天然氣管道焊縫缺陷原因及防治技術(shù)解析

楊立劍 繩東風(fēng)

(石油天然氣管道工程質(zhì)量監(jiān)督站，河北 廊坊 065000)

0 引言

天然氣管道焊接是天然氣焊接工程建設(shè)期間的一項(xiàng)重要內(nèi)容，管道焊接質(zhì)量會(huì)對天然氣管道在實(shí)際應(yīng)用過程中安全性造成直接影響，在進(jìn)行焊接時(shí)，如果焊接作業(yè)存在問題，可能會(huì)引發(fā)安全事故，這不僅會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡?？梢?，加強(qiáng)天然氣管道焊縫缺陷原因及防治技術(shù)研究意義重大。

1 天然氣管道焊縫外部常見缺陷

1.1 焊縫收尾處產(chǎn)生的下陷現(xiàn)象(弧坑)

進(jìn)行天然氣管道焊接過程中，焊縫收弧處發(fā)生了焊肉下陷情況，同時(shí)，還會(huì)發(fā)生弧坑裂紋現(xiàn)象，這一情況的存在會(huì)導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度降低，影響天然氣管道后期應(yīng)用。導(dǎo)致弧坑出現(xiàn)的原因有以下幾點(diǎn)：(1)熄弧時(shí)間過短，從而影響焊接效果。(2)采用了過大電流進(jìn)行薄板材管件焊接[1]。

1.2 燒斷

在天然氣管道焊接過程中，燒斷是一種嚴(yán)重事故，燒斷情況的出現(xiàn)，會(huì)對天然氣管道焊接作業(yè)連續(xù)性造成不良影響，并且會(huì)導(dǎo)致管道有效面積不斷縮小，影響天然氣管道質(zhì)量，以及后期應(yīng)用[2]。導(dǎo)致燒斷現(xiàn)象出現(xiàn)的原因有以下兩點(diǎn)：(1)采用電流過大。(2)運(yùn)條速度過慢或坡口間隙過大。

1.3 咬邊

焊縫一側(cè)或兩側(cè)與管材交界處形成凹溝，這一現(xiàn)象的存在會(huì)導(dǎo)致焊縫有效面積大幅度縮小，這會(huì)導(dǎo)致焊縫連續(xù)性遭受破壞，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中不良現(xiàn)象，如果出現(xiàn)交變荷載現(xiàn)象，容易在凹溝處出現(xiàn)裂紋，這會(huì)降低天然氣管道質(zhì)量，導(dǎo)致其無法正常應(yīng)用。

導(dǎo)致天然氣焊接作業(yè)中發(fā)生咬邊原因有以下幾點(diǎn)：(1)焊接作業(yè)期間采用的電流過大。(2)運(yùn)條速度不合理。(3)電弧長度存在問題。(4)運(yùn)條角度與焊接情況不符。

2 天然氣管道焊縫內(nèi)部常見缺陷

2.1 未焊透

焊接作業(yè)過程中，電弧未融化焊件邊緣或間隙，這一問題的存在會(huì)導(dǎo)致焊縫有效截面積減小，這會(huì)將會(huì)導(dǎo)致管道在應(yīng)用過程中的機(jī)械性能和承載力降低，這會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中等不良現(xiàn)象。未焊透部位經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象，同時(shí)，受荷載作用影響，未焊透缺陷情況存在，會(huì)造成不規(guī)則邊緣受外界因素影響，從而干擾導(dǎo)致天然氣管道中的不規(guī)則邊緣不斷擴(kuò)大，最終將會(huì)出現(xiàn)裂紋，這也是天然氣管道出現(xiàn)裂紋的關(guān)鍵原因。

天然氣管道焊接過程中，導(dǎo)致未焊透原因如下：(1)運(yùn)條速度過快，這會(huì)導(dǎo)致沒有發(fā)生熔化的焊條金屬與管件底層活邊緣相熔合。(2)焊件對口存在問題，比較常見的問題有間隙過小、鈍邊過厚等[3]。(3)焊接作業(yè)開始前，相關(guān)作業(yè)人員沒有將管道上的焊縫清理干凈，或者存在大量熔渣，這都會(huì)對焊層熔合造成阻礙。

2.2 未熔合

天然氣管道焊接過程中，焊條與金屬管道兩者并未熔合成一個(gè)整體，這會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)情況，這會(huì)導(dǎo)致天然氣管道強(qiáng)度無法達(dá)到使用要求。造成天然氣管道焊接作業(yè)期間出現(xiàn)未熔合現(xiàn)象的原因主要有以下幾點(diǎn)：(1)焊接電流小，這就造成填充金屬與管件在沒有全部熔透前就粘結(jié)在一起，另一側(cè)形成漏焊孔洞。(2)焊接電流大，這會(huì)導(dǎo)致焊接作業(yè)期間，焊條后半截過熱，焊條在進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，焊條邊緣未融化，焊條融化金屬就實(shí)現(xiàn)了覆蓋，從而發(fā)生未熔合情況。

2.3 天然氣管道裂紋

天然氣管道裂紋指的是在焊接作業(yè)期間，或者在進(jìn)行天然氣管道焊接后，在焊縫及熱影響區(qū)域出現(xiàn)了破裂情況[4]。

天然氣管道出現(xiàn)裂紋的原因有以下幾點(diǎn)：(1)管道焊縫過于集中，或者分布不合理。(2)焊接順序存在問題，這將會(huì)導(dǎo)致天然氣管道在焊接過程中，收縮力過大，這會(huì)對焊件自由脹縮造成阻礙。(3)天然氣管道焊接作業(yè)前的預(yù)熱，以及后期熱處理措施不合理，這都容易導(dǎo)致天然氣管道在應(yīng)用期間出現(xiàn)裂紋，這會(huì)對管道后期應(yīng)用造成不良影響。

裂縫是天然氣管道中危險(xiǎn)性最大的一種缺陷，天然氣管道裂紋缺陷的存在一方面會(huì)導(dǎo)致材料在應(yīng)用期間強(qiáng)度降低，另一方面也會(huì)出現(xiàn)高度應(yīng)力集中現(xiàn)象，若管件上承受荷載，這會(huì)造成管道在應(yīng)用時(shí)存在的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大，這會(huì)破壞管件性能，影響其應(yīng)用。

3 天然氣管道焊接焊縫缺陷防治的有效措施

3.1 防治焊縫外部缺陷的有效措施

進(jìn)行天然氣管道焊接時(shí)，要確保焊接作業(yè)開期間采用的電流、電弧長度合理，并且要保證焊接作業(yè)期間采用的運(yùn)條均勻，提高焊接質(zhì)量。

進(jìn)行收弧作業(yè)時(shí)，要讓焊條在熔池處停留一段時(shí)間，也對環(huán)形運(yùn)條方法進(jìn)行應(yīng)用，通過該方式，能夠確保熔池能夠被焊條金屬填滿，完成焊接作業(yè)后，相關(guān)焊接人員應(yīng)當(dāng)將焊條移動(dòng)到焊縫外管件上，完成收弧作業(yè)。

3.2 防治焊縫內(nèi)部缺陷的有效措施

針對天然氣管道焊接作業(yè)過程中出現(xiàn)的未焊透和未熔合現(xiàn)象，在實(shí)際焊接作業(yè)期間，除了要確保對口間隙、坡口、運(yùn)條速度的合理性外，還要做好清理工作，避免由于污染嚴(yán)重，對天然氣管道焊接造成不良影響，影響管道質(zhì)量與應(yīng)用。此外，要確保焊條直徑大小合理，以及運(yùn)條角度準(zhǔn)確無誤，于此同時(shí)，進(jìn)行焊接時(shí)要保證焊處與接頭處充分熔透，如果情況必要，應(yīng)適當(dāng)加長電弧停留時(shí)長，通過這種處理方式，可以使焊條金屬，以及基本金屬都能夠充分熔化，確保焊接期間能夠?qū)崿F(xiàn)合理熔合，提高焊接質(zhì)量。預(yù)防裂縫形成的措施如下：(1)在進(jìn)行天然氣管道焊接過程中，要對焊縫位置進(jìn)行科學(xué)布置，在焊接作業(yè)開展期間，為了避免裂縫出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)盡量避免出現(xiàn)T 型焊縫、交錯(cuò)焊縫，并且要與T 型焊縫劍保持距離，避免由于距離過近，形成裂縫。(2)對天然氣管道施焊的具體順序進(jìn)行明確，保證焊接能夠嚴(yán)格依據(jù)指定順序進(jìn)行，從而確保在施焊作業(yè)期間涉及到的管件能夠自由膨縮。(3)焊接作業(yè)前要做好預(yù)熱，并且在焊接作業(yè)完成后，要做好相應(yīng)處理工作，正式焊接開始前，要檢查固定焊時(shí)該處是否存在裂紋，如果發(fā)現(xiàn)裂紋，要將裂紋鏟除，重新進(jìn)行點(diǎn)焊，從而提高焊接質(zhì)量[5]。(4)焊層時(shí)，作為焊接人員要對焊接情況進(jìn)行全面分析，清理干凈污物與熔渣，通過檢查，確定無尖狀缺陷后，再開展施焊作業(yè)。需要焊接人員特別注意的是，進(jìn)行焊接時(shí)，不得突然熄弧，為了提高焊接質(zhì)量，應(yīng)在熄弧前將熔池填滿。

3.3 提高天然氣管道焊接質(zhì)量的合理措施

天然氣管道焊接期間，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)從實(shí)際情況出發(fā)，加強(qiáng)對天然氣管道焊接的監(jiān)督與管理，保證施工企業(yè)中的工作人員能夠嚴(yán)格依據(jù)企業(yè)中各項(xiàng)制度開展各項(xiàng)施工工作。天然氣管道焊接期間，企業(yè)應(yīng)當(dāng)將各項(xiàng)責(zé)任都落實(shí)到每一名工作人員身上，同時(shí)，可以適當(dāng)加大對工作人員得懲罰和獎(jiǎng)懲力度，針對企業(yè)具體情況，制定一套合理獎(jiǎng)懲措施，消除員工在焊接作業(yè)過程中得消極心理，從而使工作人員都能夠團(tuán)結(jié)一致，克服焊接作業(yè)過程中遇到的各項(xiàng)困難，保證天然管道焊接作業(yè)能夠按期竣工。此外，企業(yè)要加強(qiáng)對員工的培訓(xùn)力度，增加培訓(xùn)次數(shù)，使員工在天然管道焊接作業(yè)實(shí)踐能力可以得到進(jìn)一步提高，同時(shí)，還要提高焊接人員的溝通能力、專業(yè)能力、協(xié)調(diào)組織能力，進(jìn)而提升天然氣管道焊接質(zhì)量，

4 結(jié)語

天然氣管道焊縫防治是一項(xiàng)對技術(shù)要求很高的工作，在實(shí)際作業(yè)過程中，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際情況出發(fā)，做好相應(yīng)分析工作，采取合理措施，實(shí)現(xiàn)對焊縫的合理預(yù)防，進(jìn)而提高天然氣管道質(zhì)量，滿足應(yīng)用需求。