质燃气管道焊接工艺及焊缝检验

PAGEPAGE5燃气钢管焊缝质量检验方法的比选上海燃气设计院 孙永康序言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。

管道焊接接头的检验方法为确保管道的焊接质量，对管道焊接接头必须分别进行各种检验，对燃气管道来说，焊接接头的常（1）（2）射线探伤（3）（4）（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。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CJJ3－8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。检验项目质量分级缺陷名称检验项目质量分级缺陷名称ⅠⅡⅢⅣ焊缝50mm焊缝长度内允许直径≤0.4δ，且≤3mm2≥6外咬边不允许观质未焊透不允许≤0.05δ,且≤0.5mm0.15δ≤1.5mm6δ焊缝长度内不超过δ深≤0.2δ，长≤0.5δ,且≤20mm≤0.1δ且≤1mm长度不限≤0.2δ,且≤2.0mm100mm25mm量分根部收缩不允许≤0.2+0.02δ且≤0.5mm≤0.2+0.02δ且≤1mm≤0.2+0.04δ且≤2mm级长度不限≤0.3+0.05δ,且≤1mm,每100mm焊缝长度内缺陷总长度≤25mm准角焊缝余高不允许标≤0.3+0.05δ,且≤2mm100mm长度内缺陷总长度≤25mm差值≤1+0.1a≤2+0.15a≤2+0.2a≤1+0.1b3mm≤1+0.20b5mm裂纹不允许表面气孔不允许50mm焊缝长度内允许直径≤2mm2≥6倍孔径表面夹渣不允许深≤0.1δ，长≤0.3δ，且≤10mm注：①a－设计焊缝厚度，b－焊缝宽度，δ－母材厚度②除注明角焊缝缺陷外，其余均为对接、角焊缝通用。③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。射线探伤X射线、γ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，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2X射线探伤底片上典型的图象。

GB《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，焊缝质量级焊缝内应无裂纹、未熔化、未焊透和Ⅲ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10条状夹渣长度的Ⅲ级评定；焊缝缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。长宽比小于或等于32所示：长宽比大于33所示：图1 X射线透照探伤法 图2 焊接缺陷在X射线照相底片上的影像1-胶片2、3-内部缺陷4-焊缝5-X射线6-X射线管母质量材等母质量材等厚级ⅠⅡⅢⅣ度10×1010×2010×30≤10>10～15>15～25>25～50>50～100>10013626123918412245153061836缺陷点数大于Ⅲ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质量等级ⅡⅢ单个条状夹渣长度T≤12:412＜T＜60:(1/3)TT≥60:20T≤9:69＜T＜45:(2/3)TT≥45:30条状夹渣总长在任意直线上，相邻两夹渣间距均不超过渣，其累计长度在12T焊缝长度内不超过6L的任何一组夹T在任意直线上，相邻两夹渣间距均不超过渣，其累计长度在6T焊缝长度内不超过T3L的任何一组夹Ⅳ 大于Ⅲ级者注：①表中“L”为该组夹渣中最长者的长度。②当被检焊缝长度小于12T（Ⅱ级）或6T（Ⅲ级）时，可按比例折算。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《钢焊缝手工超声波探伤方法和探BCA级最高，A1，B5～6，C10～12。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D。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Ⅱ区，判废线以上为Ⅲ区，评定线以上至定量线以下为Ⅰ区。如图3所示。

图3距离－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。为Ⅳ级。4检验板厚检验板厚等级ABC评定等级mmm8～508～3008～300Ⅰ2/3δ；12Ⅱ3/4δ；12Ⅲ<δ；20Ⅳ1/3δ；102/3δ；123/4δ；16超过三级者1/3δ；101/2δ；102/3δ；1250注：①为坡口加工侧母材板厚，母材板厚不同时，以较薄侧板厚为准。②管座角焊缝为焊缝截面中心线高度。磁粉探伤磁粉探伤法主要用于检查碳钢及低合金钢等磁性材料焊接接头表面和近表面的缺陷。这种方法的原理是基于钢材焊接接头中的缺陷改变了该部位的磁阻，引起了磁力线的密集。当无缺陷的材料被磁化时磁力线均匀地通过材料的横截面。如果材料内存在如图4

生变化，使磁力线绕过缺陷而聚集于材料表面，形成了较强的漏磁通。如在材料表面均撒磁性粉末，则磁粉就会在漏磁场堆集，显示缺陷的位置、大小和形状。磁粉探伤所能发现的缺陷已具有一定的尺寸。因此所发现的缺陷应清除，必要时加以补焊。磁粉探伤原理如图4所示。图4磁粉探伤原理图煤油渗透试验在焊缝的另一面涂煤油。由于煤油表面张力小且具有较强的渗透能力，当焊缝存在穿透性缺陷时，涂于管壁表面的煤油将透过微小孔隙在涂有白垩粉的

一面呈现出明显的油斑或条带。为判断焊缝缺陷的位置，应及时观察渗透的位置变化，时间过长将使渗透煤油蔓延而无法判断。检验时间一般为20分钟左右。管道焊接接头的检验方法的比较管道焊接接头的检验方法各有优缺点和不同的适用范围，不同检验方法具体比较如表5所示：表5 管道焊接接头的检验方法的比较序号 焊缝检验方法外观检验

优点简单，直观，费用最低。

缺点缝质量。

检验范围检查焊缝外形尺寸和表面缺陷。射线探伤超声波探伤磁粉探伤渗透探伤

投射灵敏度高能永久保存费用高、设备笨重、不能发现记录。 裂等一类线性缺陷。适用范围广，灵敏度高，对表面要求高、不能确定缺陷性质人体无害，运用灵活，可立和尺寸、检测精度取决于探伤人即得出探伤结论，费用较员的经验、不能保存永久检测记低，可检厚度很高。录，不能检验薄壁管焊缝。灵敏度高、速度快，能直观不能检测非铁磁材料不能发现缺陷操作方便设备简单、内部缺陷，表面质量要求高，费用低。 于确定缺陷深度。不受材料限制，不需专门设不能精确判定焊缝缺陷大小，难备，操作简单，不受检测焊

检测焊缝近表面和内部缺陷。（8mm。检测表面及近表面微小缺陷。检查表面及贯穿性缺陷缝厚度限制。

以量化分级。3燃气管道安装焊缝检验方法的选用GB50236－98《现场设备、工业管道焊接工程SY/T《钢质管道焊接《输油输气管线工程施工验收CJJ《城镇燃气输配工程施工及验收GB50251－94《输气管道工程设计规范》、对不同压力级制的燃气管道焊缝检验均有明确的规定。综合上述规范条例，结合上海目前人口密集、地下管线复杂等实际情况，提出上海燃气管道工程焊缝检验方法和规定：外管检验

管道焊后必须对焊缝进行外观检验。工艺要1100％射线照相或或超声波检验的焊缝，其外观质量不得低于《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》的Ⅱ级焊缝标准；一般钢质燃气管道的焊缝外观检验应符合GB502362mm为宜。渗透试验可采用渗透试验对管道焊缝进行初级试验，发现和检查焊缝缺陷射线和超声波探伤8MPa100％全周长X8mm可以先对焊缝进行100％全周长超声波探伤,Ⅰ焊缝级合格，然后再对所有焊缝30％进行全周长X射线探伤复检,Ⅱ级焊缝合格。中压A埋地管道0.4MP≥＞0.2MP100X100％全周长超声波探伤，Ⅱ级焊缝合格。然后再对所有20％进行全周长X中压B埋地管道0.2MPP＞5kP20X中压室内管道0.4MP≥5kPa，燃气管道所有焊缝100％全周长X8mm的焊件，可以先对焊缝