论文部分内容阅读
【摘 要】本文根据多年的实际工作经验谈赤泥输送管道焊接技术，并可拓展到其它较厚管道的焊接，其中重点介绍赤泥输送管道对接焊缝缺陷（裂纹、气孔、夹渣、未焊透、侧面未熔合等）产生的原因、避免焊缝缺陷的方法及焊缝缺陷的处理措施，以供参考。
【关键词】赤泥输送管道；管道焊接技术；管道焊接缺陷
0.前言赤泥输送管道是指用赤泥隔膜泵（GEHO泵）将赤泥经该管道压送到赤泥堆场，输送长度约2ｋｍ，输送管道工作压力为6MPａ。管道焊接做为一门独立的专业，越来越受到人们的关注，特别是在冶金行业，尤其是压力管道及承载管道必须全熔焊，关键在根焊。在管道的焊接中，由于焊接工艺不当等原因，常会使管道对接焊缝中存在裂纹、气孔、夹渣、未焊透、侧面未熔合等缺陷，如不加以处理，则易导致出现事故。在此，笔者根据自己多年的专业技术水平及在施工中的实际工作经验，就赤泥输送管道对接焊缝缺陷的成因及处理方法展开阐述，以供参考。
1.赤泥输送管道对接焊缝缺陷的成因现场施工所用材料及条件如下：管道规格：Φ273×14mm；管道材质：Q235；管道总长度：2ｋｍ/根×6根＝12ｋｍ，对接焊缝约1600道；管道对接焊缝坡口形式：V型；焊接方式：气焊打底和手工电弧焊（气焊打底焊条：碳钢焊丝；手工电弧焊焊条：506焊条），即先气焊打底，再加手工电弧焊。对管子的要求：使用气割切割坡口，利用电动工具进行管子打磨、除锈，再刷漆。在整个工程的角度来说，在焊接过程中，由于一些原因，在输送管道焊接接头区域产生各种缺陷是不可避免的。一般，其焊缝缺陷有：裂纹、气孔、夹渣、未焊透、侧面未熔合等。1.1 裂纹裂纹是指材料局部断裂形成的缺陷，一般分为：焊缝根部裂纹、焊缝中的纵向裂纹、焊道下裂纹、熔合线与焊缝的横向裂纹。一般，焊接结构的破坏大部分是由于裂纹造成的。其产生原因为：焊接材料和焊接工艺选择不当；起焊点选择不当；焊缝熔合不良，余高不足，应力过于集中，焊缝金属冷却速度太快，定位焊缝太短：焊缝收尾处没有填满或火焰撤离过快。1.2气孔气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，而残留下来所形成的空穴。产生气孔的主要原因：基本金属或填充材料表面有水分、铁锈、油渍等，未按焊接规程进行焊管的焊前清理和焊条（焊剂）的烘培；焊条及熔剂没有充分烘干；电弧能量过小或焊速度过快；焊接金属脱氧不足。1.3夹渣夹渣是指焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷，以及焊后残留在焊缝中的金属颗粒。夹渣是焊接过程中比较容易产生的缺陷，通常尤以残留在焊缝金属中的熔剂形成的夹渣最为常见。一般，夹渣分为熔剂夹渣和金属夹渣。（1）产生熔剂夹渣的主要原因：焊接电流过小；焊接速度过快；熔池金属凝固过快；运条不正确；铁水与熔渣分离不好；层间清渣不彻底等。（2）产生金属夹渣的主要原因：焊接电流过大或钨极直径太小，氩气保护不良引起钨极烧损，钨极触及熔池或焊丝而剥落。1.4未焊透未焊透是指母材金属之间没有熔合在一起，此缺陷常发生在焊缝根部。一般，未焊透可分为双面焊未焊透和单面焊未焊透两种。产生未焊透缺陷的主要原因：焊接接头在气焊前未经清理干净，如存在油污、氧化物等；焊接电流过小；焊接速度过快；坡口角度太小、根部钝边太厚或接头间隙太小；焊条角度不当；电弧太长等。1.5侧面未熔合未熔合是指熔焊时，焊道与母材之间或焊道之间，未完全熔化结合的部分。产生未熔合缺陷的主要原因：焊接电流过小；焊接速度过快；焊条角度不对；产生了弧偏吹现象；焊接处于下坡焊位置，母材未熔化时已被铁水覆盖；母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。
2.避免焊缝缺陷的方法2.1裂纹（1）避免热裂纹的措施：由于热裂纹产生相关因素较复杂，通常采用杂质元素含量低的焊材，使用合理的焊接工艺。（2）避免冷裂纹的措施：使用合理的焊接顺序，减小焊接应力的产生；通过热处理细化淬硬组织并降低焊接内应力。2.2气孔防止气孔产生的措施：严格去除和清理管材及焊材的水分、铁锈、油渍及氧化膜；选用合格的乙炔和氧气，以保证纯度要求；采用低氢型焊条焊接时，应选择直流反接法，以减少氢离子进入熔池的几率；焊接到钢管立焊位置时，焊条（或焊枪）与焊管夹角不要小于70°；焊道起弧、收弧处应相互错开30mm以上，焊前每个引弧点和接头都要磨修，以减少气孔且使焊道高度均匀；选择中性焰、微碳化焰，填加焊丝要均匀，焊嘴的摆动不能过快和过大，注意加强火焰对熔池的保护；接头时，用电弧烧熔接头处后再向前行进，以提高接头时的始焊温度及降低冷却速度，使熔池中的气体有充分时间外逸，减少气孔的产生。2.3夹渣防止夹渣产生的措施：（1）需把被焊金属坡口表面、焊缝层间、焊丝本身彻底清理干净，防止外来夹渣混入。（2）正确运条，有规律摆动焊条，搅动熔池中液体金属促使熔渣与铁水分离。（3）做好层间清理工作，层间清理时避免出现尖而深的沟槽，打磨应圆滑过渡。（4）选择适中的焊接电流，防止焊缝金属冷却过快，减慢焊接速度，增加焊接电流。2.4未焊透防止未焊透应采取的措施：选择合理的坡口形式和装配间隙，并在焊前进行清理，彻底消除坡口两侧的氧化物和油污；根据管厚正确选用相应的焊嘴和焊丝直径，在焊接时选择合理的火焰能率和焊接速度；对厚大的管道焊接件，要进行焊前预热和在焊接过程中加热焊件；选用合格的气焊熔剂。2.5未熔合防止未熔合应采取的措施：在气焊时，应注意观察坡口两侧熔化情况，采用稍大的火焰能率，且焊接速度不宜过快，确保母材或前一层焊缝金属熔化。
3.焊缝缺陷的处理措施3.1裂纹的处理首先应弄清楚裂纹的具体位置，并将管道的整个焊道加热到100-150℃，然后用砂轮机对焊道进行打磨，打磨时先将存在裂纹的局部焊道从裂纹两端处与不存在裂纹的焊道切开，以避免在打磨过程中出现裂纹扩张，再将存在裂纹的焊道打磨掉，此时如果焊道温度低于50℃，可以对焊道再次加热到100-150℃，最后对焊道进行认真补焊。3.2气孔和夹渣的处理气孔和夹渣类属深埋缺陷，在自检中必须进行消除，进行重新焊接。焊接前，应先进行氩弧焊打底，且氩弧焊保护焊宜＜2m/s。焊接时，应由下往上施焊，氩气应无杂质，焊接结束后可用角磨机打磨底部焊缝焊条接头。底部施焊后，应先清理干净焊缝与母材交接处，然后进行中层施焊，焊接时，焊缝接头应与底层焊缝接头错开不小于10mm，严禁在焊缝的焊接层表面引弧。在中层焊接结束后，即可进行盖面焊接，即焊缝宽度为盖过坡口两侧约2mm，焊缝加强高度为1.5-2.5mm，不得出现大于0.5mm深度，以确保盖面层焊缝表面完整。3.3 未焊透和未熔合的处理未焊透通常出现手工焊和自动焊的交界面处，主要要确定其允许尺寸，只要允许可以不用处理；未熔合通常发生在焊缝的金属与坡口的交界面上，稳妥的办法应采取补焊处理。另外，当焊缝缺陷出现时，在保障安全使用的前提下对缺陷分析之后，对规范允许尺寸范围内的缺陷可予以保留，即：①长径大于壁厚的1/2，底片上缺陷处黑度较小，可以确定缺陷在壁厚方向的尺寸不大于1/2壁厚的圆形缺陷；②点数超标但在任意直线上的缺陷直径之和不大于验收级别的条状缺陷长度的圆形缺陷；③长度超标而壁厚方向尺寸小于1/4壁厚的条状缺陷；④长度超标1/2以内深度在10％～15％壁厚和长度超标1/2以上深度小于 10％壁厚根部无明显尖锐形状的根部未焊透。
4.结束语综上所述，赤泥输送管道对接焊缝的缺陷是很多的，因此在焊接施工过程中，应对影响管道对接焊缝缺陷的关键环节、关键因素层层把关、严格控制，以有效防止对接焊缝中裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等缺陷的出现，从而满足赤泥输送管道焊接施工质量的高可靠性和经济性的要求。
【参考文献】
［１］王萍，姜婕，汪士英.在役压力管道的焊接缺陷研究[J].企业技术开发，2010，29（20）.
［２］张建群，康红琴.压力管道焊接质量的控制[J].中小企业管理与科技，2010，（12）.［３］刘志华. 探析压力管道焊接缺陷原因及其控制措施[J]. 科技促进发展，2010，（8）.
【关键词】赤泥输送管道；管道焊接技术；管道焊接缺陷
0.前言赤泥输送管道是指用赤泥隔膜泵（GEHO泵）将赤泥经该管道压送到赤泥堆场，输送长度约2ｋｍ，输送管道工作压力为6MPａ。管道焊接做为一门独立的专业，越来越受到人们的关注，特别是在冶金行业，尤其是压力管道及承载管道必须全熔焊，关键在根焊。在管道的焊接中，由于焊接工艺不当等原因，常会使管道对接焊缝中存在裂纹、气孔、夹渣、未焊透、侧面未熔合等缺陷，如不加以处理，则易导致出现事故。在此，笔者根据自己多年的专业技术水平及在施工中的实际工作经验，就赤泥输送管道对接焊缝缺陷的成因及处理方法展开阐述，以供参考。
1.赤泥输送管道对接焊缝缺陷的成因现场施工所用材料及条件如下：管道规格：Φ273×14mm；管道材质：Q235；管道总长度：2ｋｍ/根×6根＝12ｋｍ，对接焊缝约1600道；管道对接焊缝坡口形式：V型；焊接方式：气焊打底和手工电弧焊（气焊打底焊条：碳钢焊丝；手工电弧焊焊条：506焊条），即先气焊打底，再加手工电弧焊。对管子的要求：使用气割切割坡口，利用电动工具进行管子打磨、除锈，再刷漆。在整个工程的角度来说，在焊接过程中，由于一些原因，在输送管道焊接接头区域产生各种缺陷是不可避免的。一般，其焊缝缺陷有：裂纹、气孔、夹渣、未焊透、侧面未熔合等。1.1 裂纹裂纹是指材料局部断裂形成的缺陷，一般分为：焊缝根部裂纹、焊缝中的纵向裂纹、焊道下裂纹、熔合线与焊缝的横向裂纹。一般，焊接结构的破坏大部分是由于裂纹造成的。其产生原因为：焊接材料和焊接工艺选择不当；起焊点选择不当；焊缝熔合不良，余高不足，应力过于集中，焊缝金属冷却速度太快，定位焊缝太短：焊缝收尾处没有填满或火焰撤离过快。1.2气孔气孔是指焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出，而残留下来所形成的空穴。产生气孔的主要原因：基本金属或填充材料表面有水分、铁锈、油渍等，未按焊接规程进行焊管的焊前清理和焊条（焊剂）的烘培；焊条及熔剂没有充分烘干；电弧能量过小或焊速度过快；焊接金属脱氧不足。1.3夹渣夹渣是指焊缝金属中残留有外来固体物质所形成的缺陷，以及焊后残留在焊缝中的金属颗粒。夹渣是焊接过程中比较容易产生的缺陷，通常尤以残留在焊缝金属中的熔剂形成的夹渣最为常见。一般，夹渣分为熔剂夹渣和金属夹渣。（1）产生熔剂夹渣的主要原因：焊接电流过小；焊接速度过快；熔池金属凝固过快；运条不正确；铁水与熔渣分离不好；层间清渣不彻底等。（2）产生金属夹渣的主要原因：焊接电流过大或钨极直径太小，氩气保护不良引起钨极烧损，钨极触及熔池或焊丝而剥落。1.4未焊透未焊透是指母材金属之间没有熔合在一起，此缺陷常发生在焊缝根部。一般，未焊透可分为双面焊未焊透和单面焊未焊透两种。产生未焊透缺陷的主要原因：焊接接头在气焊前未经清理干净，如存在油污、氧化物等；焊接电流过小；焊接速度过快；坡口角度太小、根部钝边太厚或接头间隙太小；焊条角度不当；电弧太长等。1.5侧面未熔合未熔合是指熔焊时，焊道与母材之间或焊道之间，未完全熔化结合的部分。产生未熔合缺陷的主要原因：焊接电流过小；焊接速度过快；焊条角度不对；产生了弧偏吹现象；焊接处于下坡焊位置，母材未熔化时已被铁水覆盖；母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。
2.避免焊缝缺陷的方法2.1裂纹（1）避免热裂纹的措施：由于热裂纹产生相关因素较复杂，通常采用杂质元素含量低的焊材，使用合理的焊接工艺。（2）避免冷裂纹的措施：使用合理的焊接顺序，减小焊接应力的产生；通过热处理细化淬硬组织并降低焊接内应力。2.2气孔防止气孔产生的措施：严格去除和清理管材及焊材的水分、铁锈、油渍及氧化膜；选用合格的乙炔和氧气，以保证纯度要求；采用低氢型焊条焊接时，应选择直流反接法，以减少氢离子进入熔池的几率；焊接到钢管立焊位置时，焊条（或焊枪）与焊管夹角不要小于70°；焊道起弧、收弧处应相互错开30mm以上，焊前每个引弧点和接头都要磨修，以减少气孔且使焊道高度均匀；选择中性焰、微碳化焰，填加焊丝要均匀，焊嘴的摆动不能过快和过大，注意加强火焰对熔池的保护；接头时，用电弧烧熔接头处后再向前行进，以提高接头时的始焊温度及降低冷却速度，使熔池中的气体有充分时间外逸，减少气孔的产生。2.3夹渣防止夹渣产生的措施：（1）需把被焊金属坡口表面、焊缝层间、焊丝本身彻底清理干净，防止外来夹渣混入。（2）正确运条，有规律摆动焊条，搅动熔池中液体金属促使熔渣与铁水分离。（3）做好层间清理工作，层间清理时避免出现尖而深的沟槽，打磨应圆滑过渡。（4）选择适中的焊接电流，防止焊缝金属冷却过快，减慢焊接速度，增加焊接电流。2.4未焊透防止未焊透应采取的措施：选择合理的坡口形式和装配间隙，并在焊前进行清理，彻底消除坡口两侧的氧化物和油污；根据管厚正确选用相应的焊嘴和焊丝直径，在焊接时选择合理的火焰能率和焊接速度；对厚大的管道焊接件，要进行焊前预热和在焊接过程中加热焊件；选用合格的气焊熔剂。2.5未熔合防止未熔合应采取的措施：在气焊时，应注意观察坡口两侧熔化情况，采用稍大的火焰能率，且焊接速度不宜过快，确保母材或前一层焊缝金属熔化。
3.焊缝缺陷的处理措施3.1裂纹的处理首先应弄清楚裂纹的具体位置，并将管道的整个焊道加热到100-150℃，然后用砂轮机对焊道进行打磨，打磨时先将存在裂纹的局部焊道从裂纹两端处与不存在裂纹的焊道切开，以避免在打磨过程中出现裂纹扩张，再将存在裂纹的焊道打磨掉，此时如果焊道温度低于50℃，可以对焊道再次加热到100-150℃，最后对焊道进行认真补焊。3.2气孔和夹渣的处理气孔和夹渣类属深埋缺陷，在自检中必须进行消除，进行重新焊接。焊接前，应先进行氩弧焊打底，且氩弧焊保护焊宜＜2m/s。焊接时，应由下往上施焊，氩气应无杂质，焊接结束后可用角磨机打磨底部焊缝焊条接头。底部施焊后，应先清理干净焊缝与母材交接处，然后进行中层施焊，焊接时，焊缝接头应与底层焊缝接头错开不小于10mm，严禁在焊缝的焊接层表面引弧。在中层焊接结束后，即可进行盖面焊接，即焊缝宽度为盖过坡口两侧约2mm，焊缝加强高度为1.5-2.5mm，不得出现大于0.5mm深度，以确保盖面层焊缝表面完整。3.3 未焊透和未熔合的处理未焊透通常出现手工焊和自动焊的交界面处，主要要确定其允许尺寸，只要允许可以不用处理；未熔合通常发生在焊缝的金属与坡口的交界面上，稳妥的办法应采取补焊处理。另外，当焊缝缺陷出现时，在保障安全使用的前提下对缺陷分析之后，对规范允许尺寸范围内的缺陷可予以保留，即：①长径大于壁厚的1/2，底片上缺陷处黑度较小，可以确定缺陷在壁厚方向的尺寸不大于1/2壁厚的圆形缺陷；②点数超标但在任意直线上的缺陷直径之和不大于验收级别的条状缺陷长度的圆形缺陷；③长度超标而壁厚方向尺寸小于1/4壁厚的条状缺陷；④长度超标1/2以内深度在10％～15％壁厚和长度超标1/2以上深度小于 10％壁厚根部无明显尖锐形状的根部未焊透。
4.结束语综上所述，赤泥输送管道对接焊缝的缺陷是很多的，因此在焊接施工过程中，应对影响管道对接焊缝缺陷的关键环节、关键因素层层把关、严格控制，以有效防止对接焊缝中裂纹、气孔、夹渣、未焊透、未熔合等缺陷的出现，从而满足赤泥输送管道焊接施工质量的高可靠性和经济性的要求。
【参考文献】
［１］王萍，姜婕，汪士英.在役压力管道的焊接缺陷研究[J].企业技术开发，2010，29（20）.
［２］张建群，康红琴.压力管道焊接质量的控制[J].中小企业管理与科技，2010，（12）.［３］刘志华. 探析压力管道焊接缺陷原因及其控制措施[J]. 科技促进发展，2010，（8）.