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壓力管道安裝的焊接缺陷產生及防治

  
評論: 更新日期:2015年01月14日

 隨著我國經濟發(fā)展,壓力管道在各領域中不斷的應用,它廣泛應用于石油化工、核電、科研、國防、醫(yī)療衛(wèi)生和文教體育等各部門。其中壓力管道的安全,我國已經制定了法規(guī)《壓力管道安全管理與監(jiān)察規(guī)定》。壓力管道的作業(yè)一般都在室外,敷設方式有架空、沿地、埋地,甚至經常是高空作業(yè),環(huán)境條件較差,質量控制要求較高。由于質量控制環(huán)節(jié)是環(huán)環(huán)相扣,有機結合,一個環(huán)節(jié)稍有疏忽,導致的都是質量問題。稍有不慎,極易發(fā)生安全事故。而焊接是壓力管道施工中的一項關鍵工作,其質量的好壞、效率的高低直接影響工程的安全運行和制造工期,因此控制焊接的質量顯得更為重要。本文主要是碳鋼管道、奧氏體不休鋼管道在焊接過程中針對焊接缺陷產生及防治,采取嚴格措施,才能保證壓力管道的焊接質量,確保優(yōu)質焊接工程的實現,加快現代化建設具有十分重要的意義。
    隨著我國化工、水電站生產水平的不斷進步。壓力管道在各領域中不斷的應用。壓力管道是指利用一定的壓力,用于輸送氣體或者液體的管狀設備,其范圍規(guī)定為最高工作壓力大于或者等于0.1MPa(表壓)的氣體、液化氣體、蒸汽介質或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質,且公稱直徑大于25mm的管道。常見的碳鋼管道和奧氏體不銹鋼管道焊接缺陷可分為焊縫外觀缺陷和焊縫內在質量缺陷。
    焊縫外觀缺陷
    焊縫外觀缺陷基本形式有咬邊、弧坑、錯邊、焊瘤、內凹或下陷。
    1.咬邊
    咬邊是指沿焊趾的母材部位產生的溝槽或凹陷現象,溝槽深度大于0.5㎜,總長度大于焊縫長度的10%或大于驗收標準要求的長度。咬邊的主要原因是焊接線能量大導致焊縫與母材熔合不好出現溝槽。包括電弧過長,焊條(槍)角度不當,焊條(絲)送進速度不合適等都是造成咬邊的原因。預防措施根據焊接項目、位置,焊接規(guī)范的要求,選擇合適的電流參數;控制電弧長度,盡量使用短弧焊接;控制焊縫邊緣與母材熔化結合時的焊條(槍)角度等。在檢查中如發(fā)現的焊縫咬邊,應進行打磨清理、補焊,使之符合驗收標準要求。
    2.弧坑、焊瘤、內凹或下陷
    弧坑是焊接收弧過程中形成表面凹陷,并常伴隨著縮孔、裂紋等缺陷。焊瘤是焊縫根部的局部突出,這是焊接時因液態(tài)金屬下墜形成的金屬瘤。焊瘤下常會有未焊透缺陷存在,這是必須注意的。內凹或下陷:焊縫根部向上收縮低于母材下表面時稱為內凹,焊縫蓋面低于母材上表面時稱為下陷。造成這些缺陷的原因是:對口間隙大,鈍邊薄、寬,熔池溫度過高,熔池存在一個地方時間過長,對熔池的控制不當造成的,在形成凹陷缺陷時,電弧的推力不夠也是重要原因。預防措施對口間隙符合標準要求,一般為2~3㎜;對于對口間隙不均勻的焊口,用機械打磨等方法設法修整到規(guī)定要求。對于坡口鈍邊不符合要求的進行打磨修整至規(guī)定要求。選擇合適的焊接線能量以及合適的焊接速度,控制熔池溫度在合適的范圍,不過高。仰焊部位焊接盡量采用短弧焊接,增強電弧推力。
    焊縫內在質量缺陷
    焊縫備注質量缺陷一般有氣孔、裂紋、夾渣與夾雜物、未焊透與未熔合
    1.氣孔
    氣孔形成原因是或外界侵入的氣體在熔池金屬冷卻凝固前未來得及逸出而殘留在焊縫金屬內部或表面形成的空穴或孔隙,視其形態(tài)可分為單個氣孔、鏈狀氣孔、密集氣孔(包括蜂窩狀氣孔)等,特別是在電弧焊中,由于冶金過程進行時間很短,熔池金屬很快凝固,冶金過程中產生的氣體、液態(tài)金屬吸收的氣體,或者焊條的焊劑受潮而在高溫下分解產生氣體,甚至是焊接環(huán)境中的濕度太大也會在高溫下分解出氣體等等,這些氣體來不及析出時就會形成氣孔缺陷。盡管氣孔較之其它的缺陷其應力集中趨勢沒有那么大,但是它破壞了焊縫金屬的致密性,減少了焊縫金屬的有效截面積,從而導致焊縫的強度降低。主要原因是根本原因是焊接過程中,焊接本身產生的氣體或外部氣體進入熔池,在熔池凝固前沒有來得及溢出熔池而殘留在焊縫中。預防措施主要從減少焊縫中氣體的數量和加強氣體從熔池中的溢出兩方面考慮。焊材要保持干燥,干凈。在使用過程中需烘培,裝在保溫筒內,隨用隨取使整個過程保證焊材干燥。焊件的干凈,焊縫15cm范圍做到清潔、無水、無銹斑、無油脂、裂紋、重皮、坡口破損及任何毛刺等雜物存在。焊接施工環(huán)境符合要求當濕度大于90%立即停止施焊。采用短弧焊接,減少氣體進入熔池的機會。
    2.裂紋
    焊縫裂紋是焊接過程中或焊接完成后在焊接區(qū)域中出現的金屬局部破裂的表現。
    焊縫金屬從熔化狀態(tài)到冷卻凝固的過程經過熱膨脹與冷收縮變化,有較大的冷收縮應力存在,而且顯微組織也有從高溫到低溫的相變過程而產生組織應力,更加上母材非焊接部位處于冷固態(tài)狀況,與焊接部位存在很大的溫差,從而產生熱應力等等,這些應力的共同作用一旦超過了材料的屈服極限,材料將發(fā)生塑性變形,超過材料的強度極限則導致開裂。裂紋的存在大大降低了焊接接頭的強度,并且焊縫裂紋的尖端也成為承載后的應力集中點,成為結構斷裂的起源。管道焊接一般由應力過大而產生裂紋為主。在焊接過程中焊條焊劑要烘干,焊縫坡口及附近母材要去油、水、除銹,減少氫的來源。工件焊前預熱,焊后緩冷(大部分材料的溫度可查表),可降低焊后冷卻速度,避免產生淬硬組織,并可減少焊接殘余應力。采取減小焊接應力的工藝措施,如對稱焊,小線能量的多層多道焊等,焊后進行清除應力的熱處理處理。
    3.夾渣與夾雜物(夾鎢)
    熔化焊接時的冶金反應產物,例如非金屬雜質(氧化物、硫化物等)以及熔渣,由于焊接時未能逸出,或者多道焊接時清渣不干凈,以至殘留在焊縫金屬內,稱為夾渣或夾雜物。視其形態(tài)可分為點狀和條狀,其外形通常是不規(guī)則的,其位置可能在焊縫與母材交界處,也可能存在于焊縫內。另外,在采用鎢極氬弧焊接時,鎢極崩落的碎屑留在焊縫內則成為高密度夾雜物(俗稱夾鎢)。預防措施焊件焊縫周圍15cm表面范圍內打磨清理干凈,直至發(fā)出金屬光澤。多層多道焊時,層間藥皮清理干凈;焊條按照要求烘培,不使用偏芯、受潮等不合格焊條;盡量使用短弧焊接,選擇合適的電流參數;焊接速度合適,不能過快。
    4.未焊透與未熔合
    體金屬接頭處中間或根部的鈍邊未完全熔合在一起而留下的局部未熔合。
    造成原因的主要是焊接線能量小,焊接速度快或操作手法不恰當等。預防措施合理的控制焊縫間隙和鈍邊。選擇合適的線能量、焊接速度和焊接時焊槍的角度。
    造成管道焊接缺陷的原因由作業(yè)的環(huán)境條件復雜,往往由多種因素一起造成。因此在實際過程需按照實際情況出發(fā),理論實際結合,認真分析總結,采取嚴格措施,確保壓力管道的焊接質量。做出優(yōu)質焊接工程。

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