馬小兵 劉艷 李富富 安天佑 趙曉健

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引言

壓力管道主要有相互連接的容器，管道長輸管道以及部分公用的管道3種方式，這些管道對于產(chǎn)品的輸送具有重要的影響，因此，管道的安全性尤為重要。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，就很容易導(dǎo)致這類介質(zhì)的泄漏引發(fā)重大的安全事故，威脅人民群眾的人身財(cái)產(chǎn)安全[1]。壓力管道應(yīng)用于人們的日常生活中，為人們的生活水平和質(zhì)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，因此，做好壓力管道的日常維護(hù)檢查工作更加重要，這樣才能夠最大限度地保證壓力管道的安全，為人民群眾的生存與發(fā)展提供良好的安全環(huán)境。那么，對壓力管道的安全檢查就需要多加重視，而無損檢測技術(shù)就是能夠合理應(yīng)用于壓力管道檢測過程中，能夠及時地提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，以便工作人員及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。對于無損檢測技術(shù)，也需要更多學(xué)者進(jìn)行分析與研究，這樣才能進(jìn)一步提高技術(shù)的創(chuàng)新性和進(jìn)步性。

1 異種鋼焊接接頭的特點(diǎn)

異種鋼焊接接頭和同種鋼焊接接頭有本質(zhì)差異，究其根本主要是組織結(jié)構(gòu)不同造成的。如為不同組織結(jié)構(gòu)的鋼相焊，由于兩種不同的鋼，組織結(jié)構(gòu)不同，奧氏體鋼為碳溶于鐵中的固溶體，鐵為面心立方晶格，為最緊密堆積的晶格形式，不具有鐵磁性。普通低碳鋼和低合金鋼通常為珠光體加鐵素體組織，鐵素體為碳溶于鐵或鐵的固溶體，鐵或鐵為體心立方晶格結(jié)構(gòu)，具有鐵磁性。晶格形式的不同，導(dǎo)致比容、相變應(yīng)力、熱膨脹系數(shù)等一系列物理性質(zhì)都不相同。

2 無損檢測技術(shù)簡介

無損檢測技術(shù)是指在不被檢測對象影響的情況下，能夠保證檢測對象的性能和結(jié)構(gòu)完整，利用檢測對象在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的異常情況，來反映該檢測對象是否存在質(zhì)量安全問題。無損檢測也叫作非破壞性檢測，就是要讓檢測對象的組織結(jié)構(gòu)，不會影響其他性能的改變，因此能夠最大限度地保護(hù)檢測對象的基本情況。無損檢測技術(shù)，一般采用電子或化學(xué)方面的現(xiàn)代化裝備儀器，或者使用物理或化學(xué)的方法進(jìn)行無損檢測，通過分析其表面和內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，從中尋找異常情況，這是具有一定兼容性的特征。被檢測對象的狀態(tài)和質(zhì)量問題進(jìn)行檢測，能夠充分反映出該檢測對象的質(zhì)量是否存在問題，可以根據(jù)其位置、程度以及類型等內(nèi)容進(jìn)行信息反饋。無損檢測的過程不會對設(shè)備和檢測對象造成損害，完成整個檢測過程時，就會停止對檢測對象的檢查。是最終的檢測結(jié)果，并不一定會作為最終的結(jié)果，這還需要進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，因?yàn)椴煌臋z查人員可能測出的結(jié)果會有一定的差距，需要通過更加精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)來保證最終的結(jié)果。正因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)是由多個學(xué)科結(jié)合而成的新型工程應(yīng)用技術(shù)，因此，在結(jié)構(gòu)構(gòu)建方面會有更全新的應(yīng)用，通過獲取特定的信息，確保結(jié)構(gòu)中是否存在質(zhì)量問題，阻礙整個管道的運(yùn)行，還可以精準(zhǔn)地估測出壓力管道的使用期限。

3 異種鋼焊接中的注意事項(xiàng)[2]

①遵守等強(qiáng)匹配原則。異種鋼進(jìn)行焊接時，如果金相組織比較接近，焊接材料選擇工作需要保證焊接金屬的力學(xué)性能、耐熱性能、耐腐蝕特性都不低于木材料一側(cè)的指標(biāo)，滿足等強(qiáng)匹配要求。比如在不同強(qiáng)度珠光體鋼材的相焊工作中，需要確保焊接金屬的抗拉強(qiáng)度在強(qiáng)度較低一側(cè)抗拉強(qiáng)度指標(biāo)下限值之上，以及低于強(qiáng)度較高一側(cè)金屬抗拉強(qiáng)度的上限值。如果兩種金屬之間有比較大的金相差別，應(yīng)該分析填充金屬被稀釋后，焊接接頭已讓保持足夠的有效性能的前提下，實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度匹配，以及保證耐腐蝕、耐高溫、抗裂紋等方面的等強(qiáng)度匹配。在珠光體和馬氏體進(jìn)行焊接時，需要防止焊接接頭出現(xiàn)脆化的冷裂紋；進(jìn)行珠光體鋼和奧氏體鋼焊接時，需要避免出現(xiàn)金屬稀釋、碳遷移形成擴(kuò)散，不同組織產(chǎn)生焊縫金屬剝離的情況。②根據(jù)性能要求改善焊接方法。通過調(diào)整焊接工藝參數(shù)、坡口形式、焊條工藝進(jìn)行改善，在選擇坡口時，除了要結(jié)合厚度因素，也要選擇角度偏大的坡口，有效降低熔合比，減少焊縫金屬的化學(xué)成分波動和性能波動，確保熔敷金屬可以滿足性能方面的要求。通過使用多層多道的焊接方式，能有效降低熔深，或者使用小電流快速焊接的方式，做好對層面溫度的控制。③做好預(yù)熱工作。為了控制異種鋼淬火后的裂紋傾向，如果異種鋼兩側(cè)中一側(cè)使用淬硬鋼，在焊接之前必須進(jìn)行預(yù)熱，經(jīng)過焊接后繼續(xù)進(jìn)行合理的熱處理對焊接質(zhì)量控制也十分重要，可以消除焊接所導(dǎo)致的余應(yīng)力，讓氫從鋼中溢出，有效改善焊接接頭的組織特性和性能。進(jìn)行鐵素體和馬氏體的異種鋼接頭處理時，要控制最高溫度不能超過鐵素體一側(cè)的上限，并且要保證焊接的強(qiáng)度。

4 異種鋼焊接接頭的無損檢測方法

4.1 射線檢測

由于異種鋼存在埋藏性缺陷，為了避免檢測工作受到金屬金相組織核材料晶粒度的影響，一般優(yōu)先考慮射線檢測方法，由于射線的特征，裂紋的檢出率也會與照射角度相關(guān)。經(jīng)過研究，異種鋼焊接角的位置，裂紋一般會沿著破口的方向發(fā)展，因此可以根據(jù)裂紋的常見發(fā)展方向優(yōu)化射線檢測的方向，可以沿著熔合區(qū)進(jìn)行兩次相距180°的檢測，實(shí)現(xiàn)沿著缺陷可能的發(fā)展方向探傷，獲得裂縫的狀況[3]。為了能夠獲得足夠的幾何清晰度，一般會將底片側(cè)設(shè)置在最有可能出現(xiàn)裂紋的珠光體破口側(cè)。熔合區(qū)裂紋的檢測工作需要結(jié)合設(shè)備的形狀以及坡口的形式，使用合理的方法進(jìn)行探傷工作。

4.2 超聲檢測

由于結(jié)構(gòu)、厚度等原因，某些異種鋼焊接接頭的埋藏缺陷不便于采用射線檢測，此時會考慮超聲檢測。異種鋼進(jìn)行超聲檢測時，首先考慮的是焊縫組織，例如奧氏體不銹鋼和低合金鋼相焊，通常采用不銹鋼焊條作為填充金屬，此時焊縫組織更接近奧氏體，此時按照奧氏體材料制定超聲工藝。并應(yīng)根據(jù)實(shí)際工件情況制作異種鋼模擬試塊。

4.3 滲透檢測

滲透檢測是指將滲透劑注入壓力管道中的檢測部位，加入清洗劑可以進(jìn)一步加劇缺失部位的出現(xiàn)，然后再利用顯像劑的涂抹方式進(jìn)行設(shè)備的檢查，存在質(zhì)量問題的位置就會顯現(xiàn)出來。滲透檢測的主要檢測方向就是壓力管道中的表面情況，因此，在管道內(nèi)部的檢測情況無法做到。再加上滲透劑和清洗劑都屬于化學(xué)藥劑，對于人體是有一定的危害，并且會影響壓力管道的質(zhì)量。

4.4 磁粉檢測

磁粉檢測技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用的過程中，工作人員主要是通過磁場原理的方式來對熔爐壓力容器的缺陷進(jìn)行分析和觀察。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，工作人員需要使用一系列鐵磁性的材料，此類材料被磁化后就能夠使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變，以此產(chǎn)生對應(yīng)的漏磁場，漏磁場能夠吸附在工件表面的磁粉，之后在合適的光照條件下就能夠形成肉眼可見較為清晰的磁痕[4]。磁痕能夠直接反映和表現(xiàn)出鍋爐壓力容器中缺陷的位置、大小、形狀以及嚴(yán)重程度。之后，檢測人員還可以通過對磁性線上的凹凸情況對缺陷進(jìn)行深入的分析，從而更加準(zhǔn)確地對缺陷的情況進(jìn)行了解和掌握。此類技術(shù)自身具備了較為良好的優(yōu)勢。一般來說，其能夠?qū)﹁F磁性材料的容器或者其他磁性較強(qiáng)的金屬材料有著非常敏感的檢測程度，對于一些其他技術(shù)可能難以發(fā)現(xiàn)的微小缺陷也能夠進(jìn)行詳細(xì)的檢測和分析，不會對其中存在的缺陷造成錯過的情況，并且整體檢測的效率也非常高。但是，此類檢測技術(shù)自身同樣也具備了一定的缺陷和劣勢，那就是當(dāng)材料為不銹鋼材料時，就無法對其進(jìn)行有效的檢測，一般對不銹鋼材料進(jìn)行檢測時，若是還要采取此類方法，那么必須與其他方法進(jìn)行結(jié)合，以此有效提高了檢測的精準(zhǔn)度。同時，該方法基本上都是作用于壓力容器表面的缺陷，因此，對內(nèi)部存在的缺陷也無法有效地進(jìn)行檢測。所以在選擇對應(yīng)的檢測方法時，相關(guān)工作人員就需要根據(jù)容器的實(shí)際情況來選擇，這樣才能夠真正提高了整體檢測的效率和質(zhì)量，從而對其中存在的缺陷進(jìn)行治理。

5 異種鋼焊接缺陷控制措施

5.1 選擇合適的焊接材料

為了避免出現(xiàn)焊接缺陷導(dǎo)致壓力容器的力學(xué)性能下降，首先要選擇合適的焊接材料，為焊接工作創(chuàng)造良好基礎(chǔ)[5]。焊接材料選擇時，應(yīng)該根據(jù)母材的原始成分、設(shè)備性能、焊接工藝選擇參數(shù)，如果兩種異種鋼具有相同的金相組織，焊接材料根據(jù)低強(qiáng)度的原則進(jìn)行選擇。但是在一些特殊情況下，也會采用高強(qiáng)度原則，以便保證焊接質(zhì)量和提升壓力容器的性能。如果兩端母材的金相組織具有比較大的差別，焊接之前需要分析焊接材料被母材稀釋之后接頭是否能保持足夠的性能，從而選擇合適的焊接材料。焊接過程中，如果發(fā)現(xiàn)接頭的工作環(huán)境比較惡劣，一般選擇鎳基合金焊條降低碳遷移現(xiàn)象，從而改善接頭的力學(xué)性能。也要做好對焊接材料的驗(yàn)收，定期開展抽檢工作，確保焊接材料合格。

5.2 優(yōu)化焊接熱處理工藝

開展焊接熱處理之前，要徹底清理干凈管材上的障礙物，之后要仔細(xì)檢查用于焊接的各類儀器設(shè)備，經(jīng)常使用的儀器設(shè)備有記錄儀、加熱器等，需要對各類材料的運(yùn)行狀態(tài)予以明確，在設(shè)備開始運(yùn)行之前，要進(jìn)行合理的檢查，保證焊接工作有序開展。在進(jìn)行焊接的時候，焊接位置處于暴露的環(huán)境下，在實(shí)施焊接之前，要根據(jù)實(shí)際情況完成防雨棚搭建，從而有效規(guī)避不良天氣變化產(chǎn)生的惡劣影響，為整個焊接工作提供良好環(huán)境。焊接工作開始前，需再次檢查，科學(xué)測溫，合理布置測溫位置，一切通過檢查后，方可開展施工。完成熱處理以后，還需要更深一步探究焊縫存在的傷痕，若是探測結(jié)果顯示沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要重新處理，直至合格。

5.3 保證焊接人員的技術(shù)水平

要提升焊接人員的技術(shù)水平，確保人員能正確進(jìn)行異種鋼的焊接工作，確保焊接工作的整體質(zhì)量[6]。例如在聘用人員時，需要保證人員有國家承認(rèn)的技術(shù)證明，實(shí)現(xiàn)持證上崗，對于所有的焊接技術(shù)人員，都需要定期開展考核工作，企業(yè)內(nèi)部需要定期總結(jié)焊接工作經(jīng)驗(yàn)，老員工要給新員工傳授異種鋼焊接的經(jīng)驗(yàn)和知識，提升人員的技術(shù)水平。

5.4 其他注意措施

只有當(dāng)焊接工藝達(dá)到焊接需求時，才可以在焊接施工中被推廣。明確焊接工藝后，需要與施工技術(shù)要求相結(jié)合，合理地控制施工現(xiàn)場溫度。避免焊接期間在母材的非焊接位置臨時設(shè)置裝置，定位焊接時，要詳細(xì)檢查焊縫質(zhì)量，及時清理焊縫。完成焊接工作后，要打磨焊疤，合理控制焊縫厚度與寬度。

6 結(jié)束語

綜上所述，制作火電廠管道，異種鋼的應(yīng)用已經(jīng)變得極為普遍，為保證焊接質(zhì)量，需合理地展開管理，靈活地將多種施工技術(shù)應(yīng)用到焊接中，完成施工。壓力容器對焊接質(zhì)量要求較高，同時異種鋼焊接本身具有較高難度，很容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷。對此，需要結(jié)合缺陷的分布特點(diǎn)、發(fā)展情況正確選擇缺陷的檢測方法，有效發(fā)現(xiàn)焊接之后的質(zhì)量隱患，分析缺陷出現(xiàn)的原因，采取針對性的方式進(jìn)行工藝后續(xù)工作。通過選擇合適的焊接材料、做好預(yù)熱、合理設(shè)計(jì)坡口等等工作，以及加強(qiáng)焊接過程中的標(biāo)準(zhǔn)化管理，提升焊接人員的工作水平，達(dá)到控制焊接質(zhì)量的目的。