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            1. 焊接質量在大口徑不銹鋼管中常見問題及其控制措施探討

              改革開放以來,不論是不銹鋼管的制造水平還是焊接技術的水平,都達到了一定的程度,正因為如此,用于長距離的介質運輸的長輸不銹鋼管也被廣泛地運用。在施工過程中,很大程度上都是采用自動化、機械化的施工工藝,因此對于施工過程的質量要求非常嚴格。本文就筆者多年工作實踐經驗針對大口徑不銹鋼管的焊接質量控制展開討論。

              一、不銹鋼管施工常用的質檢方法

              一般情況下來說,為了能夠有效地保證不銹鋼管的使用壽命以及其自身的施工安全,我們要對焊縫的施工質量進行嚴格的控制檢驗,而且大口徑不銹鋼管的運行壓力也比較高,只有這樣才能保證不銹鋼管在運行過程中不會出現泄露或者爆裂等問題而造成介質外泄,從而污染環境以及帶來經濟方面的損失。在不銹鋼管焊接完畢,無損檢測也完成后,要進行最后一道的檢驗工序,即壓力試驗。通常試壓是分段進行,試壓分段要按照不銹鋼管試壓時,最低點壓力不得大于不銹鋼管屈服強度的百分之九十、最高點要與設計壓力相符的要求來進行。因為長輸不銹鋼管的輸送壓力相對較高,所以出于安全的考慮,通常采用潔凈水作為試壓介質。

              在進行水壓試驗時,要進行強度試驗與嚴密性試驗。

              二、焊縫常見質量問題

              一般情況下,我們會通過長輸不銹鋼管的施工工藝以及其檢測方式,把它的焊接缺陷分為兩種:焊縫成型和微觀組織。

              1.咬邊

              所謂的咬邊就是在焊接時熔敷金屬無法按照要求蓋住母材的坡口,從而在焊道邊緣處留有缺口,比母材低。咬邊如果比較淺短即使不做處理也無大礙,但是如果咬邊過深,則會嚴重的影響到焊道的力學性能,產生應力集中致使接頭的強度有所降低。通常產生咬邊的原因有幾個,比如電流值過大,電弧過長無法集中,致使熔池熔敷不到位;或者焊條的傾斜度不準確,出現偏吹,以及焊接時手法不正確,擺動不到位等等。

              2.夾渣

              所謂夾渣是指在焊縫中留有雜質,比如熔渣或者鐵銹等等。通常在層間最容易出現夾渣現象,其它的諸如焊道根部等部位也會出現。夾渣的形狀大小不同,其中尖銳的夾渣會對焊道的塑性產生影響,特別是在焊道受到拉應力時,會出現嚴重的應力集中。產生夾渣的原因也有很多,比如進行多層焊接時未將熔渣清理干凈,造成焊道中埋有熔渣;焊接的電流不足以將熔渣充分融化使其浮出熔池;坡口過小,或者坡口和上層焊道形成一個夾角,導致熔渣無法充分融化而浮出熔池等。

              3.未熔合和未焊透

              未熔合是指在焊接過程中,焊道和母材坡口中、上下層焊道之間未完全熔化結合,形成缺陷。相對而言,由于未焊透導致焊道的有效截面積減小,而且因為屬于開口性缺陷,會導致比較嚴重的應力集中,因此相對而言未焊透對焊道的危害比較大。在不銹鋼管下溝時,或者承壓比較高的條件下,假如有比較深的未焊透現象,則焊道有可能會沿著未焊透處撕裂。通常產生未熔合與未焊透的原因主要是因為坡口的加工不夠規范,角度過大,鈍邊過厚,未留下足夠間隙;過度進行層間清理導致坡口被打寬形成溝槽;或者焊接手法不穩,電流過小,線能量輸入過小等等。

              4.氣孔

              通常氣孔是因為熔化金屬凝固時,未將熔池中的氣體溢出而形成。一般氣孔的形狀有條形的、球形的或者柱狀形的以及密集性氣孔,此外,在長輸不銹鋼管的焊接過程,還容易出現一種縮孔缺陷,在進行射線檢測時,其投射到底片上的影像比較類似于氣孔,不過其形成機理通常是因為熔化金屬凝固時,液相向固相轉變這程中出現體積差而導致的,其與氣孔在本質上就不相同,此處由于該缺陷相對較少,所以不做討論。通常普通的氣孔缺陷對于不銹鋼管的危害都比較小,在某種情況下還會起到止裂的作用,但是一些很深的柱形孔或者面積比較大的圓形孔則危害較大。在焊接過程中產生氣孔的主要原因主要有以下幾點:焊材或者坡口的清潔度不夠,存在鐵銹油污等雜質,或者焊材受潮;焊接時電源的電壓、電流值不穩定;焊接速度過快;保護方法不合理等等。

              5.裂紋

              相對來講不銹鋼管焊接過程中,危害性最大的缺陷就是裂紋。裂紋呈現出一定的延伸性,如果焊道存在內應力,則裂紋會一直擴展、延伸,從而破壞整個焊道。所以在長輸不銹鋼管的施工過程中,堅決不允許出現裂紋等狀況,而且也不可返修,一旦出現裂紋,則要割口重焊。通常產生裂紋的原因基本上都是因為工藝規程未執行到位,或者外部應力過大而導致的。下面我們主要看一下液化裂紋、結晶裂紋以及延遲裂紋。

              5.1結晶裂紋

              通常結晶裂紋是比較常見的熱裂紋的一種,在焊縫凝固的過程中會形成結晶裂紋。結晶裂紋只會出現在焊縫中,大多數呈現出縱向或者弧形分布在焊縫中心和兩側等部位。產生結晶裂紋的主要原因是由于熔池中存在過多的雜質,冷卻的速度過快,或者由于外界應力過大。在不銹鋼管施工過程中,焊材與母材均要進行嚴格的檢驗,將材料不合格的因素排除后,熔池中如果存在過多的雜質通常是由于未按照規程操作多次返工后造成的。此外,強行組對或者不預熱也會導致冷卻速度過快、應力過大。

              5.2液化裂紋

              形成液化裂紋的機理與結晶裂紋基本上是一樣的,均是由于存在晶間低熔相或者共晶,在液態向固態轉變時,因為存在冷卻收縮使得晶粒邊界出現裂紋。不過液化裂紋通常在多層焊時,母材多次受熱后晶間層重新熔化所形成。所以液化裂紋一般最容易出現在前層焊道存在偏析處或者母材的坡口邊緣處。在進行長輸不銹鋼管焊接時,如果無損檢測底片顯示裂紋的部位在焊道層間,一般都屬于液化裂紋。

              5.3延遲裂紋

              不銹鋼管施工過程中,比較常見的一種裂紋缺陷即延遲裂紋,其屬于冷裂紋,通常在焊后幾個小時甚至幾天后才會出現,而且時間越長,延遲裂紋會越來越多越來越長。一般延遲裂紋主要是由于母格淬硬傾向、焊接接頭承受的應力和焊縫氫含量來決定的。要避免產生延遲裂紋可以從三個方面加以控制,即降低焊縫的冷卻速度,改善焊縫組織以及降低焊接應力。具體措施包括:選擇制作不銹鋼管的鋼材時,盡量選擇抗裂性比較好的材料,焊接材料也要合理選擇,焊接施工時嚴格按照工藝要求進行,保證焊縫組織結構的韌性與塑性;按照焊接的工藝要求進行預熱,如果冬季施工則要采取相應的保溫措施,如果有必要則進行焊后加熱或者熱處理;對組對應力進行嚴格的控制,盡可能不采用外對口器進行強制組對,特別是在不銹鋼管連死頭時,禁止使用千斤頂、吊管機上提或者采用挖掘機下壓來進行對口間隙的調節。

              三、焊道缺陷的返修

              在焊接工序全部完成后,施工機組要對焊縫的外觀進行自檢,自檢合格后再向檢測公司申請無損檢測,無損檢測的方法通常是超聲波檢測或者射線檢測。在完成探傷后,要對合格的焊口做相應的防腐處理,如果焊口不合格,則要做返修。返修的具體作法如下:按照射線檢測底片的位置在焊口上標示出需要返修的部位,再利用角向磨光機或者碳弧氣刨打開焊縫,發現缺陷將其磨除再進行補焊。

              四、結束語

              綜上所述,我國的天然氣發展前景下步入高峰期,隨之我國的長輸不銹鋼管也逐漸步入高峰期,而長輸不銹鋼管所用鋼材向著高強度發展,這就要求我們具備更新的焊接技術,從而有效地提高不銹鋼管的施工質量以及在運用過程中的安全性。

              文章作者:不銹鋼管|304不銹鋼無縫管|316L不銹鋼厚壁管|不銹鋼小管|大口徑不銹鋼管|不銹鋼換熱管

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