论天然气长输管线焊接质量控制

唐杰

摘要：天然气是我国能源战略转型的重要组成部分，加快天然气长输管道建设是利国利民、节能减排的一个重要保证，由于牵涉地域广，输送介质压力高，运行中检修困难，一旦泄漏且刚好符合爆炸“三要素”注1，就会造成难以估量的后果，因此，在长输管道建设中，我们要不断提高建设质量，尤其是焊接质量。本文主要就对长输管线中焊接的质量控制进行阐述分析。

关键词：长输管道；焊接缺陷；质量控制

中图分类号： O213 文献标识码： A

一、长输管道及其焊接特点

(一)长输管道特点

长输管道与其他运输的系统不同的特点在于：第一是长输管道对地形有特殊，一般都是地下的敷设，在运行当中不容易被发现内在危险，以及在工程建设中没有检测到的缺陷；第二是其连续性，长输管道若建成的话，那就会连续的运行，而且还增加了维修的危险性及操作上的难度；第三是长输管道输送的介质是高危险的可燃物质，所以管道自身质量一定要过关；

(二)长输管道建设中焊接特点

在长输管道建设当中，焊接有着以下方面的特点：第一是在焊接环境中，由于温度、湿度、雨等自然的环境和焊接的质量好坏有着一定关系，因此要掌握好焊接时环境的特点；第二是在焊接的地形方面，工程施工单位由于没有能力去选择其想要的施工场地，因此可能一条长输管道会遇到多种比较复杂的地形，地形对于焊接来说，有着直接的影响，所以要针对不同的地形来选择不同的焊接方法；第三是在焊接的流动性方面，因为施工单位要跟随施工的进度来迁移，所以在工程质量管理、安全管理及施工的管理上都有着一定的难度，那是因焊接的作业区出于流动性地区，这就对整个的长输管道施工带来了困难。

二、焊接缺陷的产生原因与防治要点

(一)烧穿产生原因与防治要点

所谓“烧穿”指的是填充层或者热焊层在焊接的过程中烧漏了前几层或者上一层，其产生原因主要是因焊接工艺的参数过大或者根焊道过薄；而烧穿的防治

要点主要包括根焊道的厚度要保持在3mm左右，根焊的焊接工艺参数要保持在合理的范围内，在出现烧穿问题的时候必须立即停止焊接工作，并按照相关要求打磨出根部间隙与坡口角度，重新进行根焊和热焊等工作。

(二)裂纹产生原因与防治要点

裂纹有“冷裂纹”和“热裂纹”之分，所谓“冷裂纹”指的是在焊后冷却过程中，焊道产生的应力要高于母材抑或因焊缝金属强度导致的裂纹，“冷裂纹”具有延迟性质，因此也叫“延迟裂纹”，其产生原因主要是强行组对且普遍存在于连头组对焊接或者弯管组对焊接的时候。具体来说，直管段摆放的角度与弯头的角度和现实的施工有着一定的差异存在。而在组对的时候，为了组对好管口就需要施加足够大的外力，但由此产生的应力也不容小觑，并由此在根焊道相对较薄的地方产生裂纹缺陷。另外，因焊道扩散的氢含量相对较高或者根焊道的温度降低相对过快，也会造成焊缝产生裂纹的现象。这主要是因为长输管道在冬季野外施工的时候，气温往往都在零度以下并给焊接工作带来了一定程度上的影响。下向焊工艺所需的材料包括药芯焊丝、纤维素型焊条等，这使得焊后焊道扩散的氢含量相对较高并发生聚集，从而造成裂纹的产生引起焊接的缺陷问题。就裂纹的防治要点来说，主要是对强力组对作有效的避免；在焊前需要进行预热工作，即对根焊焊道的厚度作适当的增加，并在根焊完成之后进行盖面、填充、热焊等；在冬季施焊的时候，必须对焊道焊后的缓冷作充分的重视，为扩散氢的逸出提供一定的便利，避免裂纹的产生，同时有无损要求的焊口，除特殊情况外，一般焊接完成后24小时后进行检测。“热裂纹”主要是焊缝金属的晶界存在低熔点共晶体，防治措施要对不同材质的管道在焊接前严格做好焊接工艺评定，在施工过程中把好材料质量检验关，并对号入座，防止错用及混用。

(三)未焊透产生原因与防治要点

所谓“未焊透”指的是熔孔在根部焊道母材没有完全融合，从而造成原始钝边的残留，且一般分为根部完全未焊透和单侧未焊透这两种。就产生原因而言，根部完全未焊透是因钝边过厚、组对间隙过小或者焊接参数不正确，而单侧未焊透是因为两侧钝边值的不等或者错边量的超标。就未焊透的防治要点而言，主要是在焊接前需要对焊缝进行认真的修磨与组对，使焊条和焊丝在根焊的时候可以顺畅伸入坡口的根部。而在根焊不能产生熔孔时，需要打磨出符合相关要求的根部间隙并对焊接的参数作适当的调节。另外，未熔合这一焊接缺陷的返修是很难进行的。特别是一些壁厚相对较大的焊道，其焊接与打磨的难度都非常大，因此需要尽量避免这一缺陷的产生。

(四)气孔产生原因与防治要点

所谓“气孔”指的是因焊接时熔池内可能残留的气体形成了孔穴或者因凝固时的收缩产生的孔穴等，就不同类别气孔的产生原因而言，其中根部气孔容易在选用STT方法进行焊接的时候产生，且多表现为珍珠链式或者密集气孔，亦称虫孔，其产生原因包括相对较大的气体水含量、气体干燥器的干燥作用并未充分发挥以及气体不纯，抑或大壁厚的管道在焊接的时候因坡口的深而窄，使得保护气体无法对熔池进行有效的保护；填充层气孔容易在电弧电压过高的时候产生，其产生原因主要是焊工在焊接的过程中为了更好地熔合两侧的坡口面并避免夹沟的产生，从而对电弧电压作一定程度上的提高。然后，施工现场的移动电站对焊接电源提供的电压有时会出现波动的情况，且在电压偏高的时候会导致气孔的产生。此外，在焊接立焊部位的时候，焊工为了使填充厚度得到一定的增加，会对焊接速度作一定的降低，而当熔池一旦超前于焊丝的时候，就可能导致蜂窝状气孔的产生。就气孔的防治要点而言，主要是在焊接前仔细检查导管、流量计、加热器、减压表等气路，对气体的纯度作一定程度上的保证；在焊接的时候，要保证电弧电压与送丝速度的适当，并对焊丝伸出长作一定程度上的保持；另外，在下向立焊的时候，需要对焊接速度作有效的控制。

(五)夹渣产生原因与防治要点

所谓“夹渣”指的是在焊缝金属中有焊接熔渣的残留，其产生原因主要是因为在焊接填充的时候，上一层的焊道存在死角或者没有彻底清理熔渣，而在被后一层的焊道进行覆盖的时候就容易产生夹渣且多为点状或者条状。另外，长输管道在进行填充和盖面的时候往往采用的工艺是药芯焊丝半自动下向焊，而在焊接的过程中如果半自动设备出现间歇性的故障，就容易产生顶丝现象。焊丝与此同时穿进了熔池，而在熔池迅速冷却之后再度引燃的一瞬，绝大部分的焊缝例就会裹带熔渣或者金属杂物，并由此产生夹渣形成焊接缺陷。

就夹渣的防治要点而言，主要是在根焊前需要对坡口进行认真的清理，要对填充、盖面焊时产生的熔渣进行仔细的清理，尤其是层间死角处，使送丝机送丝的均匀得到一定程度上的确保。另外，选用的焊接参数必须具有一定的合理性。

(六)咬边产生原因与防治要点

咬边属于外部缺陷，主要形式为焊道和母材熔合线的凹陷，俗称“咬边”， “咬边”有内外之分，“内咬边”主要靠无损检测发现，有一定的隐蔽性，“外咬边”可以直观发现，容易发现；主要原因是焊接电流太大，运条不正确、操作不规范、焊嘴倾斜角度及摆动不当等都会产生咬边。防治措施一是选择适宜的焊接电源，就是说电源电压要稳定；二是运条角度要适宜，进行短弧焊接，摆动至坡口边缘时，要稍作停顿；三是焊嘴和焊道距离要合适，不宜太大；

三、焊接质量控制

(1)加强人员培训，再次对人员进行详细的技术交底，将焊接工艺参数制成焊接工艺卡，粘贴在每辆焊车之上，让焊工可以随时进行阅读纠正。

(2)焊接设备的检修力度，每天开工前后下班后对每台设备进行详细的检查，发现不符合施工要求设备立即进行检修更换。

(3)加强焊材管理，焊接材料入库时，应按相应标准的规定进行检查和验收，合格后方可入库；焊条的保管、烘干、发放、回收统一由专人负责；管道所用焊材应建立专用焊材库和焊条烘干室，并配备去湿机和干湿温度计，使焊材库相对湿度保持在60%以下；烘烤人员对焊条进行外观检查，确认合格后放入烘干箱，按焊条说明书进行烘干，烘好的焊条要及时转入恒温箱内存放，并做好记录；焊工领用焊条必须填写领用申请单，由焊接责任工程师签字确认，领用时必须用焊条保温筒，且每次领用的数量不得超过5 千克；烘好的焊条领出后应放置在保温筒中，如超过4 小时不用，应重新烘烤，但重烘次数不得超过两次。

(4)加强焊接过程中焊接参数的控制，要求质检员在焊接过程中巡查每台焊机的电流电压参数。加强对层间清理的检查力度，落实三检制，在工序交接时进行签字确认。

(5)加强焊接环境的监测力度，在风力和湿度超标情况下严禁施工。在温度过低的情况下落实预热和焊后保温措施。

(6)加强焊后检验，焊缝表面质量的检验应在无损检测以及耐压试验之前进行。所有焊缝表面质量均应采用焊道检验尺等进行外观检验并符合相关规范要求，如实记录结果。外观合格的焊缝表面不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，并不得有熔渣与飞溅物，咬边和焊缝余高应符合相关的要求。

结语

在长输管道焊接施工中，其施工质量直接影响长输管道工程的优劣，而在长输管道焊接施工时，经常会出现质量上的各种问题，所以要对其进行有效合理的监督及管理，只有这样才能够真正增强长输管道工程的发展，及提高工程的发展水平。

注1：三要素：燃点、密闭空间、浓度

参考文献

[1]曲波,郭强,王金泉.12Cr1MoV钢主蒸汽管道的焊接[J].新疆石油科技.2014(01)

[2]周新宝,张治军,郭伟.浅析长输管道焊接施工中裂纹的控制措施[J].能源与节能.2014(01)

[3]刘雪松.长输管道焊接缺陷预防措施[J].电焊机.2010(06)