长输管道焊接施工中常见的问题探讨

长输管道焊接施工中常见的问题探讨

摘要：焊接过程的质量管理对保证长输管道工程的安装起着重要的作用。为此，控制长输管道工程中的焊接质量是管道安装质量控制的关键。本文主要结合焊接工艺及实践。并分析了长输管线环焊缝焊接缺陷的产生原因,并且提出了应当采取的防止措施。

关键词：长输管道；焊接；质量缺陷；处理措施

1长输管线焊接常用焊接方法

长输管线常用焊接方法有焊条电弧焊、自保护药芯焊丝半自动焊、熔化极气体保护焊(STT半自动焊和CRC全自动焊)等3种方式。例如“西气东输”二线工程在西段地区因地势比较平坦采用CRC全自动焊施工较多。在地形复杂的地区(如水网、丘陵、山地等)多采用焊条电弧焊和半自动焊方法施工。

2 油气管道焊接工艺规程

油气长输管道壁厚一般都大于等于8mm，采用多层焊接。打底和填充盖面通常采用两种焊接工艺，目前应用最广的就是纤维素焊条下向焊打底+半自动药芯焊丝自保护下向焊填充盖面，所用钢管由高碳钢制作，钢级在X60以上，西气东输二线工程更是在全国第一次采用X80钢。

3 焊道存在的质量缺陷问题分析

焊接质量缺陷的种类很多，在不同的标准中也有不同的分类方法。在此将长输管道施工与焊道检测方式紧密结合，列出在实际焊接过程中出现较为频繁的五种质量缺陷。

3.1咬边

咬边即通常所说的焊道咬肉，主要是由于在焊接过程中熔敷金属未能盖住母材的坡口，在焊道边缘留下的低于母材的缺口。浅短的咬边可以不作处理，但过深的咬边会对焊道力学性能产生严重的影响。

咬边将减少母材的有效截面积，在咬边处引起应力集中，降低接头强度，特别是低合金高强钢的焊接，另外咬边的边缘组织被淬硬，易引起裂纹。

预防措施：①调整好焊接参数，避免电流太大、电弧过长、电弧力不集中而导致熔池熔敷不到位；②调整焊条或焊丝的倾斜角度，以防出现偏吹等情况；③操作手法要稳，运条的摆动要到位。

3.2夹渣

夹渣是指焊缝中存在的熔渣、铁锈或其他物质，在焊道根部、层间均可能存在，最常见的就是层间夹渣。夹渣形状不同，大小不一，其中危害最大的就是呈尖锐形的夹渣，影响焊道的塑性，尤其是在焊道受拉应力时产生严重的应力集中。

预防措施：①多层焊时，焊丝、焊条等产生的熔渣要清理干净，避免熔渣埋入焊道；②避免焊接电流较小，导致熔渣不能充分融化而浮出熔池；③如果坡口太小或上层焊道与坡口间形成了夹角，熔渣因不能充分融化而浮出熔池。

3.3 未焊透

在长输管线焊接施工中，主要用于根焊的焊接方法是焊条电弧焊和STT半自动焊。未焊透产生的主要原因有：根部间隙过小、钝边过大、坡口角度偏小、焊接电流过

小、焊接速度过快、操作时焊条或焊丝偏离坡口中心线或焊条角度不正确等。

3.4未熔合

未熔合在长输管线焊接中主要分为侧壁未熔合和层间未熔合二种。侧壁未熔合是由于焊丝摆动不到位或者摆动虽然到位，但焊丝停留时间短，且未使坡口两侧完全熔化而造成的。层间未熔合主要是由于焊接电流过小或焊接速度过快而造成的。

如CRC全自动焊工艺在焊接φ1 219 mm×l8.4 rnln的X80钢管时，热焊施工时焊接速度应保持在1.3～1.4m／min。填充焊、盖面焊在0.4～0.5 m／min时，就不容易产生未熔合缺陷。

图1 CRC全自动焊时易产生侧壁未熔台的部位

CRC全自动焊时主要容易产生侧壁未熔合。往往在热焊完成后的第一遍填充焊时最容易产生侧壁未熔合(图1)。其主要原因是焊缝坡口角度发生了变化，使得坡口面受到的热量减少，以致于坡口面的熔化量减少而产生侧壁未熔合缺陷。

除此之外，CRC焊时在层与层之间还会产生层间未熔合，特别是在第一次填充焊时。因CRC焊是前后配臵的双焊枪同时焊接，在二层填充金属之间容易出现层间未熔合，如图2所示。产生的原因主要有焊枪参数未调整好以及在操作过程中焊接速度过快等。

图2 CRC全自动焊时易产生层间未熔台的部位

3.5气孔

气孔一般是由于熔池中的气体在熔化金属凝固时没有逸出所形成的。其形式有条形气孔、密集气孔、球形气孔、柱状气孔等。气孔缺陷中除了一些深度很深的柱孔和面积很大的圆形气孔外，其他气孔的危害性都较小，甚至还有止裂倾向。预防措施：

①施焊前，焊材、坡口要清理干净，不能有铁锈、油污等，同时要避免焊材受潮；

②调整好焊接电压、电流；③焊接速度不要太快；④气体保护焊时保护气流量不能过大或过小。

3.6 裂纹

裂纹是焊接中危害性最大的一种缺陷，主要有结晶裂纹、液化裂纹、延迟裂纹，由于其有延伸性，在焊道存在内应力的情况下裂纹会一直延伸扩展，直至焊道破坏为止。

因此在长输管道的施工中，裂纹缺陷是不允许存在的，通常也不允许返修，必须割口重焊。在管道施工中，裂纹的产生基本都是由于工艺规程执行不到位、外部应力太大等情况造成的。

预防措施：①选用抗裂性好的钢材制作钢管，合理选择焊接材料及烘干，严格按

照焊接工艺评定的要求施工，以确保焊缝的组织结构塑性和韧性；②严格按照工艺要求进行预热，冬季施t时应采取保温措施，必要时进行热处理或焊后加热；③严格控制组对应力，尽量不使用外对口器进行强制组对。尤其是在管道进行连死头时，切不可采用千斤顶、吊管机上提、挖掘机下压等来调节对口间隙的强力组对方式。

4 焊道缺陷的返修处理

焊接工序完成后，施丁机组进行焊缝外观的自检，合格后向检测公司进行无损检测申请(检测方式是X射线检测和超声波检测)。检测完成后，合格的焊口进行防腐补口处理，不合格的焊口进行返修处理。返修方法是按照射线检测底片位臵在焊道上进行标记，然后采用角向磨光机将焊缝打开，找到缺陷后磨除，然后补焊。

5 焊接缺陷处理措施

针对长输管线焊接施工中容易产生的焊接缺陷。在焊接操作时应当注意以下事项：

5.1组对前应将坡口两侧母材各不小于25 mm宽的范围内的油污、铁锈、油漆及毛刺等清理干净。

5.2填充焊若采用自保护药芯焊丝半自动焊时，根焊道厚度要保持在3～4 mm,可防止半自动焊接时烧穿的可能性。

5.3 采用自保护药芯焊丝半自动焊进行填充焊时，每层焊接结束后要清理干净熔渣、飞溅及表面缺陷等。将焊道打磨成两侧稍高，中间略低的形状，可防止夹渣的产生。另外。在焊接时焊丝的伸出长不要过长，这样可以防止产生气孔。

5.4 CRC全自动焊接时，应随时注意轨道是否松动，尽量保证焊枪对准焊缝中心，以减小侧壁未熔合的可能性；填充焊时，注意观察坡口两侧的熔合情况，随时进行调整；在立焊位臵焊接时。要调整好焊接速度，以防止产生层间未熔合。

5.5 在进行气体保护焊时。一定要注意风速对焊接质量的影响。特别要防止侧向风吹向焊接区，焊接时最好采用防风棚进行防护。

5.6 焊接环境的要求:在雨雪天气、大气相对湿度>90％、自然环境温度低于5℃时，若无有效的防护措施，不应施焊。

6 管道焊接质量检验方法

油气长输管道运行压力较高，为确保管道使用寿命和运行安全，必须对焊道的施工质量进行检验，以确保管道不会在运行中泄露、爆裂等导致输送介质外泄，造成经济损失和环境污染。

在管道焊接、无损检测完成后，管道质量的最后一道检验工序就是压力试验。试压一般分段进行，按照最低点压力不超过管道屈服强度的90％，最高点压力达到设计压力的要求进行试压分段。

由于长输管道输送压力都比较高，通常为安全起见，试压介质采用洁净水。水压试验时进行强度试验和严密性试验。输气管道按照地区等级不同强度试验压力也不同，一般四级地区要求达到设计压力的1.5倍。输油管道要求强度试压压力达到设计压力的1.25倍。

7 焊接质量总体控制

质量控制因素主要可以归纳为：(1)人员设备因素；(2)材料因素；(3)环境因素；(4)工艺因素。由于管道施工前的焊接工艺都经过严格制订，并通过了多种检验手段的检定，因此施工中产生的质量问题一般都是由前三个方面导致的。

7.1施工人员的控制

在任何施工质量控制过程中“人”是第一要素，在焊接质量控制中也同样如此。从事压力管道受压元件焊接的焊工，必须通过基本知识和操作技能考试合格后，取

得质量技术监督部门颁发的焊工合格证，而且在有效期内才能进行相应项目的焊接工作。

施工企业必须与焊工签订劳动合同。坚决杜绝无证人员从事焊接工作。焊接机

组所有人员都磐须围绕保证焊接质量这个中心，尽心、尽责、尽力做好本岗位工作。另外，质检员要起到严格把关的作用。及时发现问题，及时给予纠正，及时反馈质量信息，防止不合格品发生。

7.2 材料因素

焊接材料是影响焊接质量的关键因素。如某公司在某输气管道的施工中，由于材料员不负责，误将已受潮的半自动焊丝发于施工机组使用，导致该机组在当日焊接中连续地在热焊层发现气孔。幸好机组质检员及时发现，检查填充焊工的焊丝时发现问题，才未造成大的质量事故。

7.3 焊接环境控制

焊接环境是影响焊接质量的关键。当施焊环境出现下列任何一种情况，且无有效防护措施时，禁止施焊。①雨雪天气；②气体保护焊，风速大于2m／s；③大气相对湿度大干90％：④低氢型焊条电弧焊，风速大于5m／s；⑤酸性焊条电弧焊，风速大于8m／s；⑥自保护药芯焊丝半自动焊，风速大于8m／s；⑦环境温度低于焊接工艺规程中规定的温度。

8 结语

在长输管线焊接施工中应严格按照焊接工艺规程进行。在平、立、仰焊位臵焊接时，所用焊接工艺参数都应有所不同，特别是焊接电流和焊接速度；要注意观察熔池形状和流动状态,以及坡口两侧的熔合情况。只有在焊接施工中随时注意以上问题，才能有效地减少焊接缺陷的出现,才能切实保证焊接施工的质量。

参考文献：

[1]刘光云.STT焊接工艺参数对根焊质量的影响[J].焊接技术,2010.39(5):56—58．