钢质燃气管道焊接工艺及焊缝检验

1、燃气钢管焊缝质量检验方法的比选上海燃气设计院孙永康0序言1管道焊接接头的检验方法随着天然气在上海的不断发展，钢管在输送燃 气管道中的比例越来越高。钢管与钢管之间连接方 式有三种：焊接连接、螺纹连接、法兰连接。其中 焊接是应用最广泛的连接方式。所以焊接质量的好 坏直接影响到管道供气的可靠性和安全保障，从以 往燃气管道发生安全事故的统计资料表明，焊缝是 管道发生燃气泄漏的主要部位之一。我国对管道焊 接工艺评定以及焊接质量已经颁布了相应的标准和 验收规范。但是在燃气管道的设计和施工中，对焊 接接头（焊缝）不同检验方法之间的关系以及选用 常常会产生模糊，本文从焊接接头检验各种方法的 原理介绍入手，阐明

2、各种检验方法的优缺点和不同 适用范围，并依据目前的燃气施工验收规范和石油 部输气管道施工验收规范，结合上海的实际情况， 针不同的设计条件提出不同的检验方法和要求，供 燃气管道工程设计和施工参考。为确保管道的焊接质量，对管道焊接接头必须 按其工作介质、工作压力、钢材的类别和管道等级， 分别进行各种检验，对燃气管道来说，焊接接头的 常用检验方法下列有：（1）外观检查；（2）射线探 伤；（3）超声波探伤；（4）磁粉探伤；（5）渗透探 伤等，下面分别对上述检验方法进行简单介绍和比 较。1.1外观检查外观检查是利用肉眼、量具或放大镜检查焊缝 的外形尺寸和表面缺陷的检查方法。它是一种最简 单，当又是不可缺

3、少的检查手段。 按照CJJ33 89城 镇燃气输配工程施工及验收规范规定，管道焊后 必须对焊缝进行外观检验。检查前应将妨碍检查渣 皮、飞溅物清理干净。外观检验应在其他检验之前 进行。焊缝外观质量分级标准详见表1。表1焊缝外观质量分级标准检验 项目缺陷名称质量分级InmIV焊 缝 外 观 质 量 分 级 标 准裂纹不允许表面气孔不允许每50mm焊缝长度内允许直径w0.3 6，且w 2mm的气孔2个孔间距 6倍孔径每50mm焊缝长度内允许直径w 0.4 6， 且w 3mm的气孔2个孔间距6倍孔径表面夹渣不允许深w 0.1 6，长w 0.3 6，且w 10mm深w 0.2 6，长w 0.5 6 ,

4、且w 20mm咬边不允许w 0.05 6 ,且w 0.5mn连续长度w 100m,且焊缝两侧咬边总长w 10%w 0.1 6且w 1 mm 长度不限未焊透不允许不加垫单面焊允许值w 0.15 6 ,且 w 1.5mm缺陷总长在6 6焊缝长度 内不超过6w 0.2 6 , 且w 2.0mm每100mmt旱缝内缺陷总长w 25mm根部收缩不允许w 0.2+0.026且w 0.5mmw 0.2+0.02 6 且w 1mmw 0.2+0.04 6 且 w 2mm长度不限角焊缝 厚度不足不允许w 0.3+0.05 6 , 且w 1mm,每 100mm 焊缝长度内缺陷总长度w 25mmw 0.3+0.05

5、 6 ,且w 2mm每 100mrd旱缝长度内缺陷总长度w 25mm角焊缝焊 脚不对称差值w 1+0.1aw 2+0.15aw 2+0.2a余高 1+0.1b,且最大为 3mmw 1+0.20b,且最大为5mm注：a设计焊缝厚度，b 焊缝宽度，6母材厚度 除注明角焊缝缺陷外，其余均为对接、角焊缝通用。 当咬边经磨削修整并平滑过渡时，可按焊缝一侧较薄母材最小允许厚度值评定。1.2射线探伤射线探伤是利用 X射线、丫射线和其它高能 射线对受检部位进行透照的一种探伤方法。这些射 线都具有穿透金属并对照像底片感光的能力。当射 线、工件和胶片如图 1布置时，射线就穿透工件， 照射到底片上。由于射线射线透过

6、金属会产生衰减， 工件的厚度差或组织结构的不同，射线的衰减程度 亦有差异，对底片就产生不同程度的感光。如焊缝 内部存在各种形状的缺陷，则由于截面的减少或组 织结构的不连续性而使底片上显现黑度深浅不同的 影像。从中可辨认出焊缝的轮廓，缺陷的形状和大 小。图2表示出带陷的焊接接头 X射线探伤底片上 典型的图象。GB 3323 - 97钢熔化对接接头射线照相和质量 分级中规定，根据缺陷的性质和数量，焊缝质量 分为四级：I级焊缝内应无裂纹、未熔化、未焊透和 条状夹液；n级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透； 川级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板 的单面焊中的未焊透，不加垫板的单面焊中的未焊 透允许

7、长度按表10条状夹渣长度的川级评定；焊缝 缺陷超过川级者为w级。长宽比小于或等于 3的缺陷定义为圆形缺陷， 圆形缺陷的分级如表 2所示：长宽比大于 3的夹渣定义为条状夹渣，条状夹 渣的分级如表3所示：图1 X射线透照探伤法1-胶片2、3-内部缺陷4-焊缝5-X射线 6-X射线管表2圆形缺陷的分级质-母等材 .厚、评.、定区10X 1010X 2010X 3010 1515 2525 5050 100100I123456n369121518m61218243036IV缺陷点数大于m级者注：评定区尺寸和母材厚度单位均为 mm表3条状夹渣的分级质量等级单个条状夹渣长度条状夹渣总长nT 60:20在任

8、意直线上，相邻两夹渣间距均不超过6L的任何一组夹渣，其累计长度在12T焊缝长度内不超过TmT 45:30在任意直线上，相邻两夹渣间距均不超过3L的任何一组夹渣，其累计长度在6T焊缝长度内不超过 TV大于m级者注：表中“ L”为该组夹渣中最长者的长度。当被检焊缝长度小于12T （n级）或 6T （山级）时，可按比例折算。1.3超声波探伤超声波探伤是利用超声波高频（二万赫兹以上） 能透过金属材料深处，在界面边缘发生反射的特点 来检查焊缝内部缺陷。当超声波束通入焊缝内部遇 到缺陷就会发生发射波束，并在荧光屏上形成脉动 波形，根据脉动波形可以判断缺陷的位置和大小。GB11345- 89钢焊缝手工超声波

9、探伤方法和探 伤结果分级中规定，根据质量要求检验等级分为A、B、C三级，检验的完善程度 A级最低，B级一般，C 级最高，A级检验难度系数为1，B级检验难度系数 为56, C级检验难度系数为1012。在现行的焊缝超声波探伤标准中，可采用距离 波幅曲线进行缺陷的定量。这种曲线是根据所选 用的探头、仪器和试块的实测数据绘制的，该曲线 表示工件的底波和各种缺陷与探测距离之间的相对 关系。曲线的具体绘制方法可以参照GB11345- 89中附录0曲线图由判废线 RL,定量线SL和评定线 EL组成，定量线与判废线之间称为n区，判废线以 上为川区，评定线以上至定量线以下为I区。 如图3 所示。 1 1 B J

10、| 、皿、11 、I:H11:冷丨 ； L滸 E1IL1图3距离一波幅曲线示意图在超声波探伤中，对缺陷的判定标准规定如下：1）发射波不超过评定线的缺陷、反射波幅位 于I区的非裂纹性缺陷均评为I级。2）最大发射波超过评定线的缺陷，检验者判 定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和 尺寸如何，均评为”级。反射波幅位于川 区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定 为W级。3）最大发射波幅位于n区的缺陷，根据缺陷 指示长度按照表4的规定予以评级。表4n区缺陷的等级分类_检验等级板厚 评定等级ABC8508 3008 300I2/3最小 121/3 5;最小10，最大301/3 5;最小10，最大20n3/4最

11、小 122/3 5;最小12，最大501/2 5;最小10，最大30m 0.2 MPj）,燃 气管道所有焊缝100 %全周长X射线拍片探 伤，川级焊缝合格。对于管道壁厚大于或等于 8mml的焊件，可以先对焊缝进行 100%全周长 超声波探伤，n级焊缝合格。然后再对所有 焊缝20%进行全周长 X射线探伤复检,川级 焊缝合格。3） 中压B埋地管道（0.2 MPa P 5kPa）,燃气 管道所有焊缝 20%全周长 X 射线拍片探伤 ， 川级焊缝合格。4）中压室内管道（0.4MPaP 5kPa）,燃气管 道所有焊缝100%全周长X射线拍片探伤，n 级焊缝合格。对于管道壁厚大于或等于 8mm 的焊件，可

12、以先对焊缝进行 100%全周长超 声波探伤，i级焊缝合格。然后再对所有焊缝30%进行全周长 X射线探伤复检，n级焊 缝合格。5）低压埋地管道（Pw 5kPa）,燃气管道所有焊 缝15%全周长X射线拍片探伤，川级焊缝合 格。6）低压室内管道（Pw 5kPa）,燃气管道所有焊缝100 %全周长X射线拍片探伤，川级焊缝 合格。对于管道壁厚大于或等于8mnm勺焊件，可以先对焊缝进行 100%全周长超声波探 伤，1级焊缝合格。然后再对所有焊缝15%进行全周长X射线探伤复检，川级焊缝合格。7）穿跨越河流、铁路、公路等勺管道焊缝以及 室内地下管道（包括地下室及半地下室）焊 缝均应进行100%全周长X射线探伤，n级 焊缝合格。（ 4） 磁粉检验 对有特殊要求勺燃气管道可采用磁粉探伤检查 焊缝表面及近表面细小缺陷。4 结束语管道焊缝检验勺各种方法各有优缺点和不同勺检验 范围，在实际设计和施工过程中，应严格按照相关 规范和质检部部门勺有关规定进行操作。上述选用 检验标准部分高于规范要求，主要是考虑上海人口 密集、地下管线复杂等实际情况，从提高工程质量、 避免事故隐患勺角度出发而提出