰的熔池，必须分清熔渣与铁水。（2） 焊接时不要将电弧压得过低，当熔池大量地盖在熔化铁水上面，使焊工分不清铁水与熔渣时，要适当地拉长电弧，利用增加的电弧热量和吹力将熔渣顺利地吹到旁边或淌到下方。（3） 当发现母材上有污物或前条焊道上有熔渣未消除之处，则焊道该处时要将电弧拉长些，并稍加停留，使污物或焊渣再次被熔化吹走，等母材或前条焊道得到较好熔化时，再进行焊接。（4） 焊接过程中，当前条焊道在熔化时有黑块或墨点出现时，表明前条焊道有夹渣，此时应拉长电弧将该处扩大和加深熔化范围，直至熔渣全部浮出。（5） 在焊接参数范围内，适当增大焊接电流，可有效减少夹渣缺陷出现的几率。5 未 焊 透未焊透是指焊接时，接头根部未完全熔透的现象，其主要发生在管道时钟12点钟和底部6点钟仰焊位置的根部，通常长度较长。 5.1 产生原因分析未焊透产生的原因主要是组对时局部对口间隙过小、焊接电流过小，造成输入热量不足，电弧未能完全穿透，易形成未焊透缺陷；此外，个别位置错边量较大，电弧只熔合了较高一侧的母材，较低一侧因电弧吹不到也易产生未焊透缺陷。5.2 防止措施和操作注意事项（1） 组对时对口间隙一定要严格按焊接工艺规程和作业指导书进行，底部可略大。（2） 加大焊接电流，特别是间隙较小处，保证电弧的穿透力。（3） 尽量减小错边量，尤其是螺旋焊缝附近，一般低于壁厚的1/8。6 裂 纹裂纹是指在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，金属材料的原子结合遭到破坏，形成新界面而产生的缝隙。裂纹是焊接接头中最危险的缺陷，也是长输管道焊接中经常遇到的问题。裂纹不仅返修困难，而且直接给管线的正常运行带来严重隐患，因此，必须引起足够的重视，以管道一公司施工的西气东输二线25标段为例，焊接用管为高强度的X80钢，焊接接头中，不允许出现裂纹，一经发现，必须进行钆口处理。特别是山段施工和连头等拘束应力较大的场合，焊接裂纹发生的几率会增大，减少和避免焊接裂纹的产生对于保证焊接质量意义重大。6.1 产生的原因分析（1）管线焊接或下沟过程中吊管机起吊过早或多次重复起吊，使焊缝底部频繁受到拉力作用，造成焊缝开裂。（2）底部间隙过大，造成根焊底部局部过薄，在随后的打磨、起吊过程中造成焊缝开裂。（3）个别位置泥土松软，造成钢管支墩不稳固，在焊接过程中钢管逐渐下沉，使焊缝受外力作用开裂。（4）根焊层底部个别位置可能存在气孔或夹渣、凹坑等小缺陷，造成局部应力集中，沿缺陷部位发生开裂形成裂纹。（5）焊接作业坑不合适，焊工在底部操作时作业空间不够，造成焊缝质量较差，留下裂纹隐患。（6）山段施工以及连头等拘束力较大的场合施工时，由于组对应力过大，焊接时在熔池冷却过程中焊缝由于应力的作用而发生开裂。6.2 防止措施和操作注意事项（1）施工时在焊完热焊后再进行起吊。吊管机起吊尽量一次到位，减少重复起吊。（2）尽量保证对口间隙，手工切割的管口不合格的地方必须用角向磨光机进行处理，否则，不能进行焊接。（3）保证根焊底部焊缝金属厚度达到规定的最低要求。（4）加固钢管支墩，多垫些砂袋等比较牢固的支垫物，能采用吊管机组对的地方尽量使用吊管机。（5）尽量消除根部缺陷，特别是底部仰焊位置缺陷。（6）保证焊接作业坑尺寸，清除坑内积水和淤泥，为焊工创造足够的操作空间。（7）山段施工时，必须选用合适的弯头及弯管，避免强力组对。7 气 孔气孔是指在焊接过程中，熔池金属中的气体在熔池凝固前未能及时逸出，而残留于焊缝金属中（内部或外部）所形成的孔穴，这也是焊接缺陷中最常见且所占比例最大的一种。7.1 产生原因分析气孔的形状、大小及数量与母材材质、焊条或焊丝性质、焊接位置及焊工的操作技术均有关系。形成气孔的气体，有的是原来溶解于母材和焊条或焊丝钢芯中的气体；有的是药皮在熔化时产生的气体；有的是母材上的油、锈、垢等物在受热后分解产生的；也有的来自大气。气孔的产生原因与夹渣类似，焊接电流过小、焊层过厚等都可能造成熔池高温时溶解的气体在冷却时不能及时逸出，残留在焊缝中形成气孔缺陷。7.2 防止措施和操作注意事项（1） 尽量减少熔池中产生气体的因素。如焊件坡口应彻底清除油、锈、垢等杂物，焊条使用前按规定严格进行烘干等。（2） 在条件和焊接规范允许的情况下，适当加大焊接电流，降低焊接速度。（3） 熔池不易过大，熔池长度一般不大于焊条或焊丝直径的三倍，不然熔池容易被空气侵入，而引起气孔，造成焊接缺陷。（4） 引弧时，应将电弧拉长些，用电弧进行预热和逐渐形成熔池。在已焊过的焊道端部上收尾时，应将电弧拉长些，使该部位适当加热，然后压低电弧，稍停一会再熄弧。（5） 当使用E7016等低氢焊条时，使用前要严格按照焊条说明书进行烘干。在引弧时，不宜像纤维素焊条那样拉长电弧预热，运条过程中应将电弧压得最低。8 结 论管道一公司施工的西气东输二线25标段工程，焊接长度将近110km，焊接口数近一万道，在焊接过程中严格执行上述工艺措施及操作要点，大大减少了各类焊接缺陷的产生，焊口一次合格率达98%以上，有效的保证了长输管线的焊接质量，对管道以后的正常运行打下了良好的基础。参考文献1鲁爱琴、张正先等，现场设备、工业管道焊接施工及验收规范，中国石化出版社，19982隋永莉、闫臣等，西气东输二线管道工程线路焊接技术规范，石油工业出版社，20073魏国昌、陈兵剑等，油气长输管道工程施工及验收规范，中国计划出版社，2006作者简介：邢本星： 工程师，1982年5月出生，2005年7月毕业于中国石油大学（华东），同年进入石油天