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改革開(kāi)放以來(lái)，不論是不銹鋼管的制造水平還是焊接技術(shù)的水平，都達(dá)到了一定的程度，正因?yàn)槿绱耍�用于長(zhǎng)距離的介質(zhì)運(yùn)輸?shù)拈L(zhǎng)輸不銹鋼管也被廣泛地運(yùn)用。在施工過(guò)程中，很大程度上都是采用自動(dòng)化、機(jī)械化的施工工藝，因此對(duì)于施工過(guò)程的質(zhì)量要求非常嚴(yán)格。本文就筆者多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)針對(duì)大口徑不銹鋼管的焊接質(zhì)量控制展開(kāi)討論。

一、不銹鋼管施工常用的質(zhì)檢方法

一般情況下來(lái)說(shuō)，為了能夠有效地保證不銹鋼管的使用壽命以及其自身的施工安全，我們要對(duì)焊縫的施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制檢驗(yàn)，而且大口徑不銹鋼管的運(yùn)行壓力也比較高，只有這樣才能保證不銹鋼管在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)泄露或者爆裂等問(wèn)題而造成介質(zhì)外泄，從而污染環(huán)境以及帶來(lái)經(jīng)濟(jì)方面的損失。在不銹鋼管焊接完畢，無(wú)損檢測(cè)也完成后，要進(jìn)行最后一道的檢驗(yàn)工序，即壓力試驗(yàn)。通常試壓是分段進(jìn)行，試壓分段要按照不銹鋼管試壓時(shí)，最低點(diǎn)壓力不得大于不銹鋼管屈服強(qiáng)度的百分之九十、最高點(diǎn)要與設(shè)計(jì)壓力相符的要求來(lái)進(jìn)行。因?yàn)殚L(zhǎng)輸不銹鋼管的輸送壓力相對(duì)較高，所以出于安全的考慮，通常采用潔凈水作為試壓介質(zhì)。

在進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，要進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)與嚴(yán)密性試驗(yàn)。

二、焊縫常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

一般情況下，我們會(huì)通過(guò)長(zhǎng)輸不銹鋼管的施工工藝以及其檢測(cè)方式，把它的焊接缺陷分為兩種：焊縫成型和微觀組織。

1.咬邊

所謂的咬邊就是在焊接時(shí)熔敷金屬無(wú)法按照要求蓋住母材的坡口，從而在焊道邊緣處留有缺口，比母材低。咬邊如果比較淺短即使不做處理也無(wú)大礙，但是如果咬邊過(guò)深，則會(huì)嚴(yán)重的影響到焊道的力學(xué)性能，產(chǎn)生應(yīng)力集中致使接頭的強(qiáng)度有所降低。通常產(chǎn)生咬邊的原因有幾個(gè)，比如電流值過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)無(wú)法集中，致使熔池熔敷不到位；或者焊條的傾斜度不準(zhǔn)確，出現(xiàn)偏吹，以及焊接時(shí)手法不正確，擺動(dòng)不到位等等。

2.夾渣

所謂夾渣是指在焊縫中留有雜質(zhì)，比如熔渣或者鐵銹等等。通常在層間最容易出現(xiàn)夾渣現(xiàn)象，其它的諸如焊道根部等部位也會(huì)出現(xiàn)。夾渣的形狀大小不同，其中尖銳的夾渣會(huì)對(duì)焊道的塑性產(chǎn)生影響，特別是在焊道受到拉應(yīng)力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中。產(chǎn)生夾渣的原因也有很多，比如進(jìn)行多層焊接時(shí)未將熔渣清理干凈，造成焊道中埋有熔渣；焊接的電流不足以將熔渣充分融化使其浮出熔池；坡口過(guò)小，或者坡口和上層焊道形成一個(gè)夾角，導(dǎo)致熔渣無(wú)法充分融化而浮出熔池等。

3.未熔合和未焊透

未熔合是指在焊接過(guò)程中，焊道和母材坡口中、上下層焊道之間未完全熔化結(jié)合，形成缺陷。相對(duì)而言，由于未焊透導(dǎo)致焊道的有效截面積減小，而且因?yàn)閷儆陂_(kāi)口性缺陷，會(huì)導(dǎo)致比較嚴(yán)重的應(yīng)力集中，因此相對(duì)而言未焊透對(duì)焊道的危害比較大。在不銹鋼管下溝時(shí)，或者承壓比較高的條件下，假如有比較深的未焊透現(xiàn)象，則焊道有可能會(huì)沿著未焊透處撕裂。通常產(chǎn)生未熔合與未焊透的原因主要是因?yàn)槠驴诘募庸げ粔蛞?guī)范，角度過(guò)大，鈍邊過(guò)厚，未留下足夠間隙；過(guò)度進(jìn)行層間清理導(dǎo)致坡口被打?qū)捫纬蓽喜�；或者焊接手法不穩(wěn)，電流過(guò)小，線能量輸入過(guò)小等等。

4.氣孔

通常氣孔是因?yàn)槿刍�金屬凝固時(shí)，未將熔池中的氣體溢出而形成。一般氣孔的形狀有條形的、球形的或者柱狀形的以及密集性氣孔，此外，在長(zhǎng)輸不銹鋼管的焊接過(guò)程，還容易出現(xiàn)一種縮孔缺陷，在進(jìn)行射線檢測(cè)時(shí)，其投射到底片上的影像比較類似于氣孔，不過(guò)其形成機(jī)理通常是因?yàn)槿刍�金屬凝固時(shí)，液相向固相轉(zhuǎn)變這程中出現(xiàn)體積差而導(dǎo)致的，其與氣孔在本質(zhì)上就不相同，此處由于該缺陷相對(duì)較少，所以不做討論。通常普通的氣孔缺陷對(duì)于不銹鋼管的危害都比較小，在某種情況下還會(huì)起到止裂的作用，但是一些很深的柱形孔或者面積比較大的圓形孔則危害較大。在焊接過(guò)程中產(chǎn)生氣孔的主要原因主要有以下幾點(diǎn)：焊材或者坡口的清潔度不夠，存在鐵銹油污等雜質(zhì)，或者焊材受潮；焊接時(shí)電源的電壓、電流值不穩(wěn)定；焊接速度過(guò)快；保護(hù)方法不合理等等。

5.裂紋

相對(duì)來(lái)講不銹鋼管焊接過(guò)程中，危害性最大的缺陷就是裂紋。裂紋呈現(xiàn)出一定的延伸性，如果焊道存在內(nèi)應(yīng)力，則裂紋會(huì)一直擴(kuò)展、延伸，從而破壞整個(gè)焊道。所以在長(zhǎng)輸不銹鋼管的施工過(guò)程中，堅(jiān)決不允許出現(xiàn)裂紋等狀況，而且也不可返修，一旦出現(xiàn)裂紋，則要割口重焊。通常產(chǎn)生裂紋的原因基本上都是因?yàn)楣に囈?guī)程未執(zhí)行到位，或者外部應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致的。下面我們主要看一下液化裂紋、結(jié)晶裂紋以及延遲裂紋。

5.1結(jié)晶裂紋

通常結(jié)晶裂紋是比較常見(jiàn)的熱裂紋的一種，在焊縫凝固的過(guò)程中會(huì)形成結(jié)晶裂紋。結(jié)晶裂紋只會(huì)出現(xiàn)在焊縫中，大多數(shù)呈現(xiàn)出縱向或者弧形分布在焊縫中心和兩側(cè)等部位。產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的主要原因是由于熔池中存在過(guò)多的雜質(zhì)，冷卻的速度過(guò)快，或者由于外界應(yīng)力過(guò)大。在不銹鋼管施工過(guò)程中，焊材與母材均要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，將材料不合格的因素排除后，熔池中如果存在過(guò)多的雜質(zhì)通常是由于未按照規(guī)程操作多次返工后造成的。此外，強(qiáng)行組對(duì)或者不預(yù)熱也會(huì)導(dǎo)致冷卻速度過(guò)快、應(yīng)力過(guò)大。

5.2液化裂紋

形成液化裂紋的機(jī)理與結(jié)晶裂紋基本上是一樣的，均是由于存在晶間低熔相或者共晶，在液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)，因?yàn)榇嬖诶鋮s收縮使得晶粒邊界出現(xiàn)裂紋。不過(guò)液化裂紋通常在多層焊時(shí)，母材多次受熱后晶間層重新熔化所形成。所以液化裂紋一般最容易出現(xiàn)在前層焊道存在偏析處或者母材的坡口邊緣處。在進(jìn)行長(zhǎng)輸不銹鋼管焊接時(shí)，如果無(wú)損檢測(cè)底片顯示裂紋的部位在焊道層間，一般都屬于液化裂紋。

5.3延遲裂紋

在不銹鋼管施工過(guò)程中，比較常見(jiàn)的一種裂紋缺陷即延遲裂紋，其屬于冷裂紋，通常在焊后幾個(gè)小時(shí)甚至幾天后才會(huì)出現(xiàn)，而且時(shí)間越長(zhǎng)，延遲裂紋會(huì)越來(lái)越多越來(lái)越長(zhǎng)。一般延遲裂紋主要是由于母格淬硬傾向、焊接接頭承受的應(yīng)力和焊縫氫含量來(lái)決定的。要避免產(chǎn)生延遲裂紋可以從三個(gè)方面加以控制，即降低焊縫的冷卻速度，改善焊縫組織以及降低焊接應(yīng)力。具體措施包括：選擇制作不銹鋼管的鋼材時(shí)，盡量選擇抗裂性比較好的材料，焊接材料也要合理選擇，焊接施工時(shí)嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行，保證焊縫組織結(jié)構(gòu)的韌性與塑性；按照焊接的工藝要求進(jìn)行預(yù)熱，如果冬季施工則要采取相應(yīng)的保溫措施，如果有必要?jiǎng)t進(jìn)行焊后加熱或者熱處理；對(duì)組對(duì)應(yīng)力進(jìn)行嚴(yán)格的控制，盡可能不采用外對(duì)口器進(jìn)行強(qiáng)制組對(duì)，特別是在不銹鋼管連死頭時(shí)，禁止使用千斤頂、吊管機(jī)上提或者采用挖掘機(jī)下壓來(lái)進(jìn)行對(duì)口間隙的調(diào)節(jié)。

三、焊道缺陷的返修

在焊接工序全部完成后，施工機(jī)組要對(duì)焊縫的外觀進(jìn)行自檢，自檢合格后再向檢測(cè)公司申請(qǐng)無(wú)損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)的方法通常是超聲波檢測(cè)或者射線檢測(cè)。在完成探傷后，要對(duì)合格的焊口做相應(yīng)的防腐處理，如果焊口不合格，則要做返修。返修的具體作法如下：按照射線檢測(cè)底片的位置在焊口上標(biāo)示出需要返修的部位，再利用角向磨光機(jī)或者碳弧氣刨打開(kāi)焊縫，發(fā)現(xiàn)缺陷將其磨除再進(jìn)行補(bǔ)焊。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)的天然氣發(fā)展前景下步入高峰期，隨之我國(guó)的長(zhǎng)輸不銹鋼管也逐漸步入高峰期，而長(zhǎng)輸不銹鋼管所用鋼材向著高強(qiáng)度發(fā)展，這就要求我們具備更新的焊接技術(shù)，從而有效地提高不銹鋼管的施工質(zhì)量以及在運(yùn)用過(guò)程中的安全性。