金屬波紋管相關焊接工藝評定研究

摘要：在金屬波紋管焊接前，為了最大程度地保證膨脹節(jié)和金屬軟管的焊接質量，應對擬定的焊接工藝規(guī)程進行評定，以驗證其正確性。目前焊接工藝評定所依據(jù)的一些標準中，部分試驗項目及要求不具備操作性，導致評定結果不具備參考價值?；诖耍瑢饘俨y管的相關焊接工藝評定工作進行了研究，并提出了一些改進建議。

關鍵詞：金屬波紋管;焊接工藝;評定標準

0 引言

金屬波紋管是現(xiàn)階段許多工業(yè)項目中廣泛應用的一類材料。隨著金屬波紋管應用范圍的擴大，其面臨的工況也變得越來越復雜。從金屬波紋管的實際應用情況來看，最容易出現(xiàn)問題的往往是波紋管焊接部位，可見焊接工藝很大程度上影響著產(chǎn)品質量。對此，應加強對焊接工藝的評定工作，確保焊接部位的力學性能符合產(chǎn)品質量要求。

1 選擇焊接工藝評定標準

目前，國內(nèi)外可用于產(chǎn)品常用焊接工藝評定的標準主要有4種：（1）《承壓設備焊接工藝評定》（NB/T 47014—2011），該標準主要適用于鍋爐、壓力容器以及壓力管道的相關焊接工藝評定;（2）《現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范》（GB 50236—2011），其主要適用于工業(yè)管道的焊接工藝評定;（3）《石油天然氣金屬管道焊接工藝評定》（SY/T 0452—2012）;（4）《ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范》第Ⅸ卷 焊接和釬接評定（2013版），其主要適用范圍為鍋爐、壓力容器以及壓力管道。

我國現(xiàn)行的焊接工藝評定標準基本上是參照美國使用的評定標準制定的，與我國實際情況存在一定偏差，因此必須做出相應的調(diào)整和補充。在實際工作中，工作人員需要根據(jù)具體的焊接設計要求和用料，選擇使用國標或美標進行焊接工藝的評定。

2 金屬波紋管相關焊接工藝評定及存在的問題分析

金屬波紋管相關焊接工藝的評定主要包含兩大方面內(nèi)容：其一，金屬軟管中需要評定的承壓焊縫，包括波紋管管坯縱焊縫、波紋管與結構件環(huán)焊縫、波紋管、網(wǎng)套/鋼帶與結構件環(huán)焊縫，比較常用的焊接方法包括機動氬弧焊、機動等離子弧焊、手工氬弧焊、半自動氬弧焊等。其中，波紋管管坯縱焊縫經(jīng)常出現(xiàn)的問題有彎曲試驗壓模上模制作困難、制備拉伸試樣長度不足等。其二，金屬波紋管膨脹節(jié)需要評定的承壓焊縫，包括波紋管管坯縱焊縫以及波紋管與結構件環(huán)焊縫，常用的焊接方法有機動氬弧焊、機動等離子弧焊、手工氬弧焊，存在的主要問題包括彎曲試驗壓模上模制作困難、不等厚對接焊縫等。

3 針對金屬波紋管焊接工藝評定問題的處理方法

3.1? ? 金屬軟管用波紋管管坯縱焊縫的工藝評定

在金屬波紋管管徑≤50 mm的情況下，針對拉伸試樣長度不足的問題，可采用的解決方法是：克服自動焊管的牽引問題，同時增大管徑，從而滿足拉伸試樣的長度需要。這一方案的優(yōu)點在于不需要對壁厚進行調(diào)整。

在板厚≤50 mm的情況下，針對彎曲試驗壓模上模制作困難的問題，可以基于《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》以及《金屬管壓扁試驗方法》兩個標準，使用壓扁試驗替換橫向彎曲試驗，在波紋管成型之前，不銹鋼管的焊接可以采用鋼管的試驗標準進行評定。在進行拉伸試驗時，可以截取一段管坯，將其沿著焊縫對稱的母線切開，并展平處理，然后根據(jù)相應的標準將其加工為試樣，執(zhí)行試驗操作，檢查其是否符合標準。壓扁試驗需要截取4段管坯，長度為40 mm，然后按照標準文件的規(guī)定進行壓扁試驗，合格標準是壓扁后的試樣不存在裂紋和裂口。

除了以上兩項試驗之外，為了更好地保障焊接工藝質量，可以酌情增加成型試驗和爆破試驗，成型試驗的合格標準是波紋管成型后其焊縫未出現(xiàn)開裂情況，前提是成型長度應在1 m以上。根據(jù)爆破試驗要求，波紋管的最小爆破壓力為設計壓力的4倍以上。

3.2? ? 金屬波紋管膨脹節(jié)用波紋管管坯縱焊縫的工藝評定

在這項工藝評定中，采用的試件最好為板材對接型式，若板厚≥0.5 mm，在標準要求的各個試驗項目中，應特別注意拉伸試驗，最好在原有基礎上添加一項伸長率考察試驗，根據(jù)合格標準，伸長率試驗數(shù)據(jù)不能超出標準規(guī)定的母材伸長率。若板厚≤0.5 mm，同樣可以參照《流體輸送用不銹鋼焊接鋼管》和《金屬管壓扁試驗方法》兩項標準，將橫向彎曲試驗替換為壓扁試驗，用以解決壓模上模制作困難的問題。

在進行拉伸試驗時，按照相應標準對橫向拉伸試樣進行加工并執(zhí)行試驗操作。在進行壓扁試驗時，需要截取4段長度為40 mm的管坯，執(zhí)行壓扁試驗操作，合格標準是壓扁后不存在裂紋或裂口。

3.3? ? 金屬軟管和金屬波紋管膨脹節(jié)中單層波紋管與結構件環(huán)焊縫的工藝評定

對于等厚或不等厚的對接焊縫、插接焊縫、端接焊縫等屬于承壓焊縫范疇的焊接工藝，都應按照對接焊縫標準進行評定。單層波紋管和結構件厚度相同時，大部分都是單層壁厚的波紋管，可以直接按照選定的評定標準開展試驗。若兩者厚度不同，在焊接完成后，需要對厚邊進行適當處理，使其與薄邊保持齊平，然后再進行試驗。拉伸試驗的操作規(guī)程與上述相同。彎曲試驗則需要根據(jù)試驗材料選擇采用橫向或是縱向彎曲試驗。在板厚為0.5 mm以下時，可以采用壓扁試驗替代彎曲試驗。

3.4? ? 金屬波紋管膨脹節(jié)中多層波紋管與結構件環(huán)焊縫的工藝評定

若多層波紋管厚度不足3 mm，則采用不等厚鎖底對接型式的試件開展評定試驗，同時需要對試件的厚邊進行處理，使其與薄邊保持齊平，在此基礎上進行拉伸和縱向彎曲試驗。多層端木材分別按照單層厚度計算覆蓋厚度范圍。對于厚度>3 mm的多層波紋管，采用等厚板對接型式的試件進行拉伸和縱向彎曲試驗，同樣按照單層厚度計算多層端木材的覆蓋厚度范圍。為了確保覆蓋要求得到滿足，可以根據(jù)結構件木材的厚度適當增加一些焊接評定項目。

3.5? ? 金屬軟管波紋管、網(wǎng)套與結構件環(huán)焊縫的工藝評定

在這項工藝評定中，參照實際產(chǎn)品的焊接接頭制作工藝評定試件，或是直接采用實際產(chǎn)品進行評定，對試件的直徑?jīng)]有特別的要求，但其長度必須要在150 mm以上，在焊接完成后直接進行爆破試驗，最小爆破壓力應保持在4倍設計壓力值之上。

3.6? ? 多層波紋管直邊段電阻縫焊縫和手工堆焊封口焊縫的工藝評定

在實際焊接工作中，在完成直邊段電阻縫焊接之后，需要對坡口進行適當處理，之后再進行結構件的焊接。需注意的是，電阻縫焊縫一般會存在剩余，這部分屬于承壓焊縫的范疇，應按照相應標準進行評定。

除了上述內(nèi)容之外，在焊接完成后還需要進行無損檢測，在管坯縱焊縫焊接工藝檢測的過程中，需要針對不同的情況采取不同的方法，如板厚在2 mm以下時，采用PT檢測;板厚在2 mm以上時，采用RT檢測。對于波紋管環(huán)向連接焊縫焊接評定試件，等厚對接焊縫采用RT檢測，不等厚對接焊縫采用PT檢測。

4 結語

綜上所述，在金屬波紋管焊接工藝應用過程中，采用科學的標準對工藝進行評定，可以確保焊接作業(yè)的規(guī)范性，提高金屬軟管和金屬波紋管膨脹節(jié)的焊接質量。

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收稿日期：2020-04-06

作者簡介：劉軍（1971—），男，江蘇鹽城人，工程師，研究方向：機械制造與工藝，焊接技術。