4、压力管道的焊接质量控制

压力管道的焊接质量控制发表人：孙万田二零一一年八月压力管道的焊接质量控制概述焊接是压力管道制造过程中的一种主要加工工艺方法，焊接质量的优劣直接影响着管道的质量，安全和寿命。国内外有关资料表明，在压力管道的失效事故中，焊缝是主要的失效源，焊接质量不达标是事故的重要原因。因此，必须对焊接质量严格加以控制。焊接质量的控制一般是通过控制焊接工艺评定与焊接工艺、焊接材料、焊工培训、施焊过程、焊后检验、焊缝返修等六个环节来实现的。压力管道的焊接质量控制焊接质量4、施焊过程3、焊工培训2、焊材控制1、工艺评定与焊接工艺6、焊缝返修5、焊后检验控制焊接质量的六大要素压力管道的焊接质量控制一、焊接工艺评定与焊接工艺焊接工艺评定是评定焊接工艺正确与否的一项科学试验工作，是保证焊接质量的前提和基础。为了确保压力管道的焊接质量，提供可靠焊接工艺参数，压力管道在焊接前须进行焊接工艺评定。1.1焊接工艺评定及目的所谓焊接工艺评定就是按照拟定的焊接工艺，包括接头形式、焊接材料、焊接方法、焊接规范等，根据JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》标准，检验试件试样、确定拟定的焊接接头是否具有所要求的性能。焊接工艺评定的目的在于检验评定拟定的焊接工艺是否具有正确合理性，是否能满足产品设计和标准规定，以及评定施焊单位是否有能力焊接出符合要求焊接接头，从而为制定焊接工艺提供可靠依据。压力管道的焊接质量控制1.2编制焊接工艺卡与焊接工艺评定的关系焊接工艺评定与焊接工艺卡既相似又有区别。焊接工艺评定是在产品制造前进行的，只有其评定合格后，才可编制焊接工艺卡。焊接工艺评定是编制焊接工艺卡的依据，焊接工艺评定只考虑影响焊接接头的力学性能的工艺因素，而未考虑焊接变形、焊接应力等因素。焊接工艺卡的制订除根据焊接工艺评定外，还须结合现场实际情况，考虑劳动生产率、技术素质、设备等因素，使之具有先进性、合理性、完整性。焊接工艺评定是重要的技术文件，要编号存档，而焊接工艺卡，则要与施工图纸一起发放给施工班组具体指导现场焊接。压力管道的焊接质量控制二、焊接材料焊材控制是控制焊接质量的重要环节之一。施工现场的焊接材料主要包括焊条、焊丝。对焊材的控制主要是通过焊材的验收、烘烤、保管、领用和回收来实现的。其控制程序如图1所示：图1焊材控制流程图压力管道的焊接质量控制三、焊工管理焊工考试是保证压力管道焊接质量的基本条件之一。压力管道的焊接工作，必须由考试合格的焊工担任，因此必须对焊工进行培训和考试。合格的焊工资质是保证焊接质量的重要措施和途径。焊工培训与考试的程序控制如图2所示：图2焊工培训与考试的程序压力管道的焊接质量控制四、施焊过程控制4.1焊前控制焊前控制主要是检查焊接接头坡口尺寸、装配间隙、错边量是否符合要求。坡口及其附近的油锈，氧化皮是否按工艺要求清除干净。选用的焊材是否按规定的时间、温度烘干，焊丝表面的油锈是否除尽。焊接设备是否完好，电流、电压显示装置是否灵敏，需预热的材料是否按规定预热，所选择的焊工是否具有相应的焊接资质。只有以上各个环节全部符合工艺要求，才可以施焊。4.2焊接过程中控制焊接过程中控制主要是严格执行工艺纪律，监督焊工严格按焊接工艺卡所确定的规范参数，包括电流、电压、焊条焊丝直径、焊接层数、速度、焊接电流种类、极性、层间温度等，以及所确定的操作要求，包括焊接角度、焊接顺序、运条方法、锤击焊缝等。焊工在焊接过程中还要随时自检每道焊缝，发现缺陷立即清除，重新焊接。压力管道的焊接质量控制4.3焊后控制焊后控制的主要目的是清除焊缝中的氢，降低焊接接头残余应力，改善焊接接头组织和性能。后热是指焊后将焊件加热到250-350℃左右，保温2-4h空冷，使氢从焊缝中逸出，以防止冷裂缝产生。焊后热处理是将焊件整体或局部均匀加热到相变点以下温度，保温一定时间，再均匀冷却的一种处理方法。焊后热处理的关键在于确定热处理规范，其规范主要有加热温度、保温时间、加热和冷却速度等。还须注意，焊缝返修应在热处理前进行，否则焊缝返修后，应重新热处理。压力管道的焊接质量控制五、焊后检验要保证焊接质量，就必须对焊接接头的质量作评定。及时发现焊缝的缺陷，以便及时采取措施加以解决，如进行返修。焊接质量检验包括外观检查、无损探伤、压力实验等。5.1外观检验外观检验的目的就是检验焊缝的表面质量。即检验焊缝外观形状、焊缝余高、焊缝宽度、焊缝与母材圆滑过渡情况。以及表面缺陷，如咬边、弧坑气孔、夹渣等。对于不合要求的形状、尺寸应予修磨使之宽度、高度符合工艺要求。焊缝与母材圆滑过渡对于不允许存在的表面焊接缺陷，应予补焊消除。这些缺陷的存在将会使接头产生应力集中，降低接头的疲劳强度，甚至可能成为疲劳裂纹源。压力管道的焊接质量控制5.2无损探伤无损探伤是在焊缝外观检查合格后进行。检查焊缝内部缺陷，主要包括裂纹、未熔合、气孔、未焊透等。无损探伤常用的方法有X射线探伤、超声波探伤等。通过无损探伤可掌握焊缝内部缺陷情况，如：缺陷的种类、性质、分布状况等。根据这些情况焊接工程师可采取有效措施，清除这些不允许存在或超标缺陷，然后进行返修补焊，以保证焊接质量否则留在焊缝中的这些超标缺陷或不允许缺陷在压力管道运行中将可能成为失效源，成为事故隐患。压力管道的焊接质量控制六、焊缝返修无损探伤不达标的缺陷需要进行返修。然而，同一部位的返修次数最多不超过三次。多次返修补焊会降低焊接接头综合性能，因此必须在有限的次数内严格控制住焊缝返修质量。6.1焊缝返修一般工作程序1）焊接检查员根据无损探伤结果，发出《焊缝返修通知单》到作业班组。2）焊接工程师会同焊接检查员分析缺陷产生的原因，焊接工程师根据缺陷产生的原因，制定焊缝返修方案。3）根据返修方案进行返修焊接。4）对返修好的焊缝进行外观、无损探伤等检查。5）将返修情况，如返修次数、返修部位缺陷产生的原因，检查方法及结果等记入焊工管理台账。压力管道的焊接质量控制6.2分析缺陷产生的原因产生焊接缺陷的原因很多。焊材选用、烘烤、焊接工艺、焊接设备以及焊工操作技能、甚至责任心等。因此，焊接检查员和焊接技术人员应根据无损探伤结果，施焊记录等仔细分析，在焊缝返修及以后的焊接中避免同类事情发生。若是裂纹，就应该考虑焊接规范，焊条选用和烘烤情况。预热、后热温度是否合理，是否产生淬硬组织，是否存在较大的焊接应力。母材含硫、磷及碳含量是否偏高。若有气孔则应检查焊条烘烤温度、时间是否符合要求。检查坡口、焊丝的油锈是否清除干净、操作角度、工艺参数是否正确。若是未焊透，从工件方面考虑，就是看坡口角度、间隙是否太小，钝边是否太厚等。从工艺方面来考虑，则应分析是否电流电压过小、焊速太快、因此只有确定了缺陷种类和产生原因，才可制订正确的返修方案。压力管道的焊接质量控制6.3制订返修方案制订返修方案是进行焊缝返修工作的一个重要过程。返修方案内容包括：缺陷的清除、坡口制备焊、接方法及焊材选用和返修工艺参数。6.3.1清除缺陷制备坡口清除缺陷制备坡口的常用方法是用碳弧气刨或手工砂轮进行。坡口的形状、尺寸主要取决于缺陷尺寸、性质及分布特点，所挖坡口的角度或深度应越小越好，只要将缺陷清除，便于操作即可。一般缺陷靠近哪侧就在哪侧清除，如果材料脆性大，焊接性差，打磨坡口前还应在裂纹两端钻上裂孔，以防止在挖制和焊接过程中裂纹扩展。此外，对于抗裂性差或淬硬倾向严重的钢，碳弧气刨前应预热，清除缺陷后，还要用砂轮打磨掉碳弧气刨造成的铜斑，渗碳层淬硬层等，直至露出金属光泽。坡口制备好以后应用肉眼、放大镜或PT探伤、MT探伤进行检验。确保坡口面无裂纹和新裂纹存在。压力管道的焊接质量控制6.3.2焊接方法及焊材的选择焊缝返修一般采用焊条电弧焊进行，这是由于焊条电弧焊具有操作方便，位置适应性强等特点决定的。当采用焊条电弧焊返修时，一般选用原焊材焊接。采用钨极氩弧焊返修时，填充焊丝一般选用原焊丝，该方法一般用于补焊打底。6.3.3制订返修工艺措施焊缝返修应控制焊接线能量的输入，并采用合理的焊接顺序等工艺措施来保证质量。采用小直径焊条或焊丝、小电流等小的焊接规范施焊，降低返修部位塑性储备的消耗。采用窄焊道、多层多道等方法，减小焊接应力与变形。每层接头要尽量错开，每焊完一道后，须彻底清渣、填满弧坑，并将电弧引燃后再熄灭，起附加热处理作用。填充焊道可用带圆角的小锤锤击焊缝，以释放应力，但打底焊缝和盖面焊缝不宜锤击，以免引起根部裂纹和表面加工硬化。压力管道的焊接质量控制6.4检验返修完后，应用砂轮打磨返修部位，使之圆滑过渡，然后按原焊缝要求进行同样内容的检验，如外观、无损探伤等。验收标准不得低于原焊缝标准，检验合格后，方可进行下道工序。压力管道的焊接质量控制七、总结在压力管道焊接过程中，做到严格进行焊接工艺评定、制订合理的焊接工艺、严格按要求培训出合格的焊工；对使用的焊材严格进行验收、烘烤、领用发放；焊接过程中严格工艺纪律，按工艺要求施焊；焊后严格检验焊接质量，对其不允许或超标的内部外部缺陷进行修磨、补焊、返修等，便可很好地控制焊接质量。压力管道的焊接质量控制八、参考文献[1]焊接质量管理指南[M].北京：国防工业出版社.1987.[2]JB4708-2000,钢制压力容器焊接工艺评定[S].[3]ASME锅炉及压力容器委员会材料分委员会.ASME锅炉及压力容器规范Ⅸ焊接和钎焊评定标准[M].北京：中国石化出版社.2001.[4]锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则.国质检锅109号.2002[S][5]GB50235-1997,工业金属管道工程施工及验收规范[S].