长输管道安装监检中焊接缺陷的分析与防治

长输管道安装监检中焊接缺陷的分析与防治

0管道焊接技术随着我国能源工业的发展和能源结构的调整，管道作为一条长距离油气输送的主要途径，得到了迅速发展。焊接是长输管道施工过程中最重要的环节之一,手工下向焊因焊缝质量好,电弧吹力大,电弧挺度大,打底焊时可以单面焊双面成形,焊条熔化速度快,熔敷率高等优点,被广泛应用于长输管道工程建设中。管道施工中的焊缝部位是失效事故的多发位置,管道焊接技术是施工中必须确保的关键技术,不仅直接关系到工程的焊接质量、施工效率和成本,而且对管线运行期间的安全可靠性和经济效益也有重要影响。因此,监督检验过程中对焊接过程进行控制,减少焊接缺陷的产生,提高焊接技术水平,是现代管道建设工程优质、高效施工的必然要求。1焊接前的控制1.1焊接接头的检测焊接工艺评定是由施工单位进行的焊接工艺验证性试验。焊接工艺评定的目的有两个:①证明施工单位按照本单位的管理方法、焊工技术水平、设备性能和检验手段有能力焊接出符合相关法规、标准和设计要求的焊接接头;②通过焊接工艺评定确定焊接方法、焊接设备、焊接材料、焊工技术水平和焊接工艺参数。焊接工艺评定的流程如图1所示。1.2焊接管理在管道建设工程上施焊的焊工必须是合格的持证焊工。1.2.1焊接过程的培训在焊接工艺评定后,工程开工前,应组织焊工进行培训和考试。对具有一定技术水平的焊工进行适用某工程的专项性强化培训。由于是工程开工前的适用性培训,培训的针对性一定要强。应采用与工程相同的焊接方法、焊接设备、钢管材质及规格、坡口型式及尺寸、焊接材料的型号和规格、预热要求、层间温度、焊接层数与道数、焊接工艺参数等。由于长输管道的焊接基本采用流水作业,即不同的焊道是不同的焊工焊接的,因此在培训过程中,根据焊工的技术特点,安排好焊工的焊道次序。培训结束前要模拟工程现场的流水作业进行焊接,使每个焊接作业机组各焊道的焊工达到良好的配合状态。1.2.2充填焊道的焊接对于长输管道焊工考试,一般考核环缝水平固定(5G)焊口即可满足工程要求。当在山区等地段施工过程中存在20°以上的坡度时,应考核45°固定(6G)焊口。当多名焊工焊接一道考试焊口时,通常由1～2名焊工焊接根焊焊道,多名焊工(由填充焊道的数量确定填充焊道的焊工数量)焊接填充焊道,1～2名焊工焊接盖面焊道。根焊焊道的焊工考试合格后,可焊接根焊焊道和填充焊道;填充焊道的焊工考试合格后只能焊接填充焊道;盖面焊道的焊工考试合格后,可焊接填充焊道和盖面焊道。1.3焊接材料的管理焊接材料应设专人验收、保管、烘干、发放和回收。焊接材料必须有质量证明书,其项目要齐全并符合标准和设计要求。1.4设备维护及保养焊接设备应处于良好的工作状态,仪器、仪表等附件齐全,且在定检期内。设备应由专职人员管理,并定期进行保养和维修。同时,严格执行设备的操作规程,认真做好运转、保养和维修记录。2过程监督的内容施焊前由焊接技术人员向焊工进行技术交底。专职质量管理员监督施焊的全过程,监督的内容包括:钢管质量、坡口质量、管口组装、清理情况、监测环境温度与湿度、风速、焊工资格、预热、后热、焊接设备、焊接材料、焊接工艺参数、层间清理、层间温度、焊接顺序、表面清理、焊缝标记等。2.1熔渣的溢出和资源量(1)打底焊后清根不彻底,致使在快速热焊时,未能使根部熔渣完全溢出。(2)打底焊清根的方法不当,使根部焊道两侧沟槽过深,呈现“W”状。在快速热焊时,流到深槽的熔渣来不及溢出而形成夹渣。(3)在6点钟位置收弧过快也易产生夹渣。2.2盖面焊焊接不良(1)盖面焊时,熔池过热,吸附大量的周边空气。(2)盖面焊时,焊条摆动幅度太大,熔池保护不良。(3)根部间隙过小,容易产生根部针形气泡。(4)焊条未在规定时间内用完或长时间暴露在空气中。2.3应力裂纹的形成机理(1)如果施工地段起伏较大,土墩未及时垫到位,使钢管处在受力状态,在焊接收弧点(尤其是6点钟位置)易出现应力裂纹。(2)在焊接过程中,如过早松开或撤离对口器,致使熔池中的铁水未来得及凝固好,在焊接收弧处容易产生裂纹。(3)焊工在6点钟位置采用直线熄弧等不当的收弧方法,致使熔池未填满形成弧坑而出现弧坑裂纹。2.4内部凹陷的原因(1)对口间隙过大。(2)打底焊时焊条送入深度不够。(3)焊接电流过大,热焊时在5～7点钟位置运弧太慢。3焊接缺陷的预防和处理做好焊材的保护,焊条在运输和存放过程中,严禁摔、撞、磕及碰等,确保焊材的完好性。3.1动钢丝刷焊接施工(1)组对前应将坡口及其内外侧表面不小于25mm区域内的油、漆、垢、锈和毛刺等杂物采用电动钢丝刷清理干净,且不得有裂纹、夹层等缺陷,并呈现金属光泽。(2)组对前要对坡口进行修磨,使坡口角度及钝边等符合设计参数和焊接工艺要求。(3)焊接施工前应用砂轮机将钢管两端15mm内的螺旋焊缝磨成缓坡,以保证该处焊道熔合良好。(4)管道组对尺寸要符合焊接工艺要求。3.2焊接过程中的预防措施3.2.1清根、清根打底焊后要派专业砂轮工进行清渣,清根要彻底,每个接头点一定要打平。清根时要将根焊道清成“U”形槽,避免清成“W”形槽。6点钟收弧时要将熔池填满后,再运弧到成形的焊缝上进行收弧,要采用平甩法熄弧。3.2.2焊接时,两组对未焊接造成的气孔(1)盖面时,电流不要太大(电流应低于填充焊电流),采用小电流、短电弧、快焊速焊接,避免过热现象,防止表面气孔。(2)焊接时采用适当的运条技术,否则将使熔池超前,易造成长时间短路及焊条粘在焊道上,这对脱氧不利,易产生气孔,但是焊条摆动宽度不应超过焊条直径的两倍,否则也易产生气孔。(3)防止组对间隙过小,由于组对间隙过小,在焊接时造成过大的母材稀释作用,而妨碍排气,致使形成根部针状气泡。(4)焊条在使用过程中,要存放在焊条保温筒内,要随用随取,严禁焊条暴露在外,以防焊条受潮。3.2.3严格控制焊接过程中焊口受力现象(1)在起伏地段施工时,土墩要及时垫到位,或采用倒链配合,严格控制在焊接过程中焊口受力现象。(2)焊接过程中严禁松撤对口器。(3)焊工在6点钟位置收弧时,一定要保证熔池填满,且采用平甩法熄弧,严禁采用直线式方法熄弧。3.2.4合焊接工艺对土墩的要求(1)加强质检力度,控制组对质量,确保组对间隙,钝边符合焊接工艺要求。(2)土墩一定垫得足够高(一般不低于400mm)以便于焊工操作,保证运条深度。(3)打底焊时电流不易过大,而热焊在5～7点钟位置时运条速度要适中,不要太慢。4焊接后的控制4.1渣、飞、压机磨削焊接完成后,必须将焊缝及其两侧的熔渣和飞溅清理干净,通常用钢丝刷清理熔渣和飞溅。当焊道接头处超高时,应用砂轮机打磨使其与其他部位的焊道和母材圆滑过渡;如果飞溅较严重钢丝刷无法去除时,可采用锉刀、扁铲、砂轮机等工具,但必须特别注意不应将钢管表面损伤。表面清理完成后,焊工应对焊缝进行自检。4.2焊缝表面检测外观检查包括焊缝形状、焊缝尺寸、焊缝缺陷等方面,焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔和焊瘤等缺陷,咬边、钢管表面的电弧擦伤、钢管表面的机械损伤及飞溅等的尺寸、数量及分布均应符合标准及设计规定。4.3焊缝返修工艺要求(1)对于焊工自检发现的非裂纹、非未熔合缺陷,缺陷的深度≤1/3管壁厚且不大于3mm,同时焊缝的表面温度不低于规定的最低层间温度的情况下,焊工可直接修补。(2)焊缝出现下列情况之一,必须进行返修:①经外观检查发现的裂纹、未熔合缺陷;②经外观检查发现的非裂纹、非未熔合缺陷,但缺陷深度超过管壁厚的1/3或深度大于3mm;③焊接完成后,焊缝表面温度低于规定最低层间温度时的所有超标缺陷;④经无损检测发现的超标缺陷;⑤经强度试验或严密性试验发现的缺陷。(3)对焊缝的返修必须制定具有针对性的返修工艺,返修工艺参数包括:①焊接方法和焊接设备;②焊接材料名称、型号、规格等;③焊工资格、缺陷性质、尺寸及在焊缝中的位置;④缺陷的清除方法及缺陷清除后的检验方法;⑤预热温度;⑥焊后清理;⑦外观检查的检测要求。(4)返修的焊缝应由具有返修资格的焊工焊接,并在质量员或监理监督下进行。(5)返修完成后应重新进行外观检查和无损检测。4.4资料的归档管理焊接的各个环节应具有可追溯性,所以要加强焊