输气管道焊接质量检验探讨

2022-09-03黄俊岑

大科技 2022年35期

黄俊岑

（重庆燃气设计研究院有限责任公司，重庆 400000）

0 引言

目前，对于使用和进一步发展燃气管道焊接技术，对国民经济的发展和人民群众的日常生活都有重要意义。按照焊接规章制度，严格控制焊接工艺和设备，提高焊工素质，这是对于燃气管道整体质量安全的重要保障，有效避免了质量问题的出现。因此，必须重视管道焊接施工各环节的质量控制，确保燃气运输管道的安全。

1 燃气管道焊接质量控制概述

按照我国《城镇燃气输配工程施工及验收规范》（CJJ 33—2005）的相关要求，燃气管道的效率很大程度上取决于焊接工艺的质量控制。其中影响因素很多，包括焊接人员能力、设备、材料、工艺、现场环境等等，所以这是一个系统工程。在施工过程中，要注意从不同方面的控制因素，避免一些意想不到的因素，如恶劣天气、地震等因素。燃气管道可分为地下和地上两种。其中，在施工过程中更容易焊接地面燃气管道，更方便焊工进行各种准备和维修工作。相应地，地上输气管道和地下输气管道具有不同的安全保障，地表输气管道易发生腐蚀、外力物理损伤等问题，焊接要求更精细，地下输气管道不易受到外部冲击，同时它具有良好的辅助防御机制。

2 输气管道焊接存在的缺陷

2.1 焊接裂纹引起的缺陷

裂纹是焊接过程中的一种严重缺陷，焊缝裂纹表明在焊接过程中破坏了焊缝间原子结合的作用，使焊接接头形成了新的界面。根据焊接时开孔的大小，焊接裂纹可分为宏观裂纹、微观裂纹和极细裂纹，其中宏观裂纹是只能从下面看到的裂纹，微观裂纹是只能从下面看到的裂纹。后者只有用超精密显微镜才能看到，根据裂纹出现的温度可分为热裂纹和冷裂纹。同时，根据开裂机理的不同可分为板材断裂、应力腐蚀开裂和其他形式的开裂。焊接过程中的裂纹，尤其是冷裂纹对焊接性能有严重性的影响，这个问题在压力容器失效事故中最为显著。

2.2 气孔现象及其原因

当焊缝过渡到熔融时，由在熔池凝固之前未被去除的内源性和外源性气体形成的孔隙是多孔的。它直接导致金属接头面积减小，降低了载荷作用下的焊缝强度，这种现象尤其发生在电弧焊中。造成此类质量缺陷的主要原因是熔池温度低、析出金属转移过多、输送角度不当、焊缝不干净和焊接速度过快导致，图1 为气孔缺陷。

图1 气孔缺陷

2.3 夹渣现象及原因

焊渣间隙是焊缝中残留的焊渣或其他非金属化合物，其形状通常是不规则的，它们很容易在坡口边缘形成并突然改变焊缝的形状。夹渣的主要原因是运输不当，熔池内组分分离不明确；焊缝或坡口上的油脂、污垢和锈迹清理不当，尤其是多层焊时；熔池温度低，焊接速度过快，电弧过长或极性不正确所导致。

2.4 未完全焊透的现象及原因

未完全焊透代表焊接时接头根部未完全熔透的现象，这类缺陷不仅降低了焊接接头的力学性能，而且在未完全熔透的孔和端部产生应力点，往往造成后期加载裂纹，造成这种情况的原因通常是：凹槽圆角边缘之间的间隙太小；焊接电流过低或速度过快；凹槽角度小；条带角度不对等导致，图2 为未完全焊透缺陷。

图2 未完全焊透缺陷

2.5 焊瘤现象及原因

焊瘤是在焊接过程中金属流到未充分加热的母材上，在母材上堆积的情况。这种缺陷使焊缝难看，立焊时常在有焊缝的部位观察到熔渣和未焊透。管内焊缝除了降低强度外，还降低了管内有效截面。造成焊瘤的主要原因是熔池温度高，在铁水的影响下缓慢下坠硬化形成焊瘤；在进行坡口立焊时，若操作角度不对，也会形成焊瘤。

3 焊接质量检验控制关键分析

3.1 焊前检查

焊接前的准备工作主要控制在人员配置、机械设备、焊接材料、焊接方法、焊接环境、焊接过程检查6 个方面。

3.1.1 人员焊接能力检验

人员的检验主要是为了验证焊工资格而设定的。一般来说，必须确保焊工资格证书有效，并且焊工资格证书的类型与具体工作相对应。

3.1.2 焊接设备的检查

焊接设备的检测主要包括以下几个方面：焊接设备的种类、电源的极性是否与焊接工艺相对应、焊枪、电缆、气路、其他焊接附件、安全设备，为用于焊接等工艺准备充分。

3.1.3 原材料控制

焊接材料的质量对焊缝的质量有很大的影响。焊材检测主要包括对焊缝母材、焊条、焊剂、保护气、焊条等的质量控制，确保原材料符合证书和国家标准，在检测过程中不损坏包装，确保质量有效性[1]。

3.1.4 检查焊接方法

广泛使用的焊接方法有电弧焊（电弧焊包括电极电弧焊、水下电弧焊、钨极气体保护焊等）、电阻焊、钎焊等。焊接方法是直接影响焊接质量的重要因素的选择根据焊接工艺的要求选择焊接方法是保证焊接质量的重要工具。

3.1.5 检查焊接环境

焊接环境对焊接质量的影响不容忽视：焊接现场会出现环境温度、湿度、风雨等不利因素，确保采取必要的预防措施。在下列情况下必须停止焊接过程：进行弧焊焊接工作时风速大于等于8m/s；气体保护焊时风速不超过2m/s；相对湿度不大于90%，弱氢电极弧焊风速不大于5m/s；下雨或下雪天气等。

3.1.6 检查焊接工艺

为了正确地按照焊接工艺手册中的焊接参数进行焊接，需要经常增加焊接工艺的质量控制程序，焊接过程的质量控制通常由专职的质检员进行。

3.2 焊接时的检查

3.2.1 焊接缺陷

特别是在做多层焊时，要确保各层焊缝之间没有裂纹、气孔、夹渣等缺陷，并及时消除缺陷。

3.2.2 焊接工艺

焊接工艺是否严格按照焊接工艺手册的要求进行，包括焊接工艺、焊接材料、焊接性能、焊接变形和温度控制。

3.2.3 焊接设备

在焊接过程中，焊接设备必须正常工作，例如在焊接过程中必须使用冷却装置、送丝机等。

3.3 焊后质量控制

3.3.1 外观检查

包括以下3 个方面：①检查焊缝表面咬边、夹渣、气孔、裂纹等，这些缺陷可以用肉眼或低级放大镜观察到。②检查测量误差，例如焊缝高度、焊缝、压痕、错位等过大，用尺子测量焊缝。③检查焊缝变形情况。

3.3.2 检查密封性

常用的气密性试验方法有液体泄漏试验、气密试验、氨气试验、煤油泄漏试验、氦气试验和真空箱试验：①液体泄漏检测主要用于检查非加压罐、管道和设备。②气密性试验原理。在密闭容器中用远低于容器工作压力的压缩空气，用肥皂水覆盖焊缝外侧。当由于压力而引入压缩空气时，容器内部和外部的区别在于肥皂水，会形成气泡。

3.3.3 强度测试

强度试验分为水压强度试验和气压强度试验两种，液压强度的测验压力高达设计压力的1.5 倍[2]。

4 输气管道焊接问题的预防对策

4.1 避免冷热裂纹

避免热裂纹的主要方法是在焊接过程中降低应力，这就要求焊工严格遵守焊接工艺流程的相关规则。在焊接金属材料之前，需要仔细分析焊接工艺，选择最合适的一种。此外，金属材料的焊工必须严格控制工艺参数，并充分控制焊后的冷却速度。为减少焊接时裂纹的发生，可采用小电流方法对金属材料进行多层瞬态焊接；冷裂控制方法：首先要合理选择焊条，清理槽内油分和水分。其次是防止焊材受潮，遵守焊材储存规定，按有关规定选用焊材。最后，相应地调整焊缝的张力和刚度。调节方法是减少焊接接头中的氢含量以降低内应力，采用淬硬组织回火的方法，在焊接过程中执行和应用合理的程序，对金属材料使用分段焊接工艺[3]。

4.2 气孔的预防措施

电极尖端的涂层熔化不好，保护性差，容易形成气孔。也很容易产生毛孔。因此，有必要加强对焊接面的清理。根据生产情况，选用耐蚀性低的焊条，如耐蚀性低的氢焊条和耐蚀性好的氧化铁焊条，选用耐蚀性好的焊条，因为它们不影响焊缝的强度。电阻可选，不易产生气孔，建议采用直流反馈方式进行焊接，有效防止气孔的形成[4]。