浅谈长输管道焊接工艺和焊接质量的控制

韩杰

（胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司，山东 东营 257000）

1 长输管道手工下向焊工艺的特点

笔者根据各类管道焊接工艺在工程建设中的应用情况分析认为，通常情况下长输管道的焊接还是以手工下向焊结合半自动焊工艺为主，如果工程条件良好，则可以考虑采用双联管焊接工艺进行建设施工。如果施工地形局限较多，应用自动焊工艺或半自动焊设备及工艺难度非常大时，则手工焊接工艺会因为其焊钳设备小且操作方便灵活而适用。

下向焊工艺是从上世纪六十年代中期开始发展起来的一种手工电弧焊焊接工艺方法，它是在管道水平放置固定不动的情况下，焊接热源从顶部中心开始垂直向下焊接，一直到底部中心，目前在油气长输管线施工中被广泛使用。下向焊焊接工艺采用纤维素下向焊焊条，这种焊条以其独特的药皮配方设计，与传统的由下向上施焊方法相比，该工艺的优点主要表现在焊接速度快，生产效率高、纤维素焊条焊接的焊缝根部成形饱满、电弧吹力大、穿透均匀、焊道背面成形美观、抗风能力强、焊接材料消耗小和合格率高等几个重要方面。

为确保下向焊工艺的质量，焊接组对前应将坡口及其内外侧表面不小于25mm区域范围内的油、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，并对坡口进行修磨，使坡口角度及钝边等符合设计参数和焊接工艺要求。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。

2 长输管道焊接常见质量缺陷及影响因素

长输管道焊接常见质量缺陷有：

（1）夹渣：夹渣分单个的与条状的两类。有的外形不规则，也有的呈球状，他们都是焊缝金属中残留的外来固体物质。用药芯焊丝焊接时会产生一层溶渣覆盖于焊缝表面，当溶渣在熔融的焊缝金属中来不及浮出表面而停留在金属内时，就形成夹渣。这些夹渣削弱了焊缝，并且可能成为一种裂纹源。造成此缺陷的影响因素有：前层的焊道清渣不干净；不稳定的运条速度；不适当的焊丝角度，使熔渣流到电弧前面；摆动幅度太宽；运条速度太慢，使熔池处在电弧前面；电流控制得太低等。

（2）气孔：气孔一般呈圆形或椭圆形，内壁洁净光滑。气孔可以在焊缝内部，也可以穿透到焊缝表面，或者两种都有。当从凹坑部分释放出来的气体，受到半熔融熔渣的抑制，被封闭与熔渣与熔融金属间，造成熔融金属的下凹，当金属凝固时，即成气沟。造成此缺陷的影响因素有：用于保护电弧及熔池的保护气体流量不够；保护气体混有杂质或受潮；焊接电流过大，或电弧电压过太高；焊丝干伸长度过长；母材或焊丝表面有锈、油脂、湿气或脏物；母材中的杂质含量过高等。

（3）裂纹：对焊接接头质量影响最大的是裂纹，裂纹的产生可以由不适当的焊接工艺、焊工技术或材料所致。按照裂纹发生的时间可划分为冷裂纹与热裂纹两种，这些裂纹可以垂直或平行于焊缝。横向裂纹垂直于焊缝轴线，是纵向收缩应力作用所引起的；纵向裂纹常常发生于高的接头拘束及高的冷却速度条件下。

（4）未熔合和未焊透：未熔合发生在焊道之间或焊道与母材之间，通常是因为被焊部位未能完全熔化结合或液态金属流动不充分所造成的。造成此缺陷的影响因素有：焊接电流太小或电弧电压太高；运条速度不当，过快则易使熔融金属跟不上，过慢则易使熔融金属往前淌，减小熔深；焊炬角度不合适，焊丝未对准；坡口宽、摆动弧度过大，两侧停留时间不够；坡口角度狭小；坡口内焊道突起过高等。

（5）咬边和焊瘤：当焊接条件选择不当，或操作手法不合适，就可能造成咬边或焊瘤。一般讲，焊接速度过快，容易产生咬边。当焊接速度过慢，容易产生焊瘤。

3 长输管道焊接质量的控制策略

我们都知道，决定长输管道使用寿命有三个关键要素分别是：管道材料的防腐质量、管道的焊接质量以及管道所处地段的外部环境，其中最为关键的就是管道的焊接质量。细节决定于成败，长输管道的焊接尤为重要。那么如何能够在施工当中减少焊接质量缺陷呢？针对长输管道焊接施工中常见的质量缺陷，归纳以下几个方面的控制策略，仅供参考。

3.1 夹渣缺陷：仔细清理前一焊道的熔渣，特别是沿焊道的两侧；采用均匀的运条速度；增加焊炬的倾斜角，避免熔渣流到电弧前面；使用较窄的摆幅；提高运条速度，以便使电弧位于熔池的前面；提高电流设定值。

3.2 气孔缺陷：增加保护气体流量，在无风时，流量为20～25L/Min；采取防风措施，防止穿堂风。在室外焊接，气体保护焊时当风速超过2m/s时，要设置防风措施；增加去除气体中湿气的装置，及保证气体纯度；调整至合适的焊接电流或电弧电压，或调整送丝速度；缩短干身长度或调整焊炬角度，清理喷嘴内附着的飞溅物，改善气体保护；减慢运条速度；清理母材或焊丝表面。

3.3 裂纹缺陷：长输管道焊接裂纹存在两种情况，即冷裂纹和热裂纹，情况不同控制策略就不同。热裂纹采取预热，以降低收缩应力；使用清洁的或未被污染的保护气体；增加焊道的横截面；采用杂质元素含量很低的母材；使用含Mn量高的焊丝，提高焊丝的Mn/S之比。冷裂纹则要选用合适的焊接线能量，增加焊道的横截面尺寸；降低间隙宽度；预热，必要时可采用后热或缓冷措施，以降低冷却速度；填满弧坑；选用扩散氢含量少的焊丝及按焊条说明书要求烘干焊条；避免强力组对焊口等。

3.4 未熔合和未焊透缺陷：选择合适的电流、电压及焊接速度，以保证有足够的熔深；焊炬要尽量垂直坡口面，焊丝要对准前层焊道的缝边；不要摆动过宽，在两侧要充分停留；调整坡口角度，钝边大小、根部间隙；用砂轮等工具打磨掉焊道过高凸起部分。

3.5 咬边和焊瘤缺陷：这方面的问题主要是通过调整焊接电流和焊接速度，在平角焊时控制喷嘴角度及焊丝对准的位置绝对精确即可避免问题的出现。

结语

总而言之，为了能够更有效地对长输管道焊接工艺和焊接质量加以控制，本文主要针对以上几方面的问题展开了较为系统和全面的论述，并根据实际情况提出了几点相关的控制策略，旨在能够在理论方面与大家进行探讨。

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