褚新?張孜謙

摘 要：焊接作為天然氣管道建設(shè)施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵工序，由于受焊接作業(yè)人員、設(shè)備、材料、工藝和現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境等因素的影響，實(shí)現(xiàn)管道焊接質(zhì)量過程控制難度較大。本文在分析影響焊接質(zhì)量的因素的基礎(chǔ)上，以廣東省天然氣管網(wǎng)工程管道焊接質(zhì)量控制的實(shí)例，簡單易懂地介紹了天然氣長輸管道焊接質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：天然氣管道;焊接施工;影響因素

DOI：10.12249/j.issn.1005-4669.2020.26.299

1 天然氣管道焊接技術(shù)概述

焊接技術(shù)是天然氣管道施工過程中最重要的技術(shù)之一，對于整個(gè)天然氣管道作用的發(fā)揮具有極為重要的意義。由于天然氣管道所跨距離較長，一根管道很難滿足要求，因此在天然氣管道施工過程中常常會(huì)對其進(jìn)行焊接處理，可以說天然氣管道焊接質(zhì)量的好壞將會(huì)直接對天然氣管道運(yùn)輸作用的實(shí)現(xiàn)造成影響，相關(guān)施工部門必須加強(qiáng)對其的重視，積極采取措施對天然氣管道施工過程中焊接技術(shù)質(zhì)量進(jìn)行提升，為天然氣管道作用發(fā)揮奠定基礎(chǔ)。隨著施工工藝水平的不斷提高，越來越多技術(shù)被應(yīng)用到天然氣管道焊接施工，目前最常被使用的天然氣管道焊接技術(shù)主要有手工焊接技術(shù)、半自動(dòng)焊接技術(shù)以及全自動(dòng)焊接技術(shù)三種，不同種類的焊接技術(shù)所適應(yīng)的施工條件也有一定的差別，這就要求相關(guān)施工人員在對施工現(xiàn)場進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上選擇恰當(dāng)?shù)暮附蛹夹g(shù)，從而為整個(gè)天然氣管道施工奠定基礎(chǔ)。

2 影響天然氣管道焊接質(zhì)量的主要因素

1）焊工。如果焊工操作技能不具備或責(zé)任心不強(qiáng)，容易導(dǎo)致管道焊接后焊縫處產(chǎn)生較多質(zhì)量缺陷，且不容易被檢測發(fā)現(xiàn)。2）焊機(jī)。焊機(jī)型號(hào)與工藝是否配合、焊接的電流和電壓是否穩(wěn)定、焊機(jī)電流的調(diào)整效果、監(jiān)測儀表是否有效等都對焊接質(zhì)量影響極大。3）焊材。焊材的化學(xué)成分及質(zhì)量的優(yōu)劣在會(huì)使管道焊接區(qū)域留下材料力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)或局部應(yīng)力集中等重大隱患。4）施焊環(huán)境。長輸管道的現(xiàn)場焊接作業(yè)受氣候條件的制約。如低溫能使焊接部位急劇冷卻硬化產(chǎn)生裂紋;空氣濕度大，水分中的氫會(huì)侵入焊接部位而出現(xiàn)裂紋、氣孔等缺陷。

3 天然氣管道焊接施工常見問題及措施

1）咬邊。問題：焊機(jī)電壓、電流調(diào)整不當(dāng)，人工焊接的速度較慢;焊條與焊件之間的間隙較大、接觸角度不正確、焊槍擺動(dòng)幅度較大使電弧過長;焊接次序安排不合理等原因使焊縫邊的母材熔化后沒有得到熔敷材料的補(bǔ)充造成咬邊缺陷。這種缺陷減小了母材的有效截面積，降低了焊接面的機(jī)械強(qiáng)度。措施：要求操作者養(yǎng)成良好的操作習(xí)慣，姿勢要正確、焊接方式要合理，采用交流焊機(jī)代替直流焊接能有效克服。2）焊瘤。問題：焊機(jī)電源頻率波動(dòng)幅度大、電源特性不穩(wěn)定;焊接作業(yè)者操作姿勢不正確;焊條熔化過快;焊條質(zhì)量差等原因形成，主要體現(xiàn)在橫面、立面和仰面，這種缺陷增大了焊縫的寬度，使焊材的接觸面減小，極易產(chǎn)生裂縫;如果焊瘤存在于管道內(nèi)部，容易造成天然氣濃度波動(dòng)，影響計(jì)量結(jié)果。措施：焊件處于平焊位置，選用無偏芯焊條，操作者姿勢要正確、規(guī)范。3）凹坑。問題：焊接操作者在焊接結(jié)束，收弧時(shí)沒有進(jìn)行短時(shí)間停留造成焊縫表面或背面局部低于焊材形成的凹型缺陷，這種缺陷使應(yīng)力集中，容易造成弧坑或弧孔。措施：選用有電流衰減的焊機(jī)，收弧時(shí)作短時(shí)間停留，或環(huán)形擺動(dòng)，使弧坑填滿。4）未焊滿。問題：一方面取決于操作者的焊接技術(shù)，另一方面由于焊接時(shí)填充材料不足導(dǎo)致。包括：焊條過細(xì)、焊接工件表面氧化、焊接時(shí)力度不一等。這種缺陷降低了焊縫的強(qiáng)度，容易出現(xiàn)氣孔、裂縫等。措施：選用粗焊條、焊接前除去焊件表面氧化層、適當(dāng)加大焊接電流，使電弧適當(dāng)加長、加厚表面焊縫。5）燒穿。問題：焊接過程中，焊深超過工件厚度，把工件熔化，形成孔型或縫型缺陷。主要體現(xiàn)在焊機(jī)的電流太大，電弧過長，手動(dòng)移動(dòng)速度過慢，停留時(shí)間過長，工件間隙太大，接觸面小，不能承受電弧的侵蝕。這種缺陷破壞了焊縫的作用，使焊縫失去了應(yīng)有的聯(lián)載能力。如果穿孔較大，輸送天然氣的過程中，一旦出現(xiàn)明火，容易爆炸。措施：把焊接電流適當(dāng)調(diào)小、速度放緩、使焊件間隙縮小。6）氣孔和夾渣。問題：母材或填充材料表面氧化、有油污、上銹，焊條或焊件未烘干，在焊接中，水分在高溫下分解成氣體，增加了焊縫中的氣體含量。由于氣孔缺陷在焊縫內(nèi)部，不易被發(fā)現(xiàn)，隱含著很大的安全隱患。這種缺陷較小了焊縫的有效截面積，使焊縫疏松，降低了焊接的強(qiáng)度，容易造成天然氣泄漏。夾渣的產(chǎn)生是由于坡口尺寸不合理;坡口有污物;多層焊時(shí)，層間清渣不徹底;焊接線能量小;焊縫散熱太快，液態(tài)金屬凝固過快;焊條藥皮，焊劑化學(xué)成分不合理，熔點(diǎn)過高;鎢極惰性氣體保護(hù)焊時(shí)，電源極性不當(dāng)，電、流密度大，鎢極熔化脫落于熔池中;手工焊時(shí)，焊條擺動(dòng)不良，不利于熔渣上浮。這種缺陷危害較大，容易產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)管道斷裂，發(fā)生天然氣泄漏事故。措施：清除工作坡口、焊件表面的氧化物、污物、水分和雜質(zhì);采用堿性焊條，在烘干后使用;焊件要焊前預(yù)熱，延緩冷卻速度。

4 天然氣管道焊接施工管理對策

1）焊接質(zhì)量規(guī)范管理。施工方必須對施工質(zhì)量進(jìn)行管控，應(yīng)從施工準(zhǔn)備、施工過程、施工結(jié)束三個(gè)階段進(jìn)行。施工準(zhǔn)備階段，焊接技術(shù)人員制定詳細(xì)的焊接流程、焊接工藝，對焊接人員交底，聽取焊接人員的意見，做到因地制宜。質(zhì)量檢測人員對人員的資質(zhì)、焊接設(shè)備、焊條、檢測儀器等信息作詳細(xì)的匯總，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。施工過程中，質(zhì)量檢測人員對焊接工藝、流程嚴(yán)格核對，從外觀檢查，到內(nèi)部探傷，做好記錄，上一道工序不過關(guān)，堅(jiān)決不能執(zhí)行下一道工序。施工結(jié)束后，對焊縫進(jìn)行防腐和防銹處理，通常采用噴砂除銹，熱收縮管防腐。2）焊接操作者的管理。焊接操作者是焊接質(zhì)量的保證，所以必須嚴(yán)格審核焊接者的資質(zhì)，有沒有上崗證、有幾年的焊接經(jīng)驗(yàn)等。一些關(guān)鍵的、精度要求比較高的工藝，工程方必須選用一些焊接技術(shù)比較高超的工人。在施工中，工程管理人員要詳細(xì)記錄施工的每道工序，工序結(jié)束后，有焊接者、管理人員、監(jiān)理簽字后才能進(jìn)行下一道工序。一些施工環(huán)境比較差，在施工之前對相應(yīng)的焊接人員進(jìn)行必要的培訓(xùn)，最好是進(jìn)行必要的實(shí)物模擬焊接，分析結(jié)果。3）焊接材料的管理。目前，很多管道焊接工程采用發(fā)包的形式，而分包單位為了節(jié)約成本，選用一些低端的、質(zhì)量不能保證的焊接材料，這樣工程的質(zhì)量是無法保證的。為了保證焊接質(zhì)量，焊材的選用應(yīng)遵循以下幾點(diǎn)：通過招標(biāo)的形式確定焊材的供貨方，不宜采用低價(jià)中標(biāo)作為優(yōu)選方;由于天然氣管道的輸送距離較遠(yuǎn)，有可能涉及的地區(qū)的溫差、地質(zhì)條件不同，所以選用的焊材也不同。在設(shè)計(jì)階段，承包方組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行測繪和評估，因地制宜，選用合適的焊材;管道材料的選擇必須嚴(yán)格，通過科學(xué)手段，如光譜分析或化學(xué)分析、超聲波檢測等，分析管材的成分，判斷這些成分對焊接質(zhì)量的影響;溫度比較低的地區(qū)施工時(shí)，焊條要干燥，管材要預(yù)熱，經(jīng)溫度檢測合格后才能進(jìn)行焊接。4）焊接環(huán)境的管理。焊接作業(yè)區(qū)環(huán)境因素對焊接質(zhì)量也有一定的影響，如溫度、濕度、風(fēng)力等。如手工電弧焊風(fēng)速超過8m/s、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊風(fēng)速超過2m/s，應(yīng)設(shè)置防風(fēng)棚。焊接區(qū)域相對濕度不能小于90%。如果焊接環(huán)境比較潮濕或雨后作業(yè)，必須對焊接工件進(jìn)行加熱處理;焊條必須干燥，避免在焊接中出現(xiàn)氣孔、裂縫。不同工件對焊接溫度有嚴(yán)格的規(guī)定：不銹鋼不低于0℃;碳鋼不低于20℃。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著天然氣在生產(chǎn)生活中的需求量越來越大，天然氣管道的建設(shè)速度隨之加快，由于天然氣的運(yùn)輸存在著易燃、易爆、傳輸管道的內(nèi)部壓強(qiáng)大等特點(diǎn)，對天然氣管道施工質(zhì)量也提出了更高的要求。在天然氣管道施工中，焊接工藝的管理和技術(shù)水平，直接影響著天然氣管道的傳輸質(zhì)量，應(yīng)該受到所有施工單位的重視。

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