油田管道焊接常见外观缺陷与防治
张辉祯
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张辉祯,. 油田管道焊接常见外观缺陷与防治[J]. 石油科学研究,202110. DOI:10.12721/ccn.2021.158128.
摘要: 在石油管道施工中,焊接是一项关键技术,在焊接过程中,由于各种原因,会造成焊接的缺陷发生,从而影响整个工程的质量和后期的使用与养护。文章就石油管道焊接施工中容易产生的问题,进行详细地分析并提出主要的防治手段与措施。
关键词: 管道;焊接;缺陷;防治
DOI:10.12721/ccn.2021.158128
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1焊接缺陷的产生因素

1.1烧穿产生的原因

烧穿是指在焊接过程中,因为在调试焊接工艺参数时数值过大,或者根焊道厚度不够,进而出现填充层和热焊层焊接时,将上层烧穿或将前几层烧穿。

1.2裂纹产生的原因

裂纹是在焊接完成后进行冷却降温时,由于温度的变化,焊道产生应力,而这个应力大于母材,进而产生了裂纹情况的发生。裂纹在连头组对焊接和弯管组对焊接时,经常产生的问题。焊接过程中,直管角度和弯头角度的摆放,与施工时会有角度的偏差。为了让管口组对更加准确,在焊接过程中需要很大的外力作用,因此就会在焊道比较薄的地方,产生裂纹现象。另外,由于较高的氢含量扩散或根焊道温度减低过快,都有可能造成裂纹的出现。尤其是在冬季野外施工时,焊接条件恶劣,温度过低促使裂纹更容易产生。

1.3未焊透产生的原因

由于接触面减少导致焊接处呈现开口型缺陷,在应力方面影响了整体性和力学的分配。引起未焊透的主要原因有三种,分别是在焊接时,坡口的加工不规范,造成角度和间隙过小,这样易发生未焊透情况;其次是清理焊接面时,由于过度打磨,造成坡口过宽,造成管道内出现沟槽,影响焊接的质量,导致未焊透现象发生;最后就是由于焊接时的电流太小,无法支持焊接的有效进行,导致出现未焊透的现象发生。

1.4气孔产生的原因

一是在使用表面张力熔滴过渡的焊接方法进行焊接时,很容易产生珍珠链式气孔或者非常集中的气孔。主要是因为焊接点周边气体中含水量较大,而气体干燥器没有正常发挥本身的作用,或者是在焊接较厚的管道壁时,由于坡口有深有窄,限制了保护气体的作用,或者是在焊接过程中,为了避免出现夹沟,所以提高了电弧电压,造成了气孔的出现。

二是在焊接时经常使用移动电站来供电,由于电压会出现波动不稳定,在高压出现时,同时产生气孔。三是在焊接过程中,有些部位需要增加填充厚度,所以要放慢焊接的速度,致使熔池过大,导致出现气孔。四是如果在清理焊接面时不彻底,出现残留的杂质,也会导致气孔的产生。

1.5夹渣产生的原因

夹渣是在焊接时,在焊缝中遗留的残渣,夹渣出现的主要原因是,在填充焊接时,头层焊道有死角,在清理残留溶渣时不仔细,然后在进行二层焊接时,把残留的熔渣覆盖在了焊道空隙中。另外,在进行填充和盖面时,大都使用半自动下向焊接技术,如果在焊接过程中设备出现间接性故障,就会造成顶丝问题的发生,从而使焊丝进入熔池,在熔池冷却后,再进行后续焊接时,就会有金属残渣混到焊缝中,导致夹渣的出现。

1.6咬边产生的原因

在焊接时,熔敷金属无法完全盖住母材的坡口,造成焊道边缘出现低于母材的缺口的现象,这种现象就是咬边。咬边会对石油管道的质量造成很严重的影响,如果咬边较深较集中,会降低母材有效截面和接头强度,从而产生裂纹。

1.7未熔合产生的原因

未熔合属于面积缺陷的一种,就是焊缝金属和母材在没有完全溶解的情况下,进行了焊接。常见的未熔合会出现在三个位置,根部、坡口和间层。未熔合现象中根部未熔合和坡口未熔合会严重影响承载面积,造成其减小,进而出现对应力严重集中的现象。

2焊接缺陷的防治要点

2.1烧穿的防治要点

保证根焊道厚度约等于三毫米;控制好根焊的工艺参数设置,要在适合的范围内;发现烧穿现象时,要马上停止焊接工作,然后根据实际情况和具体要求,重新打磨好根部间隙和坡口角度,再次进行根焊与热焊工作。

2.2裂纹的防治要点

首先要避免强力组对;然后在开始焊接之前,要把预热工作做好,在合理的范围内加厚根焊道,完成根焊工作之后,再把盖面、填充和热焊工作做好。在焊接过程中,焊条要严格按照使用说明进行烘干,并将焊条放入电加热保温桶中,防止焊条受潮,减少因焊条受潮造成氢扩散情况的发生几率。在冬季进行焊接作业时,要注意焊道发生的缓冷,更有利于氢的扩散,可以有效地避免裂纹的出现。

2.3未焊透的防治要点

在进行焊接工作前,组对工作和打磨工作要详细进行,打磨工作严格按照相关规定进行,然后根据要求设置好焊接参数,这样有利于焊条及焊丝深入坡口根部,可以有效地避免未焊透的现象发生。

2.4气孔的防治要点

在进行焊接作业前,严格检查导管、加热器等气路设备,保障气体的纯度,然后彻底清理焊接面,以裸露金属光泽为标准;在进行焊接时,要保障电弧电压和送丝速度符合操作标准。另外,在下向立焊时,还要掌握好焊接的实际速度。

2.5夹渣的防治要点

在进行根焊之前,对于坡口的清理一定要认真,仔细清理盖面、填充焊接时产生的熔渣,尤其是死角,一定要清理干净,进而保障送丝的均匀性。另外,一定要控制好焊接的参数,要保持在合适的范围之内。

2.6咬边的防治要点

第一,要适当调整焊接的参数在合理的范围内,这样可以有效地规避熔池溶敷经受电流过大、电弧过长或电弧力不集中等原因,产生不到位的现象;第二,在焊接过程中,要调整好焊条、焊丝的倾角,规避偏吹情况的发生;第三,焊接工作人员在焊接过程中,要尽量保证手法稳定,减少焊接的偏差和失误。

2.7未熔合的防治要点

对于未熔合的问题要专门注意,因为未熔合是决定石油管道质量的关键因素之一,在焊接工作开始之前,一定要把坡口两侧50cm之内的油、漆、锈等杂物清理干净,把间层清理工作做到位。在焊接起弧时,拉长电弧并采用慢速焊接,通过这种方式,可以达到局部预热的效果,使母材可以充分熔化,然后在进行焊接,另外要控制好焊条倾斜角度和运条的速度,随时关注母材的熔化情况。此外,未熔合的返修很难,尤其是较厚的焊道,打磨和焊接的难度都比较高,所以在进行焊接作业时,要尽量避免未熔合的情况发生。

3强化石油管道焊接施工质量的有效措施

3.1选用焊条以及相关处理

根据现在的石油管道焊接情况的发展分析,很多打底焊道的焊接都在使用纤维素型的焊条,而其他的焊道还有盖面焊道进行焊接时,大都使用碱性焊条焊接。通过大量的实验,证明这样的焊接方式,可以有效的减少焊缝中混入氢的情况发生,保证和提高焊接接头的质量。在实际的焊接作业中,要提高烘干碱性低氢型焊条的温度,减少焊缝当中存在的氢含量,降低石油管道出现裂纹的几率。

3.2焊接技术优化

焊接技术的优化,可以有效地降低出现焊接缺陷的几率,在对石油管道进行焊接时,影响焊接质量的原因有很多,其中气候环境造成的湿度与风度的影响,会使石油管道焊接出现裂纹现象。因此,如果在自然条件恶劣、风力较大的环境下进行焊接作业,要是用药芯焊丝进行焊接,采用半自动下向焊接工艺,这种焊接形式可以抵抗一定的风力。石油管道的焊接工作一定要注意整体的焊接质量,在终端要借用弧坑填满后退引弧法的应用,有效的避免焊接裂纹的产生。

3.3强化焊接管理

第一,参与石油管道焊接作业的焊接人员,要具有对应的工作资质,可以熟练的操作焊机,精通各种焊接技术,具备一定的实际焊接工作经验;第二,焊接工作人员要有一定的责任心,严格按照焊接工作的各项标准和流程,完成每一项工作,这样才能有效地保障石油管道的焊接质量并符合焊接标准。

4结语

综上所述,现阶段我国焊接技术仍有进一步提升的空间。本文详细解析了石油管道焊接的常见缺陷,并针对这些缺陷提出了有效的防治措施和改进建议,为我国经济快速发展提供了有力保障,同时保护了人们的生命财产安全。