压力管道无损检测和焊接技术实践

2021-04-12

智能城市 2021年3期

（中特检管道工程（北京）有限公司，北京 100020）

1 无损检测技术在压力管道中的应用

1.1 漏磁检测

漏磁检测技术其工作原理是利用磁感线对被检测物进行检测。鉴于大部分压力管道材料是铁磁性材料，管壁薄，采用漏磁检测操作简便。若出现表面质量缺陷问题会在表面形成电磁场，利用电磁信号发生器产生信号再利用滤波技术，放大处理技术获得清楚的缺陷位置和严重程度。漏磁检测可直观发现被检测物体的性能和缺陷，操作简单、成本较低、检测效率高，在压力管道检测中应用最为常见。但技术只能对表面缺陷和性能进行检测，无法再进一步深入检查。

1.2 射线检测

射线检测的工作原理是被检测物体对不同波长的射线其吸收情况不同，利用这一特点进行检测，根据被检测物体不同部位的厚度、密度和成分等，在不同部位透入射线吸入差异较大。差异可在底片记录，对底片进行影像分析，判断被检测物体内部的缺陷大小、类型等。射线检测的应用优势是检测直观简单，但操作复杂，在检测作业时，还可能会对人体的身体健康产生伤害，因此，在应用该技术进行检测时，须采取相应的防范措施。

1.3 超声导波检测

超声检测的工作原理是利用超声波的性质和传播特点，在超声波在介质中传播时形成反射，利用该特点实现对压力管道进行质量检测，检测后利用回波进行缺陷具体位置和原因的分析。利用超声检测技术进行管道检测，可检测宽频带声波，利用超声波接收器在爆管前及时接收信号，再采取相应的防控措施。该技术的优势是操作方便，可实现对厚度大工件的监测，但对管道表面和近表面的缺陷难以检测，对检测人员的要求较高。

现阶段，在超声检测中最常用的导波检测利用的是单一模态的导波，该模态导波在管线传播时衰减小、覆盖面积大，与常规脉冲波相比，可利用中差法超声波逐点检测，导波检测可实现长距离监测，可及时发现焊接接头内部缺陷、检测出管道内和材料内、外表面的质量缺陷。该检测技术的优势是能够实现对管道内大面积腐蚀现象的高速检测。目前国外导波技术已得到了普遍流行，国内对导波检测的研究较晚，但发展比较速度，目前已通过多次仿真试验证明多模态导波技术的完善、导波检测设备的改进可提高该技术检测的效果。

1.4 电磁波检测

电磁波检测是无损检测中较新的一种检测方式，利用脉冲电压推动线圈产生磁场，在压力管道表面形成涡流，使被检测物体质点振动，利用信号接收器采集振动信号，并将这些信号转化为可辨识的特殊信号，采用分析计算的方式完成检测。电磁波检测技术的应用优势是在对质量较轻的渣表面检测时不需特殊处理，不需液体之间的耦合，可降低工作量，提高检测的效率。

1.5 远场涡流检测

涡流检测技术的工作原理是利用穿过式线圈探头进行涡流检测管材的通孔缺陷。在不同磁场强度条件下，铁磁性管材磁导率不同，对磁饱和装置进行设置，可在检测铁磁性材料时设置足够的磁场，可使导磁率与常数保持基本一致，可实现1～500 MHz范围内的铁磁性钢管的涡流检测。在涡流检测时，采用对比试样的方式对涡流仪的灵敏度进行调整，以确保验收的水平和检测结果准确。压力管道的生产环境和构造不同，会对检测信号产生一定干扰，处理好以上问题，可提高该检测技术在压力管道中的检测能力。

1.6 涂层厚度检测

压力管道的涂层厚度是极其重要的工艺参数，采用无损检测技术可检测管道表面的涂层厚度，在选择测量方式时，需考虑涂层的类型、基体材料、被检测工件的尺寸等。涂层厚度需符合规定要求，保证表面无任何明显的裂纹和脱粉等问题。此外，要求涂层颜色符合外观设计标准，保证轮廓清晰、平整。由于压力管道运行环境比较复杂，其材料应具有良好的防火、抗裂等性质，做好涂层厚度检测，及时发现性能存在缺陷的地方并加以改正。

2 压力管道焊接技术的应用

2.1 管道定位

在清理好管道杂质后，应进行组对和定位，定位时确保管道两边内壁齐平，控制错边的量。当两边壁厚不一样时，应进行打磨处理。在连接定位时，固定两边管道并采取相应措施以免出现受热不均而变形的现象。不同的焊接部位均采取同样的焊接方式，要求焊工熟悉焊接工艺和操作流程，再按照规范开展焊接作业。

2.2 试焊技术

在试焊时首先应遵循中间起弧、右侧熄弧的原则，在中间起弧后，先焊接左边再往右侧向上熄灭弧，间隔时间控制在1.5 s左右。焊接后采用管件转动的形式调整好焊接的位置，达到较好的焊接效果。在焊接时应确保坡口两端充分熔合，在定位焊接时采用电弧熔穿定位焊点，焊接时调整好焊条的角度，要求打底层、填充层、盖面层撒部分的焊条角度一致。

2.3 填充层焊接

填充层焊接前须先彻底清除打底层的焊渣，在填充层焊接时遵循两侧慢、中间快的焊运原则，确保填充层焊接的平坦。焊接时应清除该层的夹渣，保证坡口平滑。焊接人员控制好焊条行进的速度和角度，减少施焊电弧，可及时改变熔池温度，有效避免焊道气孔、夹渣现象的出现。

2.4 打底层焊接

在打底层焊接时，焊接人员应采用长弧先预热焊接的部位，当有水滴状的铁水出现时，可适当降低电弧，再灭弧形成第一个熔池座。在第二次起弧时焊工应将电弧定位在坡口内角，按照由下到上的顺序焊接，控制电弧在管壁内，以免引起压力容器管壁背面出现凹陷问题。

2.5 盖面层焊接

在压力容器盖面层焊接时，要求采取和填充层相同的焊接技术，控制焊条摆动的速度，以确保焊接的美观。控制焊缝的余高，盖面层焊接的两端均应超过坡口的2 mm左右。

2.6 封底层焊接

在压力管道盖面层焊接结束后，焊工应再次熔化管道内的焊道并采取封底处理，以保证压力管道内焊接在高度和宽度上保持一致，使管道焊接平稳，使焊接后的外观美观。此外，应在仔细检查管道后及时处理管道上的残渣、气孔、凹陷等质量缺陷。

3 压力管道焊接施工中存在的问题和防范措施

3.1 气孔问题及其防范措施

压力管道焊接时存在气孔现象，首先，应确保焊条的干燥，采取必要的保温措施，以免受潮而影响焊接质量。其次，应严格控制操作流程，避免外界不良气体进入焊缝中，应对压力管道焊口存在缺陷的位置打磨处理，在焊接时采取防风措施。最后，要求管道口保持清洁干燥，避免有铁锈、油污等问题的出现。

3.2 夹渣问题及其防范措施

压力管道焊接夹渣问题是比较常见的质量缺陷，对该问题的解决，首先，应完善工艺参数，采用较大的电流参数，以确保焊接的熔深。其次，不能过度打磨处理，有效除去压力管道表面的熔渣，注意管道接口打平。再次，要求控制焊接时的角度和速度，避免焊接熔深不足而引起夹渣现象。最后，应及时清理管道和焊条的杂质以及焊道上的熔渣，以免杂质进入焊道导致夹渣。

3.3 未焊透问题及其防范措施

焊接施工时须严格按照焊接规范和要求控制坡口的尺寸和钝边厚度，准确调整与控制运条的角度和速度，以保证电弧在正确的方向上。通过以上操作可有效减少未焊透的现象，以确保焊接的质量。

3.4 烧穿问题及其防范措施

首先，在焊接时须确保根焊厚度，避免过度打磨处理，应采用合适的电流。在压力管道热焊时，应适当提高焊接的速度，以免由于温度过高，引起烧穿。其次，在平焊和仰焊时，须控制熔池的温度，可使用短弧焊方式。

3.5 咬边问题及其防范措施

首先，选择小一些的电流参数控制电弧的长度，应保证焊接运条均匀。其次，在金属填充时，应比焊道母材表面稍低，确保盖面焊道轮廓清晰，控制咬边和外观成型。最后，焊缝咬边深度和长度超过标准的部分应使用砂轮打磨处理后再进行补焊。

3.6 裂纹问题及其防范措施

为防止裂纹的出现，首先，在焊接时应避免管件强制扭力，采取降低焊接应力的方式控制因外力因素引起的裂缝现象。其次，避免多次焊接和打磨，减少错边的量，以免在焊缝中心出现裂纹。最后，要求严格控制焊接的温度，采取适当的预热和保温措施避免冷裂纹的出现，还应做好杂质清理工作，以免杂质进入焊缝引起质量缺陷。

4 压力管道表面焊缝的检测

在进行压力管道无损检测前，首先，应对管道表面的焊接缝外观进行检查，要求焊缝外观和焊接接头表面质量成型良好，焊缝宽度每一边均应盖过坡口边缘2 mm左右，角焊缝焊脚高度应符合设计要求，外形应平缓过渡。其次，在检测表面管道焊接接头时，要求接头不能有气孔、裂纹、夹渣、未熔合等质量问题，不锈钢压力管道焊缝表面不能存在咬边现象，其他材料的管道焊缝咬边深度应在0.5 mm以下，且焊缝两边的咬边总长不大于焊缝全长10%。最后，压力管道焊接接头错边应小于壁厚10%，且不大于2 mm。在进行压力管道表面无损检测时，铁磁性的材料管道应优先选择磁粉检测方式，非铁磁性材料的压力管道应优先选择渗透检测方式，存在裂纹倾向的管道焊接接头，进行表面无损检测时，应先焊接冷却一段时间后再进行。