論天然氣長輸管線焊接質量控制

唐杰

摘要：天然氣是我國能源戰略轉型的重要組成部分，加快天然氣長輸管道建設是利國利民、節能減排的一個重要保證，由于牽涉地域廣，輸送介質壓力高，運行中檢修困難，一旦泄漏且剛好符合爆炸“三要素”注1，就會造成難以估量的后果，因此，在長輸管道建設中，我們要不斷提高建設質量，尤其是焊接質量。本文主要就對長輸管線中焊接的質量控制進行闡述分析。

關鍵詞：長輸管道；焊接缺陷；質量控制

中圖分類號： O213 文獻標識碼： A

一、長輸管道及其焊接特點

(一)長輸管道特點

長輸管道與其他運輸的系統不同的特點在于：第一是長輸管道對地形有特殊，一般都是地下的敷設，在運行當中不容易被發現內在危險，以及在工程建設中沒有檢測到的缺陷；第二是其連續性，長輸管道若建成的話，那就會連續的運行，而且還增加了維修的危險性及操作上的難度；第三是長輸管道輸送的介質是高危險的可燃物質，所以管道自身質量一定要過關；

(二)長輸管道建設中焊接特點

在長輸管道建設當中，焊接有著以下方面的特點：第一是在焊接環境中，由于溫度、濕度、雨等自然的環境和焊接的質量好壞有著一定關系，因此要掌握好焊接時環境的特點；第二是在焊接的地形方面，工程施工單位由于沒有能力去選擇其想要的施工場地，因此可能一條長輸管道會遇到多種比較復雜的地形，地形對于焊接來說，有著直接的影響，所以要針對不同的地形來選擇不同的焊接方法；第三是在焊接的流動性方面，因為施工單位要跟隨施工的進度來遷移，所以在工程質量管理、安全管理及施工的管理上都有著一定的難度，那是因焊接的作業區出于流動性地區，這就對整個的長輸管道施工帶來了困難。

二、焊接缺陷的產生原因與防治要點

(一)燒穿產生原因與防治要點

所謂“燒穿”指的是填充層或者熱焊層在焊接的過程中燒漏了前幾層或者上一層，其產生原因主要是因焊接工藝的參數過大或者根焊道過??；而燒穿的防治

要點主要包括根焊道的厚度要保持在3mm左右，根焊的焊接工藝參數要保持在合理的范圍內，在出現燒穿問題的時候必須立即停止焊接工作，并按照相關要求打磨出根部間隙與坡口角度，重新進行根焊和熱焊等工作。

(二)裂紋產生原因與防治要點

裂紋有“冷裂紋”和“熱裂紋”之分，所謂“冷裂紋”指的是在焊后冷卻過程中，焊道產生的應力要高于母材抑或因焊縫金屬強度導致的裂紋，“冷裂紋”具有延遲性質，因此也叫“延遲裂紋”，其產生原因主要是強行組對且普遍存在于連頭組對焊接或者彎管組對焊接的時候。具體來說，直管段擺放的角度與彎頭的角度和現實的施工有著一定的差異存在。而在組對的時候，為了組對好管口就需要施加足夠大的外力，但由此產生的應力也不容小覷，并由此在根焊道相對較薄的地方產生裂紋缺陷。另外，因焊道擴散的氫含量相對較高或者根焊道的溫度降低相對過快，也會造成焊縫產生裂紋的現象。這主要是因為長輸管道在冬季野外施工的時候，氣溫往往都在零度以下并給焊接工作帶來了一定程度上的影響。下向焊工藝所需的材料包括藥芯焊絲、纖維素型焊條等，這使得焊后焊道擴散的氫含量相對較高并發生聚集，從而造成裂紋的產生引起焊接的缺陷問題。就裂紋的防治要點來說，主要是對強力組對作有效的避免；在焊前需要進行預熱工作，即對根焊焊道的厚度作適當的增加，并在根焊完成之后進行蓋面、填充、熱焊等；在冬季施焊的時候，必須對焊道焊后的緩冷作充分的重視，為擴散氫的逸出提供一定的便利，避免裂紋的產生，同時有無損要求的焊口，除特殊情況外，一般焊接完成后24小時后進行檢測?！盁崃鸭y”主要是焊縫金屬的晶界存在低熔點共晶體，防治措施要對不同材質的管道在焊接前嚴格做好焊接工藝評定，在施工過程中把好材料質量檢驗關，并對號入座，防止錯用及混用。

(三)未焊透產生原因與防治要點

所謂“未焊透”指的是熔孔在根部焊道母材沒有完全融合，從而造成原始鈍邊的殘留，且一般分為根部完全未焊透和單側未焊透這兩種。就產生原因而言，根部完全未焊透是因鈍邊過厚、組對間隙過小或者焊接參數不正確，而單側未焊透是因為兩側鈍邊值的不等或者錯邊量的超標。就未焊透的防治要點而言，主要是在焊接前需要對焊縫進行認真的修磨與組對，使焊條和焊絲在根焊的時候可以順暢伸入坡口的根部。而在根焊不能產生熔孔時，需要打磨出符合相關要求的根部間隙并對焊接的參數作適當的調節。另外，未熔合這一焊接缺陷的返修是很難進行的。特別是一些壁厚相對較大的焊道，其焊接與打磨的難度都非常大，因此需要盡量避免這一缺陷的產生。

(四)氣孔產生原因與防治要點

所謂“氣孔”指的是因焊接時熔池內可能殘留的氣體形成了孔穴或者因凝固時的收縮產生的孔穴等，就不同類別氣孔的產生原因而言，其中根部氣孔容易在選用STT方法進行焊接的時候產生，且多表現為珍珠鏈式或者密集氣孔，亦稱蟲孔，其產生原因包括相對較大的氣體水含量、氣體干燥器的干燥作用并未充分發揮以及氣體不純，抑或大壁厚的管道在焊接的時候因坡口的深而窄，使得保護氣體無法對熔池進行有效的保護；填充層氣孔容易在電弧電壓過高的時候產生，其產生原因主要是焊工在焊接的過程中為了更好地熔合兩側的坡口面并避免夾溝的產生，從而對電弧電壓作一定程度上的提高。然后，施工現場的移動電站對焊接電源提供的電壓有時會出現波動的情況，且在電壓偏高的時候會導致氣孔的產生。此外，在焊接立焊部位的時候，焊工為了使填充厚度得到一定的增加，會對焊接速度作一定的降低，而當熔池一旦超前于焊絲的時候，就可能導致蜂窩狀氣孔的產生。就氣孔的防治要點而言，主要是在焊接前仔細檢查導管、流量計、加熱器、減壓表等氣路，對氣體的純度作一定程度上的保證；在焊接的時候，要保證電弧電壓與送絲速度的適當，并對焊絲伸出長作一定程度上的保持；另外，在下向立焊的時候，需要對焊接速度作有效的控制。

(五)夾渣產生原因與防治要點

所謂“夾渣”指的是在焊縫金屬中有焊接熔渣的殘留，其產生原因主要是因為在焊接填充的時候，上一層的焊道存在死角或者沒有徹底清理熔渣，而在被后一層的焊道進行覆蓋的時候就容易產生夾渣且多為點狀或者條狀。另外，長輸管道在進行填充和蓋面的時候往往采用的工藝是藥芯焊絲半自動下向焊，而在焊接的過程中如果半自動設備出現間歇性的故障，就容易產生頂絲現象。焊絲與此同時穿進了熔池，而在熔池迅速冷卻之后再度引燃的一瞬，絕大部分的焊縫例就會裹帶熔渣或者金屬雜物，并由此產生夾渣形成焊接缺陷。

就夾渣的防治要點而言，主要是在根焊前需要對坡口進行認真的清理，要對填充、蓋面焊時產生的熔渣進行仔細的清理，尤其是層間死角處，使送絲機送絲的均勻得到一定程度上的確保。另外，選用的焊接參數必須具有一定的合理性。

(六)咬邊產生原因與防治要點

咬邊屬于外部缺陷，主要形式為焊道和母材熔合線的凹陷，俗稱“咬邊”， “咬邊”有內外之分，“內咬邊”主要靠無損檢測發現，有一定的隱蔽性，“外咬邊”可以直觀發現，容易發現；主要原因是焊接電流太大，運條不正確、操作不規范、焊嘴傾斜角度及擺動不當等都會產生咬邊。防治措施一是選擇適宜的焊接電源，就是說電源電壓要穩定；二是運條角度要適宜，進行短弧焊接，擺動至坡口邊緣時，要稍作停頓；三是焊嘴和焊道距離要合適，不宜太大；

三、焊接質量控制

(1)加強人員培訓，再次對人員進行詳細的技術交底，將焊接工藝參數制成焊接工藝卡，粘貼在每輛焊車之上，讓焊工可以隨時進行閱讀糾正。

(2)焊接設備的檢修力度，每天開工前后下班后對每臺設備進行詳細的檢查，發現不符合施工要求設備立即進行檢修更換。

(3)加強焊材管理，焊接材料入庫時，應按相應標準的規定進行檢查和驗收，合格后方可入庫；焊條的保管、烘干、發放、回收統一由專人負責；管道所用焊材應建立專用焊材庫和焊條烘干室，并配備去濕機和干濕溫度計，使焊材庫相對濕度保持在60%以下；烘烤人員對焊條進行外觀檢查，確認合格后放入烘干箱，按焊條說明書進行烘干，烘好的焊條要及時轉入恒溫箱內存放，并做好記錄；焊工領用焊條必須填寫領用申請單，由焊接責任工程師簽字確認，領用時必須用焊條保溫筒，且每次領用的數量不得超過5 千克；烘好的焊條領出后應放置在保溫筒中，如超過4 小時不用，應重新烘烤，但重烘次數不得超過兩次。

(4)加強焊接過程中焊接參數的控制，要求質檢員在焊接過程中巡查每臺焊機的電流電壓參數。加強對層間清理的檢查力度，落實三檢制，在工序交接時進行簽字確認。

(5)加強焊接環境的監測力度，在風力和濕度超標情況下嚴禁施工。在溫度過低的情況下落實預熱和焊后保溫措施。

(6)加強焊后檢驗，焊縫表面質量的檢驗應在無損檢測以及耐壓試驗之前進行。所有焊縫表面質量均應采用焊道檢驗尺等進行外觀檢驗并符合相關規范要求，如實記錄結果。外觀合格的焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和夾渣等缺陷，并不得有熔渣與飛濺物，咬邊和焊縫余高應符合相關的要求。

結語

在長輸管道焊接施工中，其施工質量直接影響長輸管道工程的優劣，而在長輸管道焊接施工時，經常會出現質量上的各種問題，所以要對其進行有效合理的監督及管理，只有這樣才能夠真正增強長輸管道工程的發展，及提高工程的發展水平。

注1：三要素：燃點、密閉空間、濃度

參考文獻

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