长输管道焊接质量控制策略研究获奖科研报告

长输管道焊接质量控制策略研究获奖科研报告摘

要：在社会经济快速发展背景下，对能源的需求也越来越大，因此长输管道受到了越来越广泛的重视，控制长输管道在焊接时的质量，能够保证焊接科学、完善运实施，促进能源运输过程中可靠性与安全性的提升。因此对于长输管道来讲，应给予其焊接质量充分重视，运用合理措施对其质量进行控制。

关键词：长输管道;焊接质量;安全性

对于长输管道来讲，壁管厚和压值高的主要原因在于运输物质有一定特殊性，需管道不仅需具备加大口径，也需能够承受较高强度的压力，这主要是由于管道运输的物质往往具有易燃性和易爆性，因此长输管道在壁厚、压值上需满足要求[1]。

一、焊接工艺概述

长输管道在进行施工时，一般会将手工向下焊和半自动焊结合在一起，在条件良好情况下，可以运用双联管工艺进行焊接，在施工时如果受到多种因素影响与限制，使用半自动焊或者是自动焊不便时，可以运用手工焊的方式，向下焊实际上属于手工电弧焊工艺，管道在水平固定放置不动情况下，焊接热源由顶部中心逐渐垂直向下进行焊接。就当前社会发展现状来讲，长输管线在进行施工过程中，向下焊工艺应用比较广泛，这一工艺和传统方法相比，焊接速度更快，生产效率也相对较高[2]。一般情况下，向下焊往往会使用下向焊条，焊条为纤维素，这种焊条根部都比较饱满，并且电弧整体吹力比较大，能够实现均匀穿透，同时背面成型也比较美观，具有良好抗风能力，材料消耗不大。在运用下向焊接过程中，为了使焊接质量得到充分保证，焊接在正式实施之前，需清除坡口和坡口内侧外侧二十五毫米范围之内的漆、油，避免出现夹层或者是裂纹方面的缺陷，除此之外，需修磨坡口，保证坡口钝和角度符合焊接工艺具体要求以及实际设计参数。在打底焊完成之后，需使用砂轮将渣清除，并且将接头点打平。清根过程中需将焊道清理成U型。在收弧过程中，需将熔池先填满，然后在成形焊道上收弧，最后进行熄弧工作。

二、焊接质量影响因素

（一）施工流动性

长输管道在建设过程中，施工点会受施工进度影响不断变化，因此施工具有一定流动性，而这种流动性会对焊接质量产生影响较大[3]。长输管道在建设过程中和流水线生产有所不同，在进行焊接质量管理时往往难度比较大，而现场管理情况和管道质量联系紧密。

（二）地形地貌

长输管道建设时往往需穿越的区域比较大，因此在建设过程中地形地貌有一定变化性，在焊接时需根据地形地貌选择合适方法。如山区中自动焊技术难以发挥自身优势，可以在焊接时使用手工下向焊或者是自动焊向下焊相关技术促进焊接效率的提升。如果处于地势比较平坦的区域，则可以运用全自动焊接方式，在保证工程进度的同时使工作效率得到保证[3]。总体来讲，地形不同对焊接技术的具体要求也往往会有所不同，因此需根据地形地势选择合适焊接技术。

（三）人文、自然、社会环境

湿度、温度、风雨、光照等都会对焊接质量有所影响，因此施工过程中需对这些因素进行全面、细致的考虑。同时焊接过程中，人文环境、社会环境也会影响焊接质量。

三、焊接中常见的质量缺陷

（一）夹渣

夹渣主要是指焊接时焊缝金属当中会有固体物质残留，物质主要是来自于外部，焊接时运用药芯焊丝时，会有熔渣产生，熔渣会在焊缝表面覆盖。熔渣如果在熔融时处于焊缝金属中，便会形成夹渣，而这实际上属于长输管道焊接施工时的质量缺陷，对焊接质量会产生较大不良影响。一般来讲，夹渣主要可以划分为两类，即条状与单个，部分夹渣在外形上并不规则，部分夹渣为球状，在夹渣影响下，焊缝质量会有所削弱，甚至可能造成管道在长期使用过程中有裂纹出现[4]。夹渣的出现主要是受多种因素影响，如正式焊接之前没有将焊道中的渣清理干净;在运条速度缺乏稳定性的情况下，可能会有夹渣出现;焊丝角度如果不够恰当，也会留有熔渣，进而造成夹渣出现;摆条幅度太宽也会出现夹渣;在运条实际运输速度过快情况下，熔池也会有夹渣出现。

（二）气孔

气孔属于长输管道焊接中比较常见的问题，说明焊接存在一定质量缺陷。一般情况下气孔为椭圆形或者是圆形，内壁光滑洁净[5]。就气孔来讲，可能不仅存在于焊缝内部，也可能出现在焊缝表面，或者是两种不同气孔一同存在。在焊接时，凹坑部分往往会释放出一些气体，如果半熔融熔渣对气体进行抑制，气体就会被封闭于熔融金属与熔渣之间，造成熔融金属下凹问题的出现，金属在凝固时，有气孔或者是气沟形成，而气孔产生的原因主要包括这几方面：首先，保护熔池或者是保护电弧的气体流量相对不足，在此情况下有气体产生。其次，保护气体当中有杂质混入，或者是保护气体出现了受潮问题，在这两种情况下会产生气孔。再次，电弧电压过高或者是焊接过程中电流太大都会使焊接时有气孔出现。最后，焊丝长度过长或者是焊丝表面、母材表面有杂质存在，在这种情况下会有气孔产生

（三）未焊透和未熔合

在进行长输管道焊接时，未焊透和未熔合属于比较常见的问题。未熔合主要是指在焊接时，上下层焊道、母材坡口与焊道没有进行完全熔合。未焊透主要指在根部没有得到熔合，这是由于长输管道在施工时往往会运用单面焊的方式，在此情况下，未焊透和未熔合方面的存在的缺陷就比较常见。未焊透会在较大程度上影响焊道效果，使焊道截面面积有效减少，并且受开口性缺陷的影响，会造成应力集中问题，进而使管道受到破坏[6]。在管道承压较高或者是在下沟作业时，如果未焊透问题比较严重，可能会焊道会顺着未焊透处出现撕裂现象。而未焊透以及未熔合出现的主要原因在于坡口加工缺乏规范性，间隙不够或者是角度过小，也可能是受钝边太厚影响。在层边过度清理的情况下，会导致坡口变宽，并且造成沟槽的出现，进而產生未焊透问题。最后，在焊接手法缺乏稳定性的情况下，也会出现未焊透和未熔合的情况。

四、长输管道焊接质量控制策略

（一）施工人员

施工人员往往对施工质量有比较直接的影响，因此对于焊接管道受压元件焊工来讲，需掌握相关基础知识以及操作技能，在考试合格后方能上岗工作，并需获得质量技术相关监督部门下发的合格证书，在证书有效期从事焊接工作，焊接人员不能在无证情况下进行焊接工作[7]。管工需负责质量与管口组，使管口在表面质量上得到充分保证，将对口间隙、破口尺寸以及错边量控制在合理范围内，并且针对未焊接错边的实际长度进行单独质量评级。最后，质检人员需对焊接质量进行严格把关，将存在的问题及时发现，运用适当措施纠正问题。并对质量信息进行及时反馈，避免有不合格产品出现，焊接组工作人员需将焊接质量作为工作重心，尽量将自身本职工作做好。

（二）焊接材料

对于长输管道来讲，使用的压力管道元件主要有焊材、钢管法兰、管件以及阀门等等，在进行管道元件采购时，需保证元件具有制造许可证，并且材料需上的标记需做到清晰、完整、牢固，质量证书和相关标准相符，内容上相对齐全。除此之外，质量证书上规格、品种以及批号需和实物之间保持一致[8]。压力管道材料以及辅助材料需在检验合格之后，由材料质控工程师进行验证。这种方式的运用能够避免没有经过验证的元件投入使用，防止紧急放行问题的出现，材料在不合格情况下便不能投入到使用中。除此之外，材料在保管、存放、运输、吊装过程中应尽量保证其不受损伤。

（三）焊接设备与检验仪器

在焊接时，使用的仪器主要有手弧焊机、自动焊机、焊缝热处理、焊条烘干等相关设备等等，这些设备的运用能够使焊接质量得到充分保证，因此仪器在使用时需具备确保焊接实际质量的过程能力。对于检验仪器、检验仪表来讲，这些仪器都需保证合格，并且在有效期中使用，如电压表、电流表、温湿度仪、焊口检验尺、红外测温仪、风速仪等等。

（四）焊接工艺

在焊接过程中，需严格遵循焊接时的具体施工方案以及作业指导书，在评定焊接工艺的数量、内容时，需使其覆盖各种焊接工况，其中包括联头、线路、返修、爬坡工段、壁厚[9]。焊接方面的作业指导书在制定时需将焊接工艺作为依据，作业指导书当中的工艺参数需在工艺评定范围当中，并且指导书需由技术人员向着施工班组进行交底。在交底时内容主要有检验方法、工艺参数、工艺流程、焊接环境、使用安全、质量要求等等。

（五）焊接环境

长输管道在焊接时，焊接工作往往是在户外进行，环境会对焊接质量造成较大影响，因此在环境出现问题时，需运用有效措施进行防护，避免环境对焊接质量产生不良影响。需进行防护的天气主要有这几方面：首先，如果遇到雨雪天气，在没有完善措施进行保护的情况下不能进行焊接。其次，如果使用气体对焊接进行保护时，风速在大于每秒两米的情况下不能进行焊接。再次，当空气湿度高于百分之九十时不能进行焊接。最后，当环境整体温度不符合焊接工艺实际要求时不能焊接。

（六）质量检验

长输管道在进行焊接过程中，要想使管口质量得到充分保证，就需注重管口表面的实际质量，对其坡口尺寸进行检查，并检查对口间隙，针对错边量进行严格要求与控制，将这部分内容控制和合理范围内。对于检测标准来讲，需将未焊接、错边等缺陷概念重点提出，对未焊接、错边进行质量评级，在相关问题出现情况下，返修则比较困难。在对其进行检查时，首先需对坡口角度、坡口表面、错边量等进行检查，并查看这些方面是否和施工工艺中规定的具体参数相符。在焊接结束之后，质检工作人员需检查焊缝外观，在发现问题之后需进行及时反馈和处理。

（七）焊缝返修

对于长输管道在焊接时出现的焊縫来讲，针对同一部位问题，需根据相关规定，严格执行允许返修次数，在返修时需由专业人员进行处理，具体实施时需对产生问题的原因进行分析，然后编制与之对应的返修工艺，并且对返修工艺进行审批，焊缝在进行返修时，需将返修工艺具体要求作为依据，针对返修后的结果进行无损检