焊接承壓管道的缺陷成因及返修時(shí)的質(zhì)量管控

中圖分類號(hào)：TG44

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2101-5640-8430

[作者簡(jiǎn)介] 王偉，1984 （10），男，漢，天津市大專，無，研究方向：壓力容器和管道的安裝焊接

焊接承壓管道的缺陷成因及返修時(shí)的質(zhì)量管控

王偉

上都發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟，026000

摘要：焊點(diǎn)做為壓力容器或者壓力管道的最脆弱環(huán)節(jié)，每個(gè)焊接點(diǎn)都關(guān)系著整個(gè)容器或者管道運(yùn)行的安全性，因此焊接的質(zhì)量就顯得尤為重要。本文介紹了承壓管道在工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要性;根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量控制的特點(diǎn)，詳細(xì)分析了影響承壓管道焊接質(zhì)量的各方面因素;在實(shí)際工作中，進(jìn)行焊接工作時(shí)遇到的常見缺陷形成的原因進(jìn)行具體情況分析并將實(shí)際工作遇到的缺陷現(xiàn)象進(jìn)行舉例;對(duì)焊接缺陷返修的質(zhì)量控制提出幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：承壓管道，焊接技術(shù)依據(jù)，焊接缺陷成因，返修工藝，質(zhì)量管控

Causes of Defects in Welding Pressure Pipe and Quality Control during Repair

WANG Wei

（Shangdu Power Generation Co.， Ltd， Xilin Gol League， Inner Mongolia， 026000 China）

Abstract：As the most vulnerable part of pressure vessel or pressure pipeline， each welding point is related to the safety of the whole vessel or pipeline operation， so the quality of welding is particularly important.This paper introduces the importance of Pressure-bearing Piping in industrial production; According to the characteristics of product quality control， I analyse the factors affecting the welding quality of pressure pipeline in detail; In the actual work， I analyse the causes of common defects encountered in welding work，I also give some Examples of defects encountered in actual work; This paper puts forward some experience solutions to the quality control of welding defect repair.

Key Words： Pressure pipe; Technical basis for welding; Causes of welding defects; Repair process; Quality control

0 引言

承壓管道是一種帶有較高壓力的設(shè)備，在實(shí)際生活和生產(chǎn)中使用非常廣泛，如制作時(shí)出現(xiàn)質(zhì)量問題，不及時(shí)處理，使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)爆炸風(fēng)險(xiǎn)，如果發(fā)生爆炸，勢(shì)必會(huì)造成巨額的財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重的還會(huì)出現(xiàn)人員受傷乃至死亡。為了避免安全事故的發(fā)生，國家一直對(duì)承壓管道的安全監(jiān)察工作十分重視，制定并頒布了相關(guān)的規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)和條例法規(guī)，對(duì)承壓管道的產(chǎn)品生產(chǎn)制作和運(yùn)行工作進(jìn)行規(guī)范管理。

1 影響承壓管道焊接質(zhì)量的因素和焊接中常見缺陷

1.1 影響承壓管道焊接質(zhì)量的因素

在承壓管道實(shí)際焊接安裝和檢修過程中，經(jīng)常會(huì)遇到焊縫在做金相檢測(cè)時(shí)，出現(xiàn)焊接質(zhì)量不合格的情況，為了改善這一情況，對(duì)其進(jìn)行了深入地研究和分析^[1]，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生缺陷造成質(zhì)量問題的原因主要有焊接工件母材的質(zhì)量、焊接時(shí)所選材料的性能、現(xiàn)場(chǎng)施焊與所制定焊接工藝評(píng)定之間的誤差、工件定位組裝時(shí)的誤差、施焊焊工的技術(shù)水平和工作狀態(tài)、執(zhí)行焊接工藝方案和焊接質(zhì)量管控的嚴(yán)謹(jǐn)性等諸多因素。

1.2 焊接中常見缺陷及其產(chǎn)生原因

承壓管道在施工焊接過程中常見的缺陷有焊縫尺寸不符合要求、弧坑、咬邊、焊瘤、氣孔、裂紋、夾渣、未焊透和未熔合等，要想減少和避免這些缺陷的產(chǎn)生，我們就要清楚地了解這些缺陷的形態(tài)及其產(chǎn)生地原因^[2]，如下所述：

1.2.1 焊縫尺寸不符合要求

焊縫尺寸不符合工藝要求，會(huì)出現(xiàn)焊縫表面高低不平，寬度、紋路和邊緣過渡不均勻、不圓滑，余高超標(biāo)等現(xiàn)象。造成這一現(xiàn)象的主要原因是：焊前，焊件裝配間隙不均勻和坡口磨制不當(dāng);施焊時(shí)，焊接電流過大或過小、焊條角度不合適、運(yùn)條速度或手法不當(dāng)。

1.2.2 弧坑

焊接收弧時(shí)沒有把焊道熔池填，熔池凝固后焊道尾部留下的低于焊道表面的凹坑即為弧坑。它產(chǎn)生原因如下：焊接電流過大，收弧過快，沒有用熔覆金屬將熔池填滿;在焊縫表面隨意引弧，擦傷焊縫表面留下了凹坑。

1.2.3 咬邊

焊縫兩邊和母材金屬在電弧的作用下熔化后，熔化的金屬?zèng)]有將交界處填滿而出現(xiàn)了的凹槽即為咬邊，這是由于焊接時(shí)，選用的電流和焊接速度不匹配，運(yùn)條角度或電弧長(zhǎng)度不當(dāng)引起的。具體咬邊缺陷如圖1所示。

1.2.4 焊瘤

超出焊縫內(nèi)、外表面凸起產(chǎn)生的金屬瘤即為焊瘤。焊瘤的產(chǎn)生是由于焊接時(shí)，操作手法和運(yùn)條擺動(dòng)方法不當(dāng)，焊接工藝參數(shù)選用不合適，熔化的焊縫金屬溫度高、凝固慢，逸出焊道所致。

1.2.5 氣孔

焊縫金屬中存在的有一定形狀的孔穴即為氣孔。氣孔主要是由于焊前，焊材受潮銹蝕，焊件打磨不干凈;焊接時(shí)，熔池由于溫度太高產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象，使氣體不能排除，以及焊接電弧太長(zhǎng)，焊接速度快，焊接電流小，氫氣、氮?dú)夂鸵谎趸嫉葰怏w沒有從熔池逸出造成的。實(shí)際工作的氣孔缺陷如圖2所示。

1.2.6 裂紋

裂紋的產(chǎn)生是在焊縫局部，因應(yīng)力和其他因素的作用，使金屬晶間結(jié)合遭到破壞，形成新的界面而產(chǎn)生的間隙。究其產(chǎn)生的原因有沒有選用合適的焊接規(guī)范，強(qiáng)制對(duì)口，拘束力太大，焊前預(yù)熱溫度不當(dāng)，焊接熔池冷卻太快，結(jié)晶時(shí)出現(xiàn)偏析現(xiàn)象和焊后沒有及時(shí)熱處理等，具體裂紋缺陷如圖3所示。

1.2.7 未熔合與未焊透

焊件金屬母材層道間或坡口與焊層間出現(xiàn)的熔化不完全現(xiàn)象叫做未熔合或未焊透。產(chǎn)生未熔合或未焊透主要原因是焊接規(guī)范選用不正確，如焊前，坡口角度、對(duì)口間隙、鈍邊磨制不合適;焊接時(shí)，焊接電流使用不當(dāng)?shù)?，焊接手法不正確，焊接速度太快、運(yùn)條角度和擺動(dòng)不當(dāng)，以及焊口和焊道層間沒有清理干凈，影響了熔覆金屬之間的熔合。

1.2.8 夾渣

焊縫中，夾雜的異物或焊條藥皮熔渣即為夾渣。其產(chǎn)生的原因有：焊前，坡口角度制作不當(dāng);在焊接時(shí)，焊縫層道間未清理干凈，所選用的焊接電流和運(yùn)條手法不正確，熔池中熔覆金屬熔化的不充分，熔渣未浮出熔池被表面，而是被包裹在冷卻的熔池金屬里殘留在了焊縫中^[3];以及氬弧焊時(shí)，由于施焊參數(shù)和手法不熟練所造成的夾鎢等。

2 焊縫焊后返修的質(zhì)量管控

焊縫焊后返修后的質(zhì)量管控需要班組內(nèi)部建立一個(gè)科學(xué)有效的焊接質(zhì)量管理控制體系，對(duì)缺陷類型和產(chǎn)生的原因進(jìn)行細(xì)致的分析，找出問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從返修方案制定，工藝執(zhí)行，文件類方案的編寫等方面入手，建立一個(gè)高質(zhì)量的工作循環(huán)，使焊縫返修的質(zhì)量符合工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.1 建立完善的焊接質(zhì)量管理體系

先要把返修工藝體系這一重要控制環(huán)節(jié)制定完善，體系中應(yīng)對(duì)焊縫缺陷返修工藝的制定和程序的執(zhí)行都該有比較確切的標(biāo)準(zhǔn)^[4]。再依據(jù)相關(guān)規(guī)定和生產(chǎn)情況，編寫出焊縫缺陷返修所需的工藝方案和執(zhí)行措施。如果不按工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行或執(zhí)行不嚴(yán)格，對(duì)同一缺陷位置的修補(bǔ)次數(shù)超出工藝標(biāo)準(zhǔn)， 將會(huì)致使焊縫和其周圍的金屬組織出現(xiàn)較大差異，這對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中承受較大壓力的管道來說是存在很大安全隱患的。

最后，對(duì)同一缺陷位置的修補(bǔ)次數(shù)一般不允許超過 2次。嚴(yán)格控制焊接工藝減少返修次數(shù)是提高焊縫返修質(zhì)量的有效手段，對(duì)焊縫缺陷的返修必須制定可靠的工藝措施，并經(jīng)專業(yè)技術(shù)管理人員審核批準(zhǔn)后才能實(shí)施。

2.2 對(duì)焊接缺陷進(jìn)行分析

形成焊接缺陷的原因和種類很多，應(yīng)對(duì)焊接缺陷有針對(duì)性的進(jìn)行詳細(xì)分析，找出產(chǎn)生的缺陷關(guān)鍵環(huán)節(jié)和產(chǎn)生的原因，以便于制定準(zhǔn)確的返修工藝。

2.3焊接缺陷返修方案的制訂與編寫

制訂編寫焊接缺陷返修工藝方案是返修工作中至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)該有切實(shí)可行的詳細(xì)、具體和準(zhǔn)確步的驟。返修方案的內(nèi)容主要包括：焊接缺陷出現(xiàn)的環(huán)節(jié)、形成的原因、解決方法、具體的返修工藝步驟以及返修后的金相檢驗(yàn)等。

（1）根據(jù)缺陷的種類和在焊縫中的位置找出原因并制定出返修方案。

（2） 返修施焊方法和材料的選擇，常用的焊接缺陷返修選擇操作方便和適應(yīng)性強(qiáng)的手工焊進(jìn)行，焊接材料要根據(jù)所返修焊件材質(zhì)的性質(zhì)選擇。在返修時(shí)可以進(jìn)行預(yù)熱和熱處理的焊口，較常選用與工件母材元素相同或臨近的焊材，對(duì)預(yù)熱和熱處理都不方便的焊口，要選用高韌性的焊材施焊。

（3） 返修方案的實(shí)施過程：厚壁管可先采用碳弧氣刨挖到缺陷部位，再用角磨機(jī)將缺陷清除干凈，并打磨出合適的尺寸和深度的坡口，薄壁管則可直接使用角磨機(jī)操作。在滿足便于施焊的情況下，坡口磨的越小越好^[5]。如果有多處缺陷，大小和深淺相仿且比較臨近，可以磨制一個(gè)深淺和形狀均勻的大坡口，以減少分開返修所產(chǎn)生多次焊接應(yīng)力的不利影響。

（4）返修施焊時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行工藝方案，控制好施焊手法，在滿足焊接質(zhì)量情況下，要盡可能使用小一點(diǎn)的電流施焊來減少焊接熱影響區(qū)和應(yīng)力變形^[6]，按要求控制好層道間溫度，將層道間熔渣清除干凈，修復(fù)完成后，需要進(jìn)行熱處理的焊縫需重新進(jìn)行熱處理，并進(jìn)行金相檢測(cè)，以確保焊縫返修質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上訴述，施焊中能否保證焊縫不出現(xiàn)缺陷主要與所選材料質(zhì)量及焊接工藝規(guī)范息息相關(guān)，另外，施焊人員的責(zé)任心和技術(shù)水平、焊前準(zhǔn)備工作是否到位、作業(yè)場(chǎng)所的環(huán)境等都會(huì)直接影響焊接質(zhì)量，出現(xiàn)焊接缺陷。因此，在施焊前，必須要制定出正確的焊接工藝方案，并做好相關(guān)準(zhǔn)備工作;在焊接過程中要嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝規(guī)范，選定好合適的施焊工藝參數(shù)施焊。焊后做好質(zhì)量檢測(cè)，出現(xiàn)缺陷的，嚴(yán)格執(zhí)行返修工藝，就可以使承壓管道避免在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)質(zhì)量安全事故。

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