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壓力管道工程焊接技術與質量控制的探討

壓力管道在安裝過程中,由於種種原因易形成焊接缺陷,常見的焊接缺陷有焊接未熔合、咬邊、夾渣、焊接氣孔等。出現焊接缺陷不僅會嚴重影響管道質量,也會形成管道運輸液體洩漏,進而產生一系列安全隱患,造成嚴重的經濟損失,從而加大管道的投資費用,進而抑制企業的發展。針對壓力管道焊接需要全面監控,確保焊接質量,確保管道安全性和穩定性。

壓力管道焊接概述

  • 1)管道定位及焊接組對。工作人員在進行工作任務時,要選擇最適合的接頭來進行焊口組對,根據工藝規程在焊接間隙範圍內的根本問題,就是接口的形式要與焊接邊緣間縫相配對,全方面提升管道焊接接口質量,保證在焊接後不會出現接口內陷以及未焊透等重大質量問題。
  • 2)焊縫打底工作。在第一道及打底焊道進行焊接前,根據材質確定是否進行熱處理,若需熱處理,首先需要把將要焊接的地方進行預熱處理做好預備,而且需要在出現珠狀鐵珠時通過壓低電弧以及擺動焊接條等方式進行滅弧,最終形成熔池。在進行二次起弧的過程中靠攏內角焊接焊條,保證電弧管壁的全面接觸,確保焊接的高質量標準需求實現。
  • 3)焊接口的補充。進行管道焊口正式焊接之前要做好必要的準備工作,必須保證焊接藥皮銲渣清理完全處理透徹,不會有多餘的廢物影響工作的進行,在具體的工作過程中必須遵循兩邊慢中間快的全方位擺動,以確保壓力管道焊接接口的平整無節點間隙。在壓力管道整個填充焊接時要確保焊接的焊接條擺動的幅度達到相應的標準,也要充分把握電弧的長度大小,只有通過這樣的方式才能確保熔池溫度能夠快速提升到相應的水準,在進一步將管道接口上的殘渣和氣孔溶解化解,為接下來的工作奠定質量基礎。
  • 4)蓋面層焊接。從某種程度來說,壓力管道的打底層焊接工藝與蓋面層的焊接工作相似,因此,可以採用相同的操作手法進行施工。但是,要尤為註意的是,工作人員在左右擺動焊條的過程中,應當確保動作的均勻性,以此提高焊縫處的美觀性。同時,也要提前預留0.2cm左右的焊縫高度,這是指蓋面層部位的焊道兩側不可小於坡口位置的 0.2cm 長度。
  • 5)封底層焊接。對封底層進行焊接工藝操作,必須要在組對、定位、填充層等環節後進行施工。首先,工作人員應當重新熔化壓力管道內的每個焊道,隨後展開封底焊接操作,以此保證焊縫處的大小、寬窄與高低等形態高度一致,進一步提升焊接結果的圓滑性和美觀性,同時減少對管道通流功能的不良影響。最後,工作人員還要對凹陷、焊瘤以及縮孔等封底層焊接過程中出現的問題進行處理,提高壓力管道的穩定性和可靠性。
  • 6)管道檢驗。檢驗工作,是壓力管道工程的最後一道施工環節,需要工作人員依據科學合理的技術標準對管道的焊接進行細緻的檢測。首先,工作人員應當對管道展開壓力測量,以此檢查其密封性是否合格。隨後,進行X光內部探傷操作,檢查壓力管道的所有焊接部位是否出現孔隙過大問題。最後,便是對焊接後的壓力管道進行防腐性能測試,這是為了保證管道不會受到外界因素的影響而造成腐蝕。

壓力管道焊接缺陷分析

焊接未熔合

壓力管道在焊接過程中,焊接未熔合是當前焊接缺陷形成的主要原因之一,因高溫融合時焊接材料和基材之間沒有融合在一起,兩者處於分離或半分離狀態,從而形成管道安裝未熔合部分,出現位置一般會在11點和1點鐘兩個位置,也可能會出現在6點鐘位置。這三個位置基本為焊接未熔合的高發區域。未熔合缺陷的表現形式主要有焊接材料和基材熔合不徹底,具體位置在工件坡口處被稱作坡口未熔合,具體位置在根部的稱作根部未熔合。一旦出現未熔合,就很容易導致焊道位置集中應力現象,長此以往,很容易引發一系列安全事故。

管道裂紋

壓力管道裂紋指的是在焊接作業期間,或者在進行管道焊接後,在焊縫及熱影響區域出現了破裂情況[1]。壓力管道出現裂紋的原因有以下幾點:

  • (1)管道焊縫過於集中,或者分佈不合理。
  • (2)焊接順序存在問題,這將會導致壓力管道在焊接過程中,收縮力過大,這會對銲件自由脹縮造成阻礙。
  • (3)壓力管道焊接作業前的預熱,以及後期熱處理措施不合理,這都容易導致壓力管道在應用期間出現裂紋,這會對管道後期應用造成不良影響。裂縫是壓力管道中危險性最大的一種缺陷,壓力管道裂紋缺陷的存在一方面會導致材料在應用期間強度降低,另一方面也會出現高度應力集中現象,若管件上承受荷載,這會造成管道在應用時存在的裂紋進一步擴大,這會破壞管件性能,影響其應用。

焊接夾渣

在焊接過程中,往往會因焊接工人不具備高超的技術水平,從而使熔渣殘存於焊縫金屬內進而形成焊接夾渣,焊接夾渣無明確出現位置,且發生概率較高,會對焊接金屬質量造成嚴重影響,甚至還會影響焊接電流的設置、焊接位置清理等。

焊接氣孔

在進行管道安裝時易產生焊接氣孔,主要是因焊接材料內部有殘存氣體,未排出的氣體形成氣穴即為焊接氣孔。焊接氣孔的形成與焊接具體位置、焊接形成形狀、焊接人員所用工藝,焊接時所選材料有著非常緊密的關聯。因此在管道安裝時,需仔細選擇焊接材料,確保焊接材料符合施工標準,同時也要仔細選擇焊接位置,確保管道受力均勻,減少因焊接工藝水平不足而引發的焊接氣孔,從而提升整體管道安裝水平,使管道能夠安全投入使用,延長管道使用壽命,減少管道投入費用。

咬邊

咬邊是因電弧熱量過高,電流太大,但是運條速度相對較小所致,一般會在母材部分形成相應的凹陷或溝槽等,所留下的缺口沒有補充熔敷金屬,進行導致焊縫邊緣的母材融化從而形成咬邊。形成咬邊的原因有很多種,焊條與工件選擇角度不正確或者電弧過長等都是咬邊形成的原因之一,另外如若焊接位置出現偏差也會擴大咬邊範圍。

壓力管道焊接技術的應用

壓力管道焊接前的技術要點

焊工素質的要求

壓力管道安裝工作對焊工專業素質和專業技術水平的要求較高,需要進行精細的焊接操作,所以進行壓力管道安裝焊接的焊工需要具備較為專業的技能水平以及紮實的理論基礎,並且要具有細心認真的工作態度,還必須按照國家相關規定進行理論和實際操作考試,確保持證上崗。

焊接設備的要求

在壓力管道焊接過程中,常用的設備有氬弧焊機、手弧焊機、自動焊機及焊縫熱處理設備等。對於焊接設備而言,必須具有一定的穩定性和可靠性,並且要確保焊接設備的電流表和電壓表測量結果準確,電流表和電壓表需要定期校驗,以避免出現參數測量誤差[2]。

銲件處理的要求

壓力管道安裝坡口加工,大管徑管道一般採用氧-乙炔火焰切割或等離子切割,小管徑管道多采用坡口機加工,坡口類型及坡口加工角度必須滿足規範要求。在坡口加工完成後,需要對坡口表面的熔渣、油污和氧化皮等進行清理,確保坡口表面清潔,避免因坡口處理不當影響焊接質量。對於合金材質管道而言,採用熱切割加工完成後,需要去除表面的淬硬層。管道對口前,坡口兩側母材表面20mm以內範圍需要清理乾淨,並露出金屬光澤。管道對口必須確保組對間隙均勻,對口間隙一般控制在2~3mm,以確保焊縫既能焊透又不至於產生未熔合或未焊透缺陷。定位過程中確保接管平齊,內壁錯邊量應在壁厚的 10%以內,且不大於2mm。

焊接環節的技術要點

為了保證壓力管道焊接質量滿足規定標準要求,焊接人員在實際工作之中,需要認真按照焊接工藝要求進行施工,需要特別注意的是,嚴格控制焊接電流、電壓、預熱溫度和層間溫度,保證焊接過程滿足工藝規程要求。針對不同壁厚的壓力管道,焊接人員要按照工藝規程要求合理控制焊接層數,適當增加立填焊。壓力管道現場對口焊接,焊接人員要重點注意以下問題:

  • 第一,管口組對時,相鄰制管焊縫在對口出錯開,距離不小於100mm。
  • 第二,使用內對口器時,根焊全部完成後方可撤離,當根部恨到承受鋪設應力比正常情況高,且可能發生裂紋,宜完成熱焊後撤離對口器。使用外對口器時,根焊至少均勻對稱完成環焊縫總長的50%後,方可撤離對口器。
  • 第三,當日不能完成的焊口至少應完成50%管道壁厚且不少於三層焊道。
  • 第四,焊接完成後,應清除焊縫表面熔渣、飛濺和其他污物。
  • 第五,當施銲環境條件不符合焊接工藝規程要求時,應採取有效的防護做事,否則嚴禁施銲。

焊接後的技術要點

壓力管道焊接完畢後,焊接人員需要將焊接管道表面的雜物清理乾淨,並使用記號筆在距離焊口附近位置,標記焊口編號,100%檢查焊縫外觀質量,防止出現裂紋、表面未熔合、氣孔等超標缺陷,提高壓力管道的焊接質量。

返修焊接的技術要點

無損檢測後,除弧坑裂紋外,所有帶裂紋的焊口應從管線上切除,弧坑裂紋和其他非裂紋性缺陷可進行返修。返修應執行返修焊接工藝規程,每處返修不超過 2次,每處返修長度應符合標準要求。返修後重新進行無損檢測。

壓力管道焊接技術的質量控制策略

對壓力管道材料的質量控制

壓力管道管材的選用首先要考慮壓力管道的類別、使用環境和輸送介質以及對強度的要求等,還應考慮焊接性能、經濟實用等方面要求。選用小管徑的無縫鋼管同一牌號、不同標準的管材性能有所不同。大管徑的螺旋焊縫鋼管需經當地檢驗機構製造監督檢驗合格。選好的管材進廠必須按規定進行材料複驗,所有壓力管道管材要具備質量證明書、合格證,且管材本體上要有“TS”標識,材料入庫需進行化學成分、力學性能複驗,外觀檢查等。

加強壓力管道的焊接檢驗

壓力管道的焊接檢驗包括焊前檢驗,焊中檢驗和焊後檢驗。檢驗過程中的經驗總結:焊接所用的焊絲、焊劑應符合設計要求;對接焊縫與螺旋焊縫連接處應平滑過渡,避免應力集中;焊接現場應做好防風防雨工作,冬季應有冬季焊接施工方案;焊接過程中應保證起弧和收弧處的質量,收弧時應將弧坑填滿;焊條應烘乾,放在保溫筒內;焊縫焊完後,應及時打磨清理飛濺物、藥皮或銲渣,對焊縫表面進行外觀檢查;外觀檢查合格後應進行射線檢測,對標準規定不允許的缺陷應進行焊縫返修,有熱處理要求的管道應在返修結束後進行熱處理[ 3]。

建立完備的管理體系

焊接工作單位要嚴格遵循焊接標準,健全監督管理制度,具體情況具體分析,有針對性地提出管理監控制度,嚴格要求工作人員,規範工作方式。提高有關單位焊接管理能力,一一對應焊接處理工作和相應負責人,同時保證在一組工作人員出現問題時能有替補人員及時補充缺口。賞罰分明也是焊接工作過程的重要標準,要提升獎懲力度確保功有所獎、過有所罰,促進工作人員間的良性競爭,以達到提升工作效率的效果。除此之外,還應加強壓力管道焊接監控力度,建立規範合理高效的監管體系,全面落實管道焊接技術高質量要求,保證焊接高水平高效率。

結束語

綜上所述,由於影響壓力管道安裝焊接質量的因素很多,為了保證焊接質量,焊接人員要明確焊接前、焊接中、焊接後的技術要點,同時採取合理措施,實現對焊接質量的有效控制,進而提高壓力管道質量,滿足應用需求。

作者:王洪丹,洪瑤
資料來源:中國管道解決方案提供商:www.tourochina.com  
[參考文獻]

  • [1]牛朋飛.工業管道安裝過程中的焊接缺陷及預防措施[J].工程技術研究,2020,5(04):208-209.
  • [2]王川,張峰銘.石油化工管道焊接工藝與質量控制策略探析[J].山東化工,2020,49(04):150-154.
  • [3]董博.壓力管道安裝焊接質量控制的系統工作和措施[J].決策探索(中),2020( 02):56-57.
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壓力管道工程焊接技術與質量控制的探討
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壓力管道在安裝過程中,由於種種原因易形成焊接缺陷,常見的焊接缺陷有焊接未熔合、咬邊、夾渣、焊接氣孔等。出現焊接缺陷不僅會嚴重影響管道質量,也會形成管道運輸液體洩漏,進而產生一系列安全隱患,造成嚴重的經濟損失,從而加大管道的投資費用,進而抑制企業的發展。針對壓力管道焊接需要全面監控,確保焊接質量,確保管道安全性和穩定性。
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