化工管道焊接质量控制措施

刘文虎

（东洋工程（上海）有限公司，上海 200000）

在化工工艺管道连接工作中，工艺管道主要连接多种工艺设备，这些工艺管道是各种流体的流转通道和载体。传统的石油化工工艺管道由于温度、压力等较为简单，同时由于焊接技术的落后，所以对焊接技术的要求稍低；由于技术随着社会经济发展而进步，现代化工工艺越来越复杂，对管道载体的要求越来越高，管道材料种类及质量要求也越来越高，同时，基于国家质量战略和安全、环保等要求的逐步提高，对于管道的强度、耐腐蚀性及泄漏性要求也逐步提高，这样，作为化工装置安装工艺中的焊接质量要求也是同样要求提高。

1 化工管道焊接工艺

1.1 焊接工艺的制定

施工承包商通常按照本公司的实际机械储备情况及所承担项目的材料种类及规格、质量要求拟定适用于该项目的焊接工艺；然后根据拟定的焊接工艺准备相应的焊接工艺评定及适用于项目的焊接工艺规程。需要指出的是，焊接工艺评定只能适用于本公司所承担的工作范围。

1.2 根部焊接

管道的组对及焊接必须按照批准的焊接工艺规程执行；点焊的长度要根据管径及管道壁厚，还要考虑不同的材料进行准备；通常采用三点点焊，以降低由于焊接应力产生的变形及电焊部位的缺陷。根部焊接通常采用氩弧焊接，以提高熔透性和清洁度。根部焊接工艺要点包括：①开始进行氩弧焊节前，要做好充分的准备，如氩气的纯度要满足所焊接材料的需要，比如碳钢通常纯度要大于99.95%。②焊前要注意环境对焊接质量的影响，如采取防风、防雨或者预热等措施。③焊接完成后，应对所有焊接区域进行检查，避免出现气孔、裂缝、夹渣等缺陷，一旦发现有缺陷，应及时进行打磨处理并进行补焊，以确保最终的焊接质量。

1.3 填充焊接

填充焊接是工艺管道焊接的重要部位及内容，通常采用手工电弧焊，在实际施焊过程中，要注意每层焊接或者每道焊接质量，每层/道焊接完成后，及时进行外观检查，及时清理每层的缺陷或者夹渣等缺陷。焊接过程中要特别注意层/道间的温度控制；通常碳钢的焊接层架温度应该控制在250℃及以下，不锈钢管道的层间温度控制在150℃及以下，其他耐热钢的层间温度应根据材料和相关标准的规定执行。

1.4 盖面焊接

由于焊缝的宽度过宽，会导致焊缝的应力管道，从而在后续的运行过程中产生质量缺陷或存在可能出现缺陷的倾向，所以对焊缝宽度的控制非常重要，通常焊缝宽度应控制在焊条直径的三倍以内；由于焊缝缺陷通常都出现起弧或者收弧位置，所以焊缝的起弧和收弧位置应该严格错开，同时收弧位置要注意在收弧时有足够的焊缝熔覆进行填入，以避免收弧缺陷，这个操作要点同时适用于焊缝的根部及填充层焊接。

1.5 手工向下焊接工艺技术

手工向下焊接工艺是现阶段较为新型的焊接工艺，它主要用于石油化工行业的大口径管道和长输管道中以及市政管道焊接中，焊接质量好，速度快，效率高。其焊接种类主要分为热焊（根焊）、填充、盖面等。首先，想要保证焊接过程中根部不出现裂纹现象需要使用热焊工艺，但在使用过程中，由于焊接速度较快，所以焊接前需要对焊接坡口及边缘进行充分的清理工作。第二，填充焊接基本满足所有的焊接方式，但是对于管道的厚度要求较高，因此在使用过程中需要注意管道的厚度。根据化工管道的实际情况来选择不同的焊接工艺，才能够保证焊接的质量。

2 化工管道安装过程中焊接质量问题产生的原因

2.1 未熔合

管道安装的质量缺陷包含许多方面，未熔合就是其中的一种。未熔合指的就是焊缝和母材之间、焊道和焊道之间没有完全融合到一起的现象，其发生在管道中的焊缝位置，一般未熔合焊接缺陷分为三种类型，分别是坡口未熔合、层间未熔合以及根部未熔合。未熔合缺陷的出现通常是由于焊缝根部间隙过小造成等，所以控制焊缝根部间隙非常重要，除了按照各种规范推荐的参数外，还要考虑焊工执行过程的习惯，所以对焊工的培训和指导工作同样特别重要。

2.2 夹渣

夹渣是指焊后熔渣残存在焊缝中的现象，包括焊缝非金属类熔渣、其他金属异物如钨等。夹渣通常表现为条渣、链状夹渣及密集夹渣；其产生的原因主要是由于坡口不合理，多层焊时层间未清理干净，焊缝过程中线能量过小，焊条本身的质量不过关，氩弧焊电源极性不当，电流过大等原因造成；其危害与气孔相似，带尖端的夹渣会产生应力集中，一旦发生或发现，要及时清理干净。

2.3 裂纹

冷裂纹是化工管道中容易出现的缺陷，同时也是焊接质量的致命性缺陷，在焊接质量中必须严格控制，其产生的主要机理是淬硬倾向、拘束度及氢含量。所以在焊接前一定严格研究母材的焊接性，选用低氢性碱性焊材及设计合理的焊接接头；降低焊缝的拘束度，如焊前预热，控制层间温度，选择合理的焊接规范，避免焊缝中出现危害性淬硬组织，选择合理的焊接顺序，减少焊接变形和焊接应力，必要时，焊后进行消氢处理。

2.4 气孔

在焊接过程中，熔池金属中的气体没有在熔池凝固之前及时排出，从而导致这些气体残留在焊缝金属的内部或者表面，最终形成了气孔。每次管道中产生的气孔数量和每个气孔的大小、形状都是不一样的，这是因为气孔的产生与母材的材质、焊接的位置等因素有关。而导致气孔形成的气体也是有许多种的，有的是本就溶解在母材和焊条钢芯中的，也有的是在药皮融化的过程中附加产生的。

3 化工管道焊接质量控制策略

3.1 科学设计焊接方案

科学合理地设计管道焊接方案，能为后期焊接施工提供有效指导。在焊接方案设计中，应注重焊接任务量、焊接能力、工艺先进性、材料、环境、焊接要求等因素的系统考虑，然后以此为基础，精确化地绘制焊接图纸，这样能为后期焊接施工提供技术保证，确保管道焊接的规范性、标准性。

3.2 注重焊接材料管理

针对焊接材料管理，应严格执行相关的材料管理标准和管理流程，同时实现材料保存、方法、使用、回收全过程的综合管理。其次，应加大特殊材料的管理，如焊接中使用低氢型焊条材料、碱性焊条、焊剂等材料，应规范化地进行材料存储环境管理，避免材料变性。同时在材料试用前，应对其质量、规格、清洁程度进行检查，要求合理控制管材或者焊条中的硫、磷等物质含量，且对坡口侧内外边缘2cm 范围进行清洁处理，确保该区域无水渍、油污、铁锈污染物，并且在清洁后要漏出金属光泽。最后，做好材料预热问题，避免材料潮湿影响后期焊接质量。

3.3 加强焊接技术管理

焊接技术影响化工管道焊接质量的核心要素。随着国家经济的发展，各类建设工程越来越大，但同时化工施工行业的技术工人越来越稀缺，如何保质保量完成项目预期是所有管理人员的重大课题。加强技术管理、提高效率成为项目管理的重要措施。

在施工开始前期的技术准备工作非常重要，技术管理人员熟悉图纸和相关技术要求，及时、合理安排有效的工序是提高效率的重要途径。

执行过程中，对施焊人员的技能培训和考核，选择优秀的焊接人员参与项目的实施。

选择合理的焊接方法特别是半自动、自动焊的选择，是提高效率的重要措施。

焊接的及时检查，对于发现的问题进行汇总、分析，组织施焊人员积极参与，采取措施，防止在后续的工作重复发生同样的问题。

3.4 做好管道焊接检查

规范化地进行管道焊接全过程检查，能及时发现管道焊接缺陷，随后通过修补措施的应用，能有效提升管道焊接质量。在焊接工艺检查中，应重点就焊接环境、工法应用等要素进行检查。而在焊接管道成品质量检查中，首先应就管道外观、形状和尺寸进行检查，确保其符合设计规范，同时管道表面无腐蚀、气泡、裂缝等问题。其次，对管道厚度、外径大小进行检查，尤其是要突出焊接部位的检查，确保管道符合化工生产需要。最后，针对具体的焊接问题，应注重焊接缺陷的有效处理。如果焊接管道出现中心裂缝问题，则应在控制焊接温度湿度、时间的基础上，利用多层焊处理该问题等。

3.5 提升焊接人员素养

化工管道在开展焊接时，多以人工手工焊接为主，为此在实际开展焊接过程中，焊接技术工作人员自身的工作质量以及工作效率，直接关系到石油化工管道在使用时的安全性以及应用性。为了保障石油化工管道在实际应用时能够高效的使用，并且其管道的质量以及其使用的效果都能满足对管道的实际需求，需要增加对焊接技术工作人员的检测，无论是质量检测工作人员的专业素养，或者是焊接工作人员的工作素养，都需要定期检测，才能让石油化工管道在实际应用时的效果提高。在日常工作中需要建立合理化的专业和技术培训周期，也就是说作为负责焊接的公司，需要定期对公司内所有技术专业人员以及质量检测人员进行专业培训，提高所有焊接工作人员对当前焊接理论知识的认知，而针对没有工作经验的焊接专业人员则需要定期进行岗前培训以及教育培训，确保其在开展工作时拥有良好的动手操作能力，对于焊接工作人员而言，动手操作能力十分重要，如果工作人员的自身动手操作能力较差，在上岗后也难以为石油化工管道质量提升带来积极影响，只有通过考核才能上岗，对于没有通过考核的人员可以进行二次培训或者直接将其辞退。而对于焊接企业来讲，已经在职的员工也需要定期进行针对性的培训，其目的是让更多的焊接专业人员能够学习到更先进的焊接知识，同时明确石油化工管道在开展焊接工艺时，其应用工艺的重点，以及如何控制石油化工管道的质量。

4 结语

化工管道焊接及质量管理对于后期使用具有深刻影响。在规范焊接工艺应用的同时，应加强焊接过程质量管理，有效地提升管道焊接质量，为化工产业生产业务开展创造有利条件，确保其经济效益增长和社会价值实现。