2023年壓力管道焊接缺陷成因及對策分析摘要作為特種設(shè)備，壓力管道的安全性應(yīng)得到高度重視。其承載介質(zhì)往往有毒有害、易燃易爆，工作環(huán)境高溫高壓，若發(fā)生泄漏，后果極其嚴(yán)重。焊接是連接壓力管道的主要手段，焊縫是壓力管道的薄弱環(huán)節(jié)，焊接缺陷會導(dǎo)致壓力管道在使用過程中出現(xiàn)泄漏等問題。因此，對焊接缺陷產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，制定對策，具有重要意義。

關(guān)鍵詞安全隱患；焊接缺陷；對策分析

我國國內(nèi)的管道運(yùn)輸已擁有了空前的發(fā)展進(jìn)度，作為五大交通運(yùn)輸業(yè)的其中一種運(yùn)輸手段，對工業(yè)生產(chǎn)具有關(guān)鍵作用。在使用過程中，壓力管道工作環(huán)境復(fù)雜，常常伴隨高溫高壓，介質(zhì)有毒有害，管壁受到腐蝕，若焊接質(zhì)量不高，就會導(dǎo)致事故的發(fā)生。在壓力管道安裝過程中，須嚴(yán)格遵守工藝程序，安裝完成后應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)。

1壓力管道焊接缺陷

1.1焊縫的不連續(xù)性缺陷

焊縫的不連續(xù)性缺陷包括未熔合、未焊透、咬邊、夾渣、氣孔等缺陷。焊接坡口設(shè)計(jì)過于狹小、焊接參數(shù)過小、焊工操作不合格等原因都會造成未熔合、未焊透；焊接電流太大、焊速過快會引起焊縫咬邊，咬邊是焊縫應(yīng)力的集中處，這些應(yīng)力集中處的應(yīng)力有可能超過材料的屈服極限，造成使用過程中的變形、斷裂；焊接時(shí)的冶金反應(yīng)產(chǎn)物，如焊渣等，若在焊縫凝固前未能上浮逸出，或者上一層焊縫的焊渣未清理干凈就焊接下一層，就會產(chǎn)生夾渣，這也是產(chǎn)生應(yīng)力集中的地方；氣孔的產(chǎn)生原因是焊接過程中外界侵入的氣體或焊條藥皮產(chǎn)生的氣體進(jìn)入熔池，在熔池凝固之前未能完全逸出，而在焊縫內(nèi)部或表面形成孔洞。

1.2焊接裂紋缺陷

焊接結(jié)構(gòu)所出現(xiàn)的各種事故中，除少數(shù)是由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、選材不合理和運(yùn)行操作上的問題之外，絕大多數(shù)是由裂紋而引起的脆性破壞。壓力管道焊接中，裂紋有時(shí)候出現(xiàn)在焊接過程中，如熱裂紋，包括結(jié)晶裂紋、高溫液化裂紋、多邊化裂紋，其中結(jié)晶裂紋最為普遍，主要產(chǎn)生在含雜質(zhì)（如硫、磷）較多的碳鋼、低合金鋼焊縫中。裂紋有時(shí)也出現(xiàn)在管道運(yùn)行過程中，即所謂延遲裂紋，如再熱裂紋、冷裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋[1]。

2壓力管道焊接缺陷的對策

2.1焊接材料的選用

為降低裂紋傾向，在設(shè)計(jì)之初應(yīng)該根據(jù)管道的運(yùn)行工況選用合適合格的母材，嚴(yán)格控制母材的硫、磷、氫等有害元素的含量，焊接之前應(yīng)將坡口及兩側(cè)15mm內(nèi)的油漆、鐵銹、油污打磨干凈；對于焊接材料，必須注意在采購、驗(yàn)收、保管、選用等環(huán)節(jié)按規(guī)定進(jìn)行，焊材應(yīng)與母材相匹配，且嚴(yán)格控制有害元素含量，存放在干燥、通風(fēng)的環(huán)境中，使用前需要烘干的焊條應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行烘干，否則易在焊接過程中產(chǎn)生氣孔。

對于結(jié)晶裂紋，可以采用堿性焊條或焊劑，并向焊縫中加入細(xì)化晶粒元素，如Mo、V、Ti、Nb、Zr、Al、稀土等，可有效控制結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生；某些含有一定沉淀強(qiáng)化元素的金屬材料具有產(chǎn)生再熱裂紋的敏感性，焊接時(shí)除必要的工藝控制外，可以通過選用低匹配的焊接材料來提高抗再熱裂紋的能力；對于冷裂紋，應(yīng)選用低氫焊接材料，并注意烘干；壓力管道輸送介質(zhì)往往具有腐蝕性，雖然母材的抗腐蝕性很強(qiáng)，單如果焊接材料選擇不當(dāng)，在應(yīng)力的作用下，會在焊縫處形成應(yīng)力腐蝕裂紋，一般來講，焊縫的化學(xué)成分和組織應(yīng)盡可能地與母材一致[2]。

2.2焊接工藝控制

相關(guān)技術(shù)、施工人員需認(rèn)真、科學(xué)地履行施工工藝的流程以及對焊接工藝的檢測，嚴(yán)格按照焊接工藝卡的參數(shù)以及焊接操作條件，如焊接的層數(shù)、焊接速度、極性、電壓、電流以及電流的類型、焊接順序以及焊接的位置角度等。嚴(yán)格按照焊接工藝卡進(jìn)行焊接施工，基本上可以解決焊縫的不連續(xù)性缺陷，同時(shí)施工人員的技能水平也是決定焊接質(zhì)量的重要因素。

適當(dāng)?shù)脑黾雍附訜彷斎牒吞岣哳A(yù)熱溫度，可以降低結(jié)晶裂紋傾向，但是又會使近縫區(qū)金屬過熱，因此還應(yīng)該從接頭形式和焊接順序考慮，使大多數(shù)焊縫在拘束應(yīng)力較小條件下焊接；降低焊接熱輸入可以降低再熱裂紋產(chǎn)生傾向，尤其在后熱時(shí)，一些材料產(chǎn)生再熱裂紋存在一個(gè)最敏感溫度區(qū)間，應(yīng)避開；鋼種的淬硬傾向、接頭氫含量以及接頭所受拘束應(yīng)力狀態(tài)是產(chǎn)生冷裂紋的三大主要因素，在選用合適的焊接材料之外，需針對不同的鋼種選用最佳的焊接熱輸入、預(yù)熱、后熱參數(shù)，采用多層焊也可改善冷裂紋傾向；對于應(yīng)力腐蝕開裂，要防止焊接熱影響區(qū)硬化和晶粒粗大，還要通過對焊接順序、坡口形式的控制，降低殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中。

2.3焊接設(shè)備的影響

焊接設(shè)備應(yīng)與焊接方法相適應(yīng)。不同的焊接方法選用合適的焊接電源，且焊接電源應(yīng)具有良好的動特性與穩(wěn)定性，保證焊接過程的穩(wěn)定進(jìn)行，減小飛濺等；使用送絲機(jī)時(shí)，應(yīng)確保送絲機(jī)送絲穩(wěn)定，從而保證焊接參數(shù)的穩(wěn)定；焊槍應(yīng)保證良好的氣體保護(hù)效果，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電可靠；選用合格的焊接保護(hù)氣體[3]。

在許多壓力管道的事故中，往往是由于施工粗糙、未按已制定的工藝規(guī)程執(zhí)行、管理制度不嚴(yán)，造成預(yù)熱后熱不合適、焊接質(zhì)量不達(dá)標(biāo)（未焊透、咬邊、夾渣、氣孔、裂紋等）、裝配錯(cuò)邊較大、強(qiáng)制組對導(dǎo)致應(yīng)力過大等，引起焊縫失效。壓力管道的焊接工藝需從人員、設(shè)備、焊接材料、焊接方法工藝、焊接環(huán)境五個(gè)方面進(jìn)行控制，任一環(huán)節(jié)失控，都會影響到焊接質(zhì)量。焊接結(jié)束后應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對焊縫進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)，對于有問題的焊縫要有完善的返工補(bǔ)修方案，確保管道的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]陳坡.基于最大載荷的在用含未焊透缺陷壓力管道安全性分析[D].杭州：浙江大學(xué)，2023：11.

[2]田雙，張轉(zhuǎn)連.在用工業(yè)管