石油化工管道焊接技术的思考
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摘要：本文详细地介绍了石油化工建设焊接技术几个方面的现状和所采用焊接工艺及材料，并对石油化工建设的焊接工艺、材料培训等方面进行了展望。
中图分类号： F407 文献标识码： A
随着石油天然气市场前景的明朗以及化工品的需用量增加，许多石油储运公司和化工公司纷纷设立石油化工厂及石化的存储基地。近年来，随着石油天然气以及化工品的需用量增加，以及相应的市场前景明朗，很多的化工公司和石化储运公司纷纷建设化工厂和石化仓储基地，为争取市场的竞争取得了先机。随着国内石油化工的发展，许多设备要求高参数（高温、高压、高容量）大型化、耐低温、耐腐蚀，因而需要高强钢、超高强钢、不锈钢、耐热钢、耐蚀钢、铝合金、钛合金、耐热合金、各种活性金属、难熔金属、异种钢，超薄、超厚结构特殊性能材料和特殊结构的焊接技术。
焊接的质量控制是石油化工管道施工之中的一项非常关键的工作，焊接质量的控制管理也是相当的复杂，所涉及的因素也是多方面的，需要与各方来共同的努力才能真正的做好这一项工作。
一、焊接技术管理现状
（一）、严格遵循焊接程序，工程开工前，按设计各焊缝编号，首先焊接工程师对将要施焊的装置原材料做工艺评定试验，确定并编制焊接方案，结合结构特点制定出焊接工艺规范；其次，针对具体装置进行焊工培训与考核，考试合格后的焊工方可承担相应的焊接工程，焊工必须严格执行技术规范，焊口完成后，严格按焊接技术记录表格由焊接负责人做好焊接记录,并由焊接日期、焊缝编号、材料规格、焊接方法及焊接规范、焊接材料、焊口处理、坡口型式、预热温度、焊接顺序及焊工钢印等资料记入表内，根据焊缝外观检验，尺寸检测试压试漏,无损探伤报告填写探伤检验结果等，评定焊缝质量标准。
（二）、加强焊工培训，提高施工队伍素质，适应化工建设需要。石油化工装置特点大多数是高温、高压、易燃、易爆、剧毒，因此，对焊接技术的要求特别严格，干什么材质，考什么材质，必须具备国家技术监督局考试的锅炉压力容器焊工证，并且培养焊工严格执行工艺纪律的习惯，这样才能使焊工水平及施工质量不断提高。
（三）、焊接技术人员是石油化工建设的重要技术力量，施工过程中，焊接技术人员必须在焊接现场，随时解决出现的各种技术问题，并且借助实例对焊工进行技术指导和协调解决设备工具、材料等与焊接有关的各种问题,确保焊接质量。
二、管道焊接方法和工艺
（一）、焊前技术的准备工作
在焊接之前编制压力管道焊接作业的指导书，来进行填写焊工工艺卡和焊接工艺评定。焊接技术人员应该依据工程的具体施工内容来看，编制焊接作业指导书，拟定其技术措施，制定出最佳的焊接方案。
（二）、管道焊接的方法
管道焊接所采用的是氩弧焊打底，电弧焊盖面，这样就可以获得良好的焊接接头，且返修率低，对于保证工程质量来说相当有利。电弧焊也就是手工电弧焊，是利用工件间与焊条产生的电弧热将金属熔化的一种焊接的方法，电弧焊是一种适应性很强的焊接方法，可以在野外高空或是室内进行仰、立、横、平全方位的焊接，是压力管道焊接中的主要的焊接方法。
（三）、管道焊接的工艺
1、焊缝焊接
在其过程之中，设有专人来进行记录，对每个焊缝的材质及其管道的相关规格，在焊接过程中的姓名、焊工编号、时间、电流以及电压、外界温度，焊前预热及焊后热处理进行一个详细的记录。在焊缝焊接完毕之后，对焊缝进行统一的编号，在每道焊缝处都加盖焊工钢印号，便于后期检查及对焊工来进行相关的考核。
2、盖面
该层是选用焊条的直径，根据焊缝的厚度来选用的。每根焊条收弧、起弧的位置必须要与中层的焊缝接头错开，禁止在中层焊缝的表面引弧，该盖面层焊缝应该是表面完整，与管道是圆滑过渡的，焊缝的宽度为盖过坡口两侧约位2mm，焊缝加强的高度为1.5到2.5mm之间，焊缝表面不可以出现熔合性飞溅、夹渣、气孔以及裂纹等等。不可以出现大于0.5mm的深度，且总长不大于该焊缝总长10％的咬边，在焊接完毕和清理熔渣之后，用钢丝刷清理其表面，并加以覆盖，避免在防腐前、保温的时候出现锈蚀。
3、中层施焊
在底部施焊完成后，清除熔渣和飞溅物，并进行一个外观上的检查，发现隐患必须磨透清除后重焊，母材与焊缝的交接处一定要清理干净。底层焊缝接头应和焊缝接头错开不小于10mm，该层选用焊条直径为Φ3.2，当管壁的厚度为9mm的时候，焊缝层数选用面、中、底共三层。中层焊缝厚度应为焊条直径的3到5mm之间，运条选用的是直线型，禁止在焊缝的焊接层表面引弧，该层焊接完毕之后，将熔渣、飞溅物清除后进行检查，发现隐患一定要在铲除之后进行重焊。
4、打底
选用氩弧焊来打底，由下往上的施焊，点焊起、收尾处可以用角磨机来打磨出最适合接头的斜口。整个底层焊缝必须要均匀焊透，不得焊穿。氩弧打底一定要先用试板进行试焊，检查氩气是不是含有杂质在。氩弧施焊的时候应该将焊接操作坑处的管沟用板围挡。
三、石油化工建设中常用焊接工艺和方法及焊接材料
石油化工工程使用的金属材料，往往要求具有高温强度，低温韧性，耐腐蚀性以及其它一些基本性能，并且焊接后仍需要保持金属性能，常用的金属材料有低碳钢、中碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢等焊接，这些金属的结构焊接，有的采用以往的常规焊接工艺，有的需采用特殊焊接工艺，并对于不同气候特点，环境以及介质也都有不同的要求。
（一）、碳钢的焊接工艺和方法及材料
石油化工常用的低碳钢主要用Q235、20#、20g、20R等，在装置施工现场焊接时，一般采用手工电弧焊，对于要求严格的管道采用氩弧焊封底,手工电弧焊盖面的焊接方法。在环境温度低于0℃时，根据板厚采用相适应的预热温度，中碳钢有35#、45#钢,焊前一定要烘干焊条，焊件进行预热,一般预热温度为150~250℃，局部预热时，预热的范围为焊缝两侧150~200mm,严格控制层间温度。
（二）、低合金钢焊接工艺和方法及材料选择
石油化工常采用低合金钢16Mn和16MnR，在管道现场，焊接时采用氩电联焊，要求焊缝与母材等强度的焊件，选用等强度的焊条，不要求强度焊件，则选用强度稍低的焊条，尽量使用低氢型焊条，在低温下焊接时采用预热，保证焊缝两侧100mm范围的温度达到预热温度，特别焊接大厚度、大刚性的结构时，焊前预热温度也可以提高，焊后不进行热处理的设备，结构预热温度也偏高一些。多层焊接时，保持层间温度不低于预热温度，但是要避免层间温度过高而造成过热。
（三）、耐热钢焊接工艺方法及材料选择
常用的耐热钢有珠光体耐热钢12CrMo、15CrMo、12CrMoV等，奥氏体耐热钢1Cr18Ni9Ti；马氏体耐热钢Cr5Mo、Cr9Mo等。珠光体耐热钢焊接，焊前对焊件进行预热，焊接过程中，保持焊件温度低于预热温度，要一次焊完焊口，焊后使焊件缓冷，并且高温回火,选用化学成分及性能与母材相当的低氢焊条，12CrMo选用R202、R207，15-CrMo选R307，12CrMoV选R317奥氏体耐热钢焊条时，应采用小电流，高速度焊接来减少过热。
（四）施焊程序（合金钢焊接工艺）施焊程序如图1所示。
（五）、 焊缝后热及焊后热处理
1、焊缝的热处理应在焊缝外观检查和无损检测完成并合格后进行。
2、 焊缝焊接完毕后如不具备热处理条件立即进行300~350℃、＞1h的后热并保温缓冷，条件具备时及时进行焊缝热处理。
3、若焊后立即进行热处理，则不必进行后热，否则应按照焊接工艺卡的要求进行后热。
4、热处理采用电加热方式，加热器及保温层的固定位置如图2所示。热处理时DN≤12″焊缝应至少安放一支测温热电偶，DN≥12″焊缝应至少上下各一支测温热电偶，热电偶应在检定有效期内。300℃以下升降温速度不限，但降温时应待冷却至常温后方可拆除保温层。
图1施焊程序示意图
图2 加热器及保湿层的固定位置
5、热处理后的焊缝均需进行硬度检测，检测部位为焊缝、两侧热影响区、两侧母材，合格标准为HB
1）、热处理工艺参数见焊接工艺卡。
2）、热处理后的焊缝应挂标示牌,表明热处理合格。
四、焊接质量的检验
（一）、焊接前检验是原材料检验，包括基本金属与焊接材料，在焊前，查明它们的牌号、类型和性能，必要时还须进行质量分析，机械性能实验及可焊性试验，焊条必须是烘干干燥过的,各项指标都合格方可使用，构件和新材料焊接时，焊前应进行必要的工艺性能试验。
（二）、焊道层间检验、着色检查、打磨检查。
（三）、焊后外观检查，外观检查要发现表面缺陷，随焊随检查，随修补，压力试验，气密试验。
（四）、最终焊接接头的无损检验，根据规范及时进行射线探伤，超声波探伤,磁粉探伤，着色探伤，硬度探伤，金相组织测试。
五、前景展望
工程建设不断发展，标准也不断提高，中国正在与国际标准接轨，这就要求焊接工作人员适应新的标准，加强对焊工的焊接技术的培训，养成严格执行工艺记录的习惯，也要提高焊接工程师的水平，同时不断研究和推广应用新的焊接技术，也发挥好焊接技师，高级焊接技师的作用，缩小焊工与焊接工程师的之间距离，减轻焊接工程师的负担，以便有更多的时间推动焊接技术的发展。让我们共同努力，把新的焊接技术应用于、服务于石油化工建设，为祖国的强大尽我们每一位焊接技术人员的职责。
总之，石油化工管道的安装，由于石油化工管道介质种类繁多，多数介质是易爆易燃且有毒有害的物质，因此对焊接质量的要求相对较高；又是因为设计施工环境差、工期紧张、费用控制等方面的限制，在质量控制方面的不利因素是较多的，使得管理的难度加大。为了保证工程的质量，首先指定好焊接工艺，并且对焊接的过程进行严格的控制，从而保证整个工程的质量，这也是各个施工单位在今后施工过程之中的质量控制重点。
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