压力管道焊接缺陷成因及对策

赵瑞云，于真真

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

作为一种常见的特种设备，压力管道不仅能够进行可燃性和有毒性物质的输送，同时还能进行腐蚀性和易爆物质的输送，具有重要的作用和价值。对于压力管道来讲，其密封性会直接对管道的使用效果以及周围环境和人们的安全产生影响。因此，需要积极开展压力管道的焊接管理工作，在对焊接缺陷问题进行不断完善和治理的过程中，提高压力管道输送的安全性。

1 压力管道焊接工艺概述

进行压力管道焊接的过程中，会使用填充材料利用加热或者加压的方式，实现不同种类或者同种类金属材料的有效结合。现阶段，钎焊、压焊和熔焊都是比较常见的管道焊接方式。压力管道的整体质量将直接决定管道的运行安全，因此在保证材料质量的同时，还需要开展焊接过程的质量管控，保障管道整体质量，积极开展焊接过程的全面监管，提高焊接的可靠性水平，以此为基础将压力管道的作用充分发挥出来。

2 压力管道焊接缺陷分析

2.1 错边和角变形问题

在焊接的过程中，如果操作不当就会加大错边和角变形问题出现的可能，一般情况下在压力管道的装配过程中这种问题比较常见。并且对于压力管道的焊接来讲，表面的不平整和边缘粗糙与角变形无法完全避免，同时还会对压力管道的强度产生一定的影响。当错位和角变形问题出现时，压力管道的压力就会集中到一点，当压力超过临界值，可能就会造成安全问题的出现[1]。

2.2 焊接面夹渣问题

在开展压力管道焊接的过程中，由于一些原始的熔渣没能浮到表面，最终残留在结晶的焊缝当中，出现了夹渣问题。由于压力管道焊接工艺不合理或是操作不慎就会造成偶发性的夹渣，但大部分都是由于熔渣的残留所造成的，最终导致压力容器焊接表面的焊接强度和密实性受到了极大影响。

2.3 未焊透和熔合问题

未焊透指的是未被电弧熔化的焊缝金属与母材金属之间的间隙；未熔合指的是焊缝金属与母材金属之间或相邻焊道与焊缝之间的局部残余间隙。作为压力管道严重焊接缺陷未焊透和未熔合，会降低焊缝的焊接强度，造成压力管道裂纹的出现，引发严重的安全事故。这一问题的出现，与焊接电流过低或者是焊接电弧过长有关，一般在管道内壁和外表面之间的位置比较常见[2]。

2.4 焊接面裂纹问题

一直以来，焊接裂纹都是压力管道焊接中的一种严重缺陷问题，直接威胁到管道结构的安全性。热裂纹和冷裂纹是焊接裂纹的主要表现，并且不同裂纹出现的原因也存在一定的差异。简单来讲，由于环境潮湿、管道内的水分较多从而引发裂纹形成，同时没能进行提前烘干，焊接过程中的高温造成焊缝区域产生微量的氢残留在内部，在焊接完成后降温收缩时就会造成内部应力过大，最终出现裂纹情况。并且，焊接人员的技术水平和责任意识直接决定了裂纹出现的可能，需要在焊接后及时自检。

3 影响压力管道焊接质量的主要因素

3.1 材料因素

作为焊接过程中直接影响焊接效果的因素，焊接材料是需要人们进行重点研究的内容。不同的焊接方法在运用过程中，所需的焊接材料也存在一定的差异。总的来说，焊条、焊带、焊丝、焊药、填料等都是比较常用的焊接材料，一旦材料的质量或者规格不合理，就会降低焊接质量效果，同时由于不同焊接材料所需要使用的焊接方法也存在一定的差异。因此，需要做好合理的匹配工作，避免在焊接的过程中由于匹配度不足而影响到整体的焊接效果。另外对于焊机本身来讲，不同品牌的设备质量不同，为了降低材料和设备对焊接效果的影响，需要及时开展具体管控和选择工作。

3.2 方法因素

由于压力管道需要在不同的环境下工作，因此焊接方法需要存在一定的差异，对焊接质量产生直接的影响，且不同的焊接方法在具体焊接过程中也会受到不同因素的影响。现阶段，在开展压力管道焊接的过程中，电弧焊和钨极氩弧焊是人们比较重用的方法，各自优势也不尽相同。电弧焊的具体种类较多，总体适应能力较强，设备较为轻便，技术难度小，操作便捷性高，可以满足多种压力管道焊接要求，得到了人们的广泛应用。在利用电弧焊焊接方法过程中，由于受到焊接技术和焊接环境的影响可能存在，比如未焊透的焊点、焊接气孔或焊接裂纹等问题，直接降低了压力管道焊接部位的耐压性，面对标准压力，就会出现泄漏、损坏等情况[3]。钨极氩弧焊与电弧焊不同，虽然焊接过程中不会出现多余的焊渣，但是对整体技术水平的要求比较高。

3.3 环境因素

压力管道的焊接会涉及到不同的环境因素，如：温度、湿度、风力等因素就会对焊接质量产生不同程度的影响。对于一些焊条或者是焊接材料来讲，高湿度环境下的焊接质量相对较差，一些焊接方法在低温度的环境中焊接效果不佳，都会对焊接质量产生极大的影响。因此，可以从温度、湿度、风力等外部环境入手，来对焊接环境引起的焊接质量问题展开分析。

3.4 人员因素

压力管道焊接属于手工操作，对人员的依赖性较大，在开展焊接工作的具体过程中，人员素质将直接决定焊接质量。部分企业在人才选择的过程中缺乏科学性，造成操作过程中存在技术不熟练问题，最终引发了压力管道的焊接缺陷。因此在开展压力管道焊接时，若要全面提升焊接质量，就必须要确保焊接工作人员持证上岗，还需要做好人员操作证书的检查工作，严格要求开展相关复检工作，提高焊接工作的整体质量和效率，避免因人员焊接技术不到位而引发的压力管道焊接质量问题。

4 压力管道焊接质量控制主要措施

4.1 积极开展前期准备工作

4.1.1 坡口清理

由于大部分管道的坡口尺寸和坡口角度都有差异，因此在正式开始焊接之前，需要开展坡口的清理工作。此外，还需要整合管道的坡口数据，找到与数据匹配的管道，然后进行焊接。只有经过坡口处理工艺，才能对焊接位置的质量进行保证，提高焊缝质量。除了对坡口位置的数据匹配工作重视外，还需要将坡口位置的油污和杂质清理干净，仔细打磨坡口的凹凸不平情况，保证焊接面能够实现有效对接，利用自动控制技术对坡口接头进行精确控制，避免坡口错位问题的出现[4]。

4.1.2 焊接位置的确定

焊接接头的组装需要在坡口清理后进行，并确保间隙匹配、形状匹配和钝边匹配，才能保证焊缝位置没有渗漏和凹陷，进而保证焊缝的外观质量。为了提升焊接质量，减少焊接过程中出现错位或不规则等质量缺陷的可能，在操作的过程中焊接技术人员需要对其进行仔细打磨处理。

4.1.3 焊接材料的选择

压力管道材料质量将直接影响到压力管道的整体焊接效果。在进行具体压力管道焊接时，需要严格按照国家标准要求进行材料的选取，保障焊接材料与焊接要求相吻合。另外，焊接人员还需要根据项目的实际情况，对焊接材料的规格、种类、材质等展开合理选择，提高材料选用的准确性。并且在对压力管道材料进行最终确定之前，需要展开严格的材料检验，做好材料表面油污、锈蚀等问题的处理，避免表面杂质从而影响材料使用效果。

4.1.4 焊接设备的管理

为了提高焊接质量和效率，需要科学选用高性能的焊接设备，确保设备的选择可以与管道焊接具体要求保持一致。另外，积极开展焊接设备的定期维修保养工作，确保设备的正常使用。同时在定期管理的过程中建立台账，可以记录焊接设备的使用状态。工作人员需要及时校准焊接仪器仪表，确保其精度，减少焊缝成型缺陷情况的出现。在对焊接设备进行应用的过程中，需要加强保护，减少损坏，实现延长焊接设备使用寿命的目的。

4.2 管件组对的质量管控

对于压力管道来讲，为了确保整体使用效果，需要以焊接设计要求为依据进行加工，不能存在污渍、焊渣等情况，对组对关键焊接缝隙的一致性进行保证。在开展定位时，还要将偏移量保证在规定范围内，一旦组对管道之间管壁出现了较大差异的厚度，需要根据相关要求展开修整，对过渡的平滑性进行保证。

4.3 焊接流程管理

在焊接开始之前，在相关焊接规定和流程的指导下，科学分析现有的焊接方案，对管道、焊接材料、方案合理性和试验焊接等方面进行高度重视。在开展试验焊接的过程中，以具体的标准评定流程为依据，评定焊接效果，只有在焊接效果满足具体要求后才可以开展后续的焊接施工。在具体焊接时，首先需要将喷嘴彻底清洗干净，在焊接技术要求的约束下，检查焊接电流、焊接电压等相关参数，之后展开预热处理，不同的零件应根据相应的焊接顺序采用不同的焊接方法进行焊接。在焊接位置改变后，需要重新检查焊接要求，并对焊接方法进行调整。在管道或部件发生变化时，需要及时进行合适焊接材料的更换工作。在焊接过程中，必须要对焊接环境的稳定性进行重视，关注焊接方法、设备、材料、温度、湿度、风速等各项指标，确保能够在最佳的环境中开展焊接施工。同时焊接效果的自检工作也尤为重要，可以对各种焊接质量问题进行及时发现和解决[5]。

4.4 焊接环境的管理

焊接质量将直接受到外部环境的影响。首先，在雨雪天开展焊接施工的过程中，需要进行雨棚的搭设；其次，在开展电弧焊的过程中，需要对风速进行控制。在对气体保护焊进行应用时，需要保证风速为2 m/s以上；在应用低氢焊条时，需要保证风速为5 m/s以上。因此，在上述问题进行处理的过程中，可以利用防风方法来进行干预。如果空气湿度超过了90%时，应及时加装除湿装置，确保在满足焊接条件后才能展开焊接活动。最后，如果环境温度较低，需要展开预热干预，利用电加热的方式来对焊接材料的焊接温度进行保证。一旦无法有效控制焊接环境，需要立即停止焊接工作。

4.5 焊接工艺质量控制

第一，在开展压力管道焊接时，需要尽量减少焊接量和减低金属的填充量，这样可以最大限度地保证焊接结构的稳定性，同时有效避免变形问题的出现，促进整体质量控制效果的提升。第二，技术人员应尽可能选择对称的构件截面和焊接位置，这样可以对弯曲变形问题进行有效避免。第三，焊接人员在展开作业时，在对结构强度和刚度进行充分保证的情况下，需要尽可能减小焊缝的截面尺寸，连续角焊缝可以调整设计成断续角，不仅能够对塑性变形进行有效避免，同时还可以减小焊接应力和变形。第四，需要对焊接顺序进行合理调整。对一些特性复杂的结构，应尽可能选择构件组装方式，同时有效减少焊缝数量，合理分布，可有效避免结构变形。在具体操作过程中，不仅需要满足组装和焊接的要求，同时还要推动焊接工作的顺利进行。此外，焊接工作人员需要对焊缝的尺寸进行合理确定，在等强度原则的指导下进行尺寸计算，并对结构特点展开考虑，结合具体情况进行具体分析。

4.6 焊接后期的质量控制

在焊接结束后，施工人员需要积极开展压力试验、表面检查和焊缝检查等焊接质量的检查工作，根据我国现有的焊接评定标准开展具体检验，做好气孔、裂纹等缺陷问题的分析和焊缝的准确判断。与此同时，对无损检测的管道位置、数量和参数展开工作，一旦遇到问题就需要及时记录并返工。

4.7 焊接质量检验

压力管道焊接质量检验是一项全过程的工作，不仅需要进行焊接前期和焊接过程的检验，同时还需要做好焊接外部和具体自检工作。在焊接工作开始之前，应全面分析具体的焊接材料和焊接设备，充分开展焊接预热，在确定所有焊接参数在正常范围之内后才可以进行焊接操作。在具体焊接工作开展时，当上一部分焊接工作完成后，必须要对其展开质量自检，依据压力管道焊接标准，分析焊接效果的科学性和合理性。在进行焊接后质量检查工作时，需要焊接工作人员和技术人员相互配合，对焊接效果进行共同分析，一旦存在异议情况，需要进一步查找问题所在，根据压力管道焊接的技术标准对焊接部位的质量进行评定。当确认焊接问题真实存在后，需要及时返工，并对热处理管道进行焊接后的再次热处理，促进焊接质量效果的有效提升。

4.8 对压力管道焊接缺陷问题进行灵活应对

4.8.1 错边及角变形对策

在开展压力管道焊接的过程中，无法避免错边和角变形问题的出现，并且情况较为复杂，处理难度大。因此，需要根据具体情况进行提前预防，在开展压力管道安装时，确保能与相关制造要求相吻合，将管道错边和角变形的程度控制在制造允许的范围内，降低误差的累积，减少对管道的承压能力和安全性的影响[6]。

4.8.2 焊接面夹渣对策

为了降低压力管道焊接过程中焊接面夹渣问题出现的可能性，需要保证坡口的角度与焊接钝边尺寸能够与装配质量设计要求相吻合。在开展具体压力管道焊接时，对低氢钙碱性焊条进行运用，不仅可以提高熔池的清晰性，同时还能够实现熔渣与液态金属的相互作用。依据焊接工艺的规范要求，合理应用焊接规范，及时清理坡口及两侧油污问题，科学合理地选用焊料，特别是在接头部位，需要先开展清渣处理，并确保弧坑处于填满状态。

4.8.3 未焊透、未熔合对策

在进行压力管道焊接的过程中，若要降低安全隐患问题出现的可能，保证整体焊接质量，对未焊透和未熔合问题进行有效处理，需要利用切割并展开重新对接的方式。同时，还需要对焊接电流和焊接速度科学控制，并根据操作简便和适应无损检测要求的原则对工作环境进行选择。

4.8.4 焊接面裂纹对策

焊接表面裂纹问题是管道施工质量控制中重要的问题之一，它对管道的危害十分严重。通常情况下会利用以下方法来解决这类缺陷：对存在于表面较浅的裂纹，可以利用砂轮打磨光滑；如果焊接表面的裂纹太小，可以利用裂纹研究其发展规律，并对其发展趋势进行观察和记录，预防安全隐患。所以，在焊接工作开始之前，工作人员需要展开严格组装工作，测试组装质量，为避免焊缝中心裂纹问题的出现，需要根据规范要求尽可能选择小电流多层多的道焊方式。

4.9 积极开展焊接人员专业技术能力的培养

为了对压力管道的焊接质量进行保证，有效提高焊接效果，工作人员需要对焊接技能进行全面掌握。所以，压力管道焊接企业需要组织工作人员定期开展技能学习和培训，确保对工艺水平展开全面了解和学习，按照相关规定要求掌握压力管道的焊接方法与技术。与此同时，还需要对工作人员的能力进行检验，确保在具备资格证书的情况下才能进行焊接作业。积极开展焊接人员的素质教育工作，确保工作人员能够具备较高的职业道德理念，正确对待焊接工作，严格要求自己，将自身优势发挥出来。焊接工作是一项需要团队协作的工作，仅依靠一个人无法顺利完成，所以，需要在焊接的过程中，有效培养人员的合作精神，督促工作人员齐心协力完成工作。

5 结语

压力管道的焊接技术对压力管道的日常输送效果和效率有重要影响。在经济不断发展的过程中，压力管道建设的复杂程度也在不断提升，所以，需要严格开展焊接管理工作。企业需要对焊接管理工作高度重视，对焊接缺陷问题的影响和主要诱因展开分析，根据具体情况制定出科学的管道焊接管理办法。这不仅能够对焊接质量进行保证，同时还能降低压力管道安全隐患问题出现的可能性，及时修补焊接缺陷问题，延长压力管道的使用年限。