压力管道焊接缺陷成因分析及对策

压力管道焊接缺陷成因分析及对策

刘伟

江苏特检科技有限公司江苏南京210036

摘要：随着社会的发展，压力管道的使用越来越普遍，由于压力管道的焊接缺陷的存在，对压力管道的使用存在一定的安全隐患，为了降低使用压力管道的安全隐患，因此，本文针对压力管道焊接缺陷的成因进行分析，并提出相应对策。

关键词：安全隐患；焊接缺陷；分析；对策

1导致压力管道焊接缺陷的原因

焊接点是压力管道中最薄弱的环节，管道中的任何一个焊接点都与压力管道对整个压力的承载能力有关系。如果压力管道焊接点出现了缺陷，会很容易引发泄漏事故。压力管道焊接的时候，焊接点上出现裂痕，焊接面不融合、咬边和夹渣，都是缺陷的主要问题。在焊接中这些问题无法用肉眼直接的分辨出来，存在整个金属的基体中，造成金属面被割裂，出现应力集中的现象，再加上介质对压力管道的作用力，焊接缺陷的压力会增加，引起基杆慢慢的开裂，一定时间后就会发展为裂纹，最终裂纹在压力管道的内壁贯穿，造成频繁发生泄漏和爆炸的事故。对于特种设备中的压力管道来说，其焊接点的质量好坏就直接的影响到其运行的安全。通常情况下压力管道焊接缺陷都是由很多因素来决定的，例如：压力管道焊接使用的材料、焊接中的参数指标、坡口的形式和焊接技术人员的专业技术水平。

2压力管道焊接缺陷的具体分类

（1）压力管道焊接面夹渣，是常见的焊接缺陷。焊接面夹渣可以分为两种情况：①焊接面金属夹渣；②焊接面非金属夹渣。焊接面夹渣的分布形式有很多中，其中斑点、条纹、锁链、密集分布形状是几种夹渣主要分布的形式。由相关统计得知，压力管道焊接缝的内部存在的斑点状和条纹状的夹渣是被发现的最多的，也是最频繁出现的焊接缺陷，对斑点状和条纹状的夹渣进行观测，可以发现其夹渣的形状都是接近椭圆的光滑面。

（2）压力管道焊接面有大量的气孔出现。在对压力管道进行焊接的时候，熔池中的气体在金属完全凝固之前没有完全的逸出来，就残留于焊接缝之间，由此形成的空洞，这就是焊接面中的气孔。压力管道焊接面存在的气孔有很多的构成方式。气孔是由残留的氢气或者是一氧化碳等气体构成的，通常气孔的填充处都会出线锈迹或污迹，由于在对压力管道进行焊接的时候，使用的焊条未进行彻底的控干，加熔池的冷却速度超过了预计的速度。气孔大多数都是存在压力管道焊接面的，这也是主要造成压力管道焊接表面冷裂纹的原因。

（3）压力管道焊接面未焊透或者未熔合。对压力管道进行焊接的时候，其管道接头表面没有被完全的熔合，造成一部分被遗留了下来。压力管道表面没有被焊透是一种比较普遍的焊接缺陷，主要是因为操作的技术人员在进行施工的时候，没有严格的按照要求和规范来进行操作，操作手法也不够熟练。焊接表面没有熔合，主要是因为管道的金属和焊材之间的缝隙超过了标准的要求，或者是出现了不应该产生的缝隙。压力管道经常使用到的X焊接坡口中会比较容易出现压力管道焊接面未焊透或者未熔合的缺陷，对其缺陷的断面进行分析，发现通常都是椭圆形或者不规则的形状。

（4）压力管道焊接表面会有裂痕产生。压力管道的焊缝表面在接触到了原子结构时，原子层面上会产生结合力破坏，就会引起压力管道的焊接表面有裂纹出现，通过时间的积累就会出现缝隙。压力管道焊接表面出现裂痕的这一缺陷，能够直接造成管道破裂，对管道是十分致命的伤害。一般情况下可以将焊接表面裂痕分成下面的几种性质的类型：结晶性质、液化性质、热应力性质、延迟性质、应力腐蚀性质和其他性质的裂纹。

3压力管道焊接缺陷的对策

3.1焊接材料的选用

为降低裂纹倾向，在设计之初应该根据管道的运行工况选用合适合格的母材，严格控制母材的硫、磷、氢等有害元素的含量，焊接之前应将坡口及两侧15mm内的油漆、铁锈、油污打磨干净；对于焊接材料，必须注意在采购、验收、保管、选用等环节按规定进行，焊材应与母材相匹配，且严格控制有害元素含量，存放在干燥、通风的环境中，使用前需要烘干的焊条应严格按要求进行烘干，否则易在焊接过程中产生气孔。

对于结晶裂纹，可以采用碱性焊条或焊剂，并向焊缝中加入细化晶粒元素，如Mo、V、Ti、Nb、Zr、Al、稀土等，可有效控制结晶裂纹的产生；某些含有一定沉淀强化元素的金属材料具有产生再热裂纹的敏感性，焊接时除必要的工艺控制外，可以通过选用低匹配的焊接材料来提高抗再热裂纹的能力；对于冷裂纹，应选用低氢焊接材料，并注意烘干；压力管道输送介质往往具有腐蚀性，虽然母材的抗腐蚀性很强，单如果焊接材料选择不当，在应力的作用下，会在焊缝处形成应力腐蚀裂纹，一般来讲，焊缝的化学成分和组织应尽可能地与母材一致。

3.2焊接工艺控制

相关技术、施工人员需认真、科学地履行施工工艺的流程以及对焊接工艺的检测，严格按照焊接工艺卡的参数以及焊接操作条件，如焊接的层数、焊接速度、极性、电压、电流以及电流的类型、焊接顺序以及焊接的位置角度等。严格按照焊接工艺卡进行焊接施工，基本上可以解决焊缝的不连续性缺陷，同时施工人员的技能水平也是决定焊接质量的重要因素。适当的增加焊接热输入和提高预热温度，可以降低结晶裂纹倾向，但是又会使近缝区金属过热，因此还应该从接头形式和焊接顺序考虑，使大多数焊缝在拘束应力较小条件下焊接；降低焊接热输入可以降低再热裂纹产生倾向，尤其在后热时，一些材料产生再热裂纹存在一个最敏感温度区间，应避开；钢种的淬硬倾向、接头氢含量以及接头所受拘束应力状态是产生冷裂纹的三大主要因素，在选用合适的焊接材料之外，需针对不同的钢种选用最佳的焊接热输入、预热、后热参数，采用多层焊也可改善冷裂纹倾向；对于应力腐蚀开裂，要防止焊接热影响区硬化和晶粒粗大，还要通过对焊接顺序、坡口形式的控制，降低残余应力和应力集中。

3.3焊接设备的影响

焊接设备应与焊接方法相适应。不同的焊接方法选用合适的焊接电源，且焊接电源应具有良好的动特性与稳定性，保证焊接过程的稳定进行，减小飞溅等；使用送丝机时，应确保送丝机送丝稳定，从而保证焊接参数的稳定；焊枪应保证良好的气体保护效果，导电嘴导电可靠；选用合格的焊接保护气体。

在许多压力管道的事故中，往往是由于施工粗糙、未按已制定的工艺规程执行、管理制度不严，造成预热后热不合适、焊接质量不达标（未焊透、咬边、夹渣、气孔、裂纹等）、装配错边较大、强制组对导致应力过大等，引起焊缝失效。压力管道的焊接工艺需从人员、设备、焊接材料、焊接方法工艺、焊接环境五个方面进行控制，任一环节失控，都会影响到焊接质量。焊接结束后应按照相关标准规定对焊缝进行监督检验，对于有问题的焊缝要有完善的返工补修方案，确保管道的安全运行。

4结语

保证压力管道在运行中的安全，需要对其焊接缺陷进行处理，有效的避免安全事故发生。在对压力管道运行系统的整体进行检修的时候，需要将其规模扩大管理。压力管道在安装的时候，要对其质量进行严格的把控，如果有问题发生要及时的进行补修，达到压力管道安全运行的目的。

参考文献：

[1]申伟.浅谈压力管道焊接缺陷成因及控制对策[J].科技资讯,2012(34):79-79.

[2]赵俊岭.长输管道常见焊接缺陷分析控制[J].科技传播，2012（13）.

[3]岳明彦.浅谈工业管道安装过程中的焊接缺陷及对策[J].价值工程，2012（6）.

[4]程立敏.压力管道焊接缺陷成因和控制对策解析[J].新材料新装饰，2014(12):360-360.

[5]廖庆喜，王发选．管道焊接质量控制方案[J．油气田地面工程，2014，（4）．