大口径长输管道焊接质量分析
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摘要：近年来我国经济的迅猛发展，使得能源问题变得越来越突出。长输管道运输等运输方式也已经得到了越来越广泛的应用。本文主要对长输管道焊接中常见的一些焊接质量缺陷进行分析，并结合实际施工经验进行了总结。
关键词：长输管道运输；运输方式；分析总结
中图分类号： U23 文献标识码： A
引言
由于近年来我国经济的迅猛发展，致使东西部能源供需矛盾日益突出。为解决此矛盾，随着钢管制造水平与焊接技术的提高，长输管道运输这种经济高效的长距离流体介质运输方式也已经得到了越来越广泛的应用。近年西气东输、西部管道、西气东输二线、西气东输三线等一系列大口径管道的陆续施工，已经标志着我国长输管道的第四次建设高峰已经到来。本文通过对长输管道焊接中常见的一些焊接质量缺陷进行分析，并总结了相应的控制预防措施。从实际出发，对施工过程中的各质量环节控制要素进行讨论，并结合实际施工经验进行了总结。
1、长输管道施工各工艺简介
大口径长输管道壁厚一般都在8mm以上，采用多层焊接。打底和填充盖面一般采用两种焊接工艺。目前应用最广的就是纤维素焊条下向焊打底加半自动药芯焊丝自保护下向焊填充盖面工艺，由于全国大部分管道施工队伍都使用此种工艺进行施工。由于管径大，输送压力高，因此长输管道所用钢管一般都是高碳钢制作，钢级都在X60以上，西气东输二线，西气东输三线采用X80钢，采用STT下向焊打底加半自动药芯焊丝自保护下向焊填充盖面工艺，则是全国第一次采用X80钢，均属于高强钢。管道焊缝一般也都是同种材质的钢管相互焊接。
2、焊缝常见质量问题
对于长输管道而言，结合其施工工艺以及检测方式可以把其焊接缺陷分为焊缝成型以及微观组织等两种缺陷，具体而言主要体现在以下几个方面：
2.1、咬边
通常所说的咬边指的是在焊接之时熔敷金属没有办法依照相关的要求来盖住母材的坡口，进而在焊道边缘之处会有留有缺口，这比母材较低。咬边如果比较浅短即便不做处理也没有什么大碍，但是一旦咬边过深的话，就会严重影响到焊道的力学性能，产生应力集中致使接头的强度有而降低。一般产生咬边的原因通常有电流值过大，电弧没有办法集中，使得熔池熔敷不到位；或者焊条（焊丝）的倾斜度不准确，出现偏吹，在焊接之时手法不正确，摆动不到位等等。
2.2、夹渣
夹渣是在焊缝之中留有杂质，出现熔渣、铁锈等情况。一般在层之间比较容易出现夹渣现象，其它的比如说焊道根部等部位也就会出现。夹渣的形状其大小也有不同，在这之中尖锐的夹渣就会对焊道的塑性有一定的影响，尤其是在焊道受到拉应力之时，就会出现严重的应力集中。出现夹渣的原因较多，比如说进行多层焊接之时没有把熔渣清理干净，使得焊道之中有熔渣留下；在焊接的电流不充足之时将熔渣充分融化使他们可以浮出熔池；坡口过小的话，或者坡口以及上层焊道可以形成一个夹角，使得熔渣没有办法充分融化而浮出熔池等等。
2.3、未熔合以及未焊透
未熔合指的是在焊接过程之中，焊道以及母材的坡口中、上、下层焊道之间并没有完全熔化的结合，使之产生缺陷。相对而言，因为没有焊透使得焊道的有效截面积缩小，同时由于属于开口性的缺陷，会使得较为严重的应力而集中，所以相对而说没有焊透对于焊道产生的危害较大。在管道下沟之时，或者承压比较高的条件下，假如有较深的没有焊透的现象，那么焊道就有可能沿着没有焊透处撕裂。产生未熔合与未焊透的原因一般是因为坡口的加工不规范，角度偏大，钝边偏厚，没有充足的间隙；过度来进行层间清理使得坡口被打宽而导致沟槽出现；或者焊接手法不稳定，电流偏小，线能量输入偏小这些情况的产生。
2.4、气孔
一般气孔出现是因为熔化金属凝固之时，没有把熔池之中的气体溢出而形成。一般气孔的形状有条形的、球形的或者柱状形的以及密集性气孔。在长输管道焊接的过程之中，是比较容易出现的一种缩孔缺陷，在进行射线检测之时，它投射到底片之上的影像和气孔比较相似，因为形成原理一般是因为熔化金属凝固之时，液相向固相转变多的过程之中出现体积差而产生的，同气孔在本质之上有所不同，这是因为此缺陷较少，因此不纳入讨论范围。一般来说普通的气孔缺陷对管道的危害较小，在一般的情况之下还会导致止裂的作用，但是一些较深的柱形孔或者面积较大的圆形孔的危害较大。在焊接的过程之中出现气孔的根本原因包括有以下几点：焊材或者坡口的清洁度存在问题，遗留有铁锈油污等杂质，或者是焊材受潮；在焊接之时其电源的电压、电流值不够稳定；焊接速度过快；保护方法不合理等等。
2.5、裂纹
在管道焊接过程之中，危害性比较大的缺陷则是裂纹。裂纹表现出一定的延伸性，一旦焊道有内应力存在的话，那么其裂纹就会一直扩展以及延伸，使得整个焊道遭到破坏。因此在长输管道的施工过程之中，对于裂纹等等情况坚决不能出现，也不可返修，一旦出现裂纹，则要割口重焊。一般产生裂纹的最为重要的原因通常是因为工艺规程没有执行到位，或者是其外部的应力偏大而导致的。
2.5.1、结晶裂纹
一般来说结晶裂纹是较为常见的热裂纹的一种，在焊缝凝固的过程之中就会形成结晶裂纹。这种裂缝较多出现在焊缝之中，大部分表现出纵向以及弧形分布在焊缝中心以及两侧等等部位。导致出现结晶裂纹的重要原因是因为熔池之中有着较多的杂质，其冷却的速度偏快，或者是因为外界应力偏大。在管道施工过程之中，焊材同母材都应该进行严格的检验，将材料之中不合格的因素剔除之后，熔池之中一旦存在过多的杂质一般是因为没有按照规程操作数次返工后造成的。此外，强行组对或者没有预热，没有采取保温措施也会使得冷却速度偏快、其应力偏大。
2.5.2、液化裂纹
形成液化裂纹的机理同结晶裂纹的原因基本相同，都是因为晶间低熔相或者是共晶的存在，在液态向固态转变之时，存在冷却收缩使得晶粒边界有裂纹出现。一般液化裂纹在多层焊之时，母材多次受热之后晶间层重新熔化而导致的。因此液化裂纹通常比较容易出现在前层焊道偏析之处或者是母材的坡口边缘之处。在进行长输管道焊接之时，一旦没有无损检测底片表示裂纹的部位在焊道层间，通常都属于液化裂纹。
管道施工常用质量检验方法
大口径的长输管道通常都是输油输气，运行压力较高，为确保管道使用寿命及施工安全，应该对焊缝的施工质量做出检验，这样就可以保证管道在运行之中不会出现泄露、爆裂等使得输送介质外泄，产生严重的经济损失以及环境污染、社会影响。在管道焊接以及无损检测完成之后，管道质量的最后一道检验工序则是压力试验。试压通常都是分段来进行的，依照管道试压之时最低点压力不可以高于管道屈服强度的90%，最高点实现设计压力的要求做试压分段。因为长输管道输送压力较高，一般出于安全的角度考虑，试压介质一般都是使用洁净水。水压试验时通常都应该进行强度试验以及严密性的试验。输气管道按照地区等级不同强度试验压力也不同，一般四级地区要求达到设计压力的1.5倍。输油管道要求强度试压压力达到设计压力的1.25倍。
4、结语
通过以上措施，在施工过程之中严格的管理，有效保证了管道焊接质量，满足了工业以及民用的需要，实现我国经济的健康发展，为了我国的“中国梦”的实现作出贡献。
参考文献：
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