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【关键词】厚壁容器 接管焊接裂纹 原因分析 修复 优化工艺
我公司中标某石化厂冷高压分离器,该设备壳体材质为16Mn锻件。封头厚度150+4(堆焊TP316L)mm,筒体厚度250+4(堆焊TP316L)mm,总高度16.5米,管口数量为13个,最大的接管人孔接管的公称直径为DN600,最小的接管液位计口接管的公称直径为DN80,总重量280吨。由于我公司以前有制造板焊式加氢反应器的经验(厚度在150mm左右),并且冷高压分离器虽然厚度比加氢反应器厚一些,但是材料并不特殊,所以从思想上没有引起足够的重视,在制造上就采用了板焊式加氢反应器的焊接工艺。
在制造过程中,接管外侧焊完后,在内侧清根过程中发现有局部裂纹,裂纹的总清除长度在200-400mm左右,宽度在50-80mm,深度70-130mm,局部裂纹沿焊缝切线方向延伸至筒体母材60mm。
1 原因分析
裂纹的产生主要有下列原因:
(1)焊前及焊接过程中的加热范围小,预热温度控制不好,焊接过程中对预热温度没有进行有效的监控。
焊前及焊接过程中的预热温度控制是避免产生冷裂纹的重要措施,预热温度失控,极易造成裂纹。
产生裂纹的几个接管,预热过程中的加热范围太小,容易造成预热温度不够且不均匀。这台设备的接管与筒体24小时焊接,特别是在晚上焊接时,由于没有检验员对预热温度进行抽检,而热处理工对预热温度的监控又不够重视,造成焊接时预热温度不到位。
(2)焊接过程断断续续。
对于厚壁设备的接管与筒体的焊缝,拘束应力非常大,焊接时容易从根部产生冷裂纹。理想的状态是焊缝一次焊完,但设备制造过程中由于人力资源方面的原因,部分接管没有一次焊完,增加了出现裂纹的可能性。
(3)一面焊接完成后没有及时对另一面进行清根。
产生裂纹的几个接管一面焊接完成后,另一面没有及时清根,这也增加了出现裂纹的可能性。
事后了解到,国内其他厂家也发生过由于清根不及时而导致加氢反应器的接管与筒体焊缝出现严重的裂纹。
某厂1台加氢反应器(母材2.25C r-1Mo)的热电偶管与筒体的焊接中,预热温度保持在200-250℃,外侧焊缝一次焊完,焊后立即进行焊后中间热处理,并在热态清根处理,内侧焊接完成后进行消氢处理,焊缝检测合格。而同台设备的另外几个接管与筒体焊缝,采用外侧一次焊完,先局部消氢处理,搁置一段时间后再并炉进行中间焊后热处理,结果有部分接管产生了纵向裂纹,遍布环缝整圈,并由根部向外表扩展,几乎裂透,制造厂将接管全部割除,并对裂纹的性质及原因进行分析,主要原因是焊接结构刚性大且焊后消氢不够而产生的氢致裂纹。经解剖检验发现,宏观端口上有多处裂纹源,焊根及夹杂物不仅导致了应力集中,而且造成了氢的聚集。断口微观具有解理、准解理及二次裂纹等氢脆特性[1]。
2 应对措施
2.1 改进加热方式及加强对预热温度的监控
(1)焊接焊缝外侧时,内侧电热板覆盖宽度必须包括整个接管端面以及焊缝内侧300mm范围;焊缝外侧施焊坡口周围(包括筒体侧、接管侧;仅露出坡口,不影响施焊即可)500mm范围铺设保温棉保温;接管内部也需塞上保温棉,具体如图2所示。
(2)焊接焊缝内侧时,外侧电热板覆盖宽度必须包括焊缝两侧300mm范围(包括筒体侧、接管侧);焊缝内侧包括整个接管端面以及焊缝内侧500mm范围(仅露出坡口,不影响施焊即可)铺设保温棉保温;接管内部也需塞上保温棉。
(3)在改进加热方式的同时,加强对预热温度的监控。每30分钟测温一次,并形成记录,每个接管每次测温至少4个点,同时在距离坡口150mm处对称布置2个热电偶。
2.2 剩余接管施焊时,连续施焊,中途不得停工
2.3 剩余接管施焊时,要求在正面施焊厚度至50~70mm时,在热态下对反面进行清根,并将反面焊完
然后再进行正面的焊接,全部焊完后再进行中间热处理。3 应对措施效果
按照改进后的工艺要求进行焊接的接管与筒体焊缝进行RT、UT、MT检测时全部一次合格,说明应对措施是可行的,有效的。
4 接管焊接裂纹的修复
4.1 修复工艺
(1)加热方式及对预热温度的监控方式与应对措施中的一致。
(1)清除至150mm时,如果裂纹完全清除干净,去除渗碳层后,继续焊接,焊接完后做560℃中间热处理。
(2)清除至150mm时,如果深度方向还未清除干净(但是内侧部分0~150mm厚度内的裂纹必须清除干净,不允许挖洞式去除裂纹;裂纹清除时,裂纹上部的金属也必须去除,并且与周围有一定坡度),去除渗碳层后,也应该焊掉,内侧焊完后进行中间热处理;之后从外侧开始返修,外侧焊完后再次进行中间热处理。
4.2 修复效果
按照修复工艺完成修复后进行RT、UT、MT检测全部一次合格,说明修复工艺是可行的,有效的。
5 修复过程中的注意要点
5.1 处于筒体边缘的接管焊缝应该重点关注
(1)筒体边缘的接管预热时,如果加热板控制器设定的功率一样,会造成距离筒体边缘近的一侧温度高,另一侧的温度低(因为钢传热快,空气传热慢);为了使接管周围的温度控制均匀,就需要跟踪实测温度把控制柜上的功率分开设定;这样虽然实测的温度相对比较均匀,但是各处在单位时间里的散热还是差别很大(散热速度不平衡会造成应力的不均匀)。
(2)再一个原因是,筒体边缘的接管受到的拘束应力非常的不均匀。
(3)针对以上两点:在加热时应该把距离筒体边缘近的一侧的筒体的端部全部用保温棉包裹好,在另一侧应该加大加热片的加热面积。使传热和拘束应力尽量均匀,这样可以减少应力并且促进应力平衡。
5.2 止裂坑的设置
在清除裂纹过程中,如果发现有裂纹沿焊缝切线方向裂向母材时,应及时的在裂纹扩展方向的正前方100mm处设置止裂坑,深度应该超过裂纹深度30mm为宜。5.3 二次返修时缺陷位置的确定
(1)由于拍片时,镜头与焊缝成一定角度,造成片子上面的缺陷与实际有一定偏移,而且焊缝较厚时对缺陷有放大效果。这样会造成在底片下找不到缺陷,使返修变得盲目,对工期和质量影响甚大。
(2)因此,在返修前应该使用UT确定缺陷的具置,并且让焊工与评片人员共同参与返修,这样返修时才能游刃有余。
6 总结
(1)对于厚度250mm的16Mn锻件来说,焊接应力对裂纹的产生起到了主要作用,尤其是接管焊缝的应力。所以在制造过程中如何减少焊接应力、消除焊接应力至关重要。目前来看,保持有效的预热,使用合理的消应力方法非常关键。
(2)在保证预热的情况下,及时进行清根非常重要。当母材厚度超过150mm时,正面在焊接至50~100mm厚度时就应该先清根,之后再继续焊接。
参考文献
关键词:焊接管道;问题;施工质量
中图分类号:C93文献标识码: A
引言
不管是国家经济的发展,还是居民日常生活,石油天然气管道焊接技术的应用及发展都具有重大意义。依据焊接规章制度,严格控制焊接技术及设备控制,提高焊接技术人员的素质,是全面保证石油天然气管道质量安全的保障,从而避免出现质量问题。因此,必须重视焊接施工各个环节的质量控制,以确保石油天然气管道运输安全势在必行。
一、影响压力管道安装焊接质量的原因
1、焊接材料不合格
由于在采购高压管道焊接过程中,没有通过统一的渠道进行采购,使得焊接材料质量千差外别,难以确保材料质量的合格。安装焊接单位没有配备相应的焊接材料库,缺乏一定的材料领用和存储制度,领取材料随意性较大,造成焊接材料管理混乱,无法进行系统、全面的管理。现场焊接材料没有专用的保温设备,大量材料随意丢放,使得焊接材料受潮、破损,对焊接质量造成了严重的影响。剩余材料入库时,没有专人进行检查确认,使得大量合格材料与布合格材料混杂,给材料管理工作带来了一定难度。
2、焊接工艺
压力管道的焊接工艺包括焊接之前的准备、原材料的质量和质量控制措施,以及管道质量、加工坡口质量等。其中,原材料质量对管道质量的影响是基础性的,如果原材料的质量不合格,则管道的质量也难以保证。焊接之前的准备工作如何,也会对焊接质量产生较大的影响。比如如果焊接工艺不衔接,无法顺利完成焊接,则质量无法保证。
3、焊接人员
影响压力管道焊接质量的因素还包括焊接人员,焊接人员因素主要包括焊工素质、对焊接工艺的掌握程度等。一般而言,焊接人员的素质与管道焊接的质量成正比关系,如果焊工的素质较高,则焊接质量通常有保障,而如果焊工的素质较低,则管道焊接的质量一般会出现问题。因此,提高管道焊接的质量,应加强对焊工的培训,使其熟练掌握焊接的工艺与技能。
4、焊接的条件
在影响管道安装焊接的因素中,焊接条件占有重要的位置。焊接条件主要是指相对湿度、风速和环境温度,以及内在焊接环境、现场作业条件等。从影响管道焊接的各种因素来看,焊接条件最为重要,因此,要想提高管道焊接的质量,应保证焊接条件,使焊接始终处于可控状态,从而保证焊接的质量。
二、高压管道焊接与质量控制措施分析
1、焊接施工前准备的控制
(1)焊接前检查。在实施焊接作业前,应当对所需材料、机械、设备进行检查,以保证操作时不出差错。石油天然气管道工程多在江南水网、沙漠、戈壁、黄土高原、高海拔等地区施工,所以应选用可以适应这些环境要求的焊机。开展检查工作,在考察现场后,检查电焊机的性能是否正常、电压和电流是否稳定;对于焊丝、焊条等材料要经过报验程序,核对设计文件后对焊接材料进行抽样检查,经检测合格才可依据说明书的要求使用;保管焊条的仓库要保持干燥、通风,焊条撤掉包装后要烘干再用,使用中需放入保温桶中。
(2)焊接前工序。焊接之前应重视焊口清理、钢管对口和预热这三个环节。首先,焊接前检查坡口的大小和尺寸是否满足施工图纸要求,保证焊接表面光滑,管口的形状为椭圆。其次,钢管对口的状况会影响焊接质量,所以要避免对口间隙过大而引发烧穿致焊瘤,或者对口间隙过小而引发根部熔化不良;优先采用内对口器组对,要完成全部根焊道后才可撤离内对口器;工作完成后验收,不合格则不能焊接。再次,焊接前预热管线钢,是为了防止焊接裂纹产生,尤其对于低温裂缝和应变脆化裂纹可以起到有效的预防作用。
2、焊接施工的控制
(1)根焊打底。采用专用的坡口在管道焊接前加工出V型坡口,再使用角磨机对两侧进行除锈,完成了外对口器管线组对后,用电加热带预热。温度达标时则可开始根焊,要保证焊缝均匀焊透,谨防焊穿。具体就组对焊接这一步骤来说,要使用对口器将焊接口固定。在撤离外对口器之前,确保完成根部焊接累计长度不少于管周长的一半,并且根部焊道均匀分布于管口的圆周;操作时还要检查管口组对的错边量,控制管口组对的间隙和焊缝宽度,杜绝割斜口。
(2)热焊及填充焊接。采用自保护药芯半自动焊接法,可以顺利完成热焊和填充工序。焊接过程中,要随时调整中层焊缝与整底层焊缝接头之间的距离,控制在0.1cm以内,同时保持焊缝的厚度在0.3-0.5cm之间。另外,操作时需要清理底层焊接时产生的残留熔渣及飞溅物,尤其要注意接口处的清理。焊接过程中要注意检查几个项目:一是按照焊接工艺规范,注意电流和电压的变化;二是杜绝接地线在坡口以外的管壁上引弧,否则将导致电弧烧伤管材;三是杜绝强制组对的情况出现;四是注意控制层间温度,当层间温度低于标准值时要及时加热;五是相邻两层的焊接点不得重合,应错开20mm以上。另外,对于中断焊接的焊缝,应当先清理并检查,符合标准后方可继续焊接;对于多层焊接,在每层焊完之后立即清理层间,外观检查合格后方可进入下一层的焊接。
(3)盖面焊接。盖面焊接采用自保护药芯的半自动焊接法,焊接时要保证温度,防止温度过低导致焊接处裂纹生成。同时,要保证焊缝表面与管道平面一致,二者力求连接自然;焊缝高度在0.15-0.25cm之间,宽度约比坡口两侧的长度大0.2cm;及时处理盖面上的焊接残留物,做好盖面的防腐工作。
3、焊接后相关检查
加强对长输管道焊接治理的检验工作能够有效提高长输管道使用寿命,长输管道一般都是长距离输送油气,运行压力较高,为确保管道使用寿命及安全,必须对焊缝的施工质量进行检验,以确保管道不会在运行中泄露、爆管等,导致输送介质外泄,造成经济损失和环境污染。长输管道质量检验目前主要是焊缝无损检测和管道耐压试验两个方面。无损检测是检验焊接质量的重要手段,在长输管道工程中,用得最为普遍的是X射线探伤和超声波探伤相结合的方法,检测质量达到标准要求。另外管道耐压试验(包括强度试验和严密性试验)也是检验管道质量重要环节。长输管道耐压试验一般分段进行,按照管道试压时最低点压力不超过管道屈服强度的90%,最高点达到设计压力的要求进行分段试压。
4、加强焊接人员管理
焊接单位应该对焊接人员、质检人员以及无损检测人员进行严格的管理,定期或者不定期组织人员进行专业技能和职业道德的培训和教育,提高他们的质量意识和安全意识,使其按照规定的焊接标准、方法以及工艺进行作业,促进焊接人员遵守焊接工艺规律,提高全单位的整体技能水平和综合素质,从根本上确保高压管道焊接质量。
结束语
综上所述,高压管道焊接工序繁多,若想有效的控制焊接工作,提高焊接质量水平,就必须清楚的认识到影响焊接质量的不利因素,并积极采取措施进行控制和管理。安装焊接单位应该对施工前、施工过程以及施工后等各阶段焊接质量进行控制,强化焊接人员专业技能培训工作,从而提高焊接效率,确保焊接质量,促进我国管道运输行业健康、可持续发展。
参考文献
关键词:船舶;焊接;质量;管理
中图分类号:TF3 文献标识码:A
我国航运海运事业的发展为船舶制造企业提供了良好的发展空间,同时也对船舶制造企业的管理工作提出了更高的要求。作为船舶制造中的关键工序,焊接管理直接影响到船舶设备的安全运行、影响到船舶航行安全。针对船舶制造中焊接工作的重要性,现代船舶制造企业应加强船舶焊接工作的管理。通过船舶制造管理工作的开展使焊接生产过程的每道工序都处于受控状态,预防船舶焊接质量缺陷的发生。以船舶焊接工作的管理为基础预防质量问题的发生,减少质量问题处理成本、实现制造成本的降低、促进船舶制造质量的提高。
1 以现代焊接管理理论指导船舶焊接工作
焊接工作管理作为现代船舶制造中的重要内容,对船舶制造质量、航行安全有着重要的影响。针对焊接工作管理的重要性,现代船舶制造企业应以焊接管理理论与重点为基础,运用现代管理理论指导船舶焊接工作,以此实现船舶制造质量控制目的。根据船舶焊接管理的各项内容开展管理工作,以工艺管理、焊接施工方案管理、焊接材料管理以及焊接现场管理等工作保障船舶焊接质量,实现船舶焊接工作管理的最终目的。通过现代焊接管理理论指导船舶焊接工作,促进焊接质量的提高、促进船舶制造企业管理水平的提高、实现现代船舶制造企业综合市场竞争力的提高。
2 船舶焊接工作管理的实施与重点
2.1 以船舶焊接管理体系的完善为基础,促进焊接质量的提高
针对传统船舶焊接管理存在的问题,现代船舶制造企业应加强焊接管理体系的完善。通过现代焊接管理理论的运用,避免传统粗放型管理造成的质量隐患。以船舶焊接制造工艺特点为基础、运用现代船舶制造理论开展焊接管理工作,实现船舶焊接管理的目标。在船舶焊接管理体系的完善中,船舶制造企业应根据自身的管理架构进行管理体系的完善。同时,注重船舶设计特点,以自身管理架构为基础、以船舶设计特点为重点进行焊接管理体系的完善。通过这样的方式使船舶焊接管理体系更加符合企业管理特点、符合船舶制造需求,进而提高船舶焊接管理效果。以具有针对性与适用性的管理体系建设为基础促进船舶焊接管理工作的开展。
2.2 注重焊接质量管理体系的完善,促进船舶焊接工作管理的实现
作为船舶焊接管理的重要组成部分,船舶制造企业焊接质量管理体系的完善对焊接管理工作有着重要的影响。现代传播制造企业在焊接管理体系构建的同时,还要注重船舶焊接质量管理体系的构建与完善。以焊接质量管理体系的完善促进焊接管理工作的开展、为保障焊接质量奠定基础。
2.3 强化船舶焊接过程中焊工管理,保障船舶焊接质量
在船舶焊接工作的管理中,焊工管理是管理工作的重要内容之一。通过对焊工的管理,避免人为因素对焊接质量的影响,实现船舶焊接质量控制目的。在现代船舶焊接管理工作中,焊工队伍是保障焊接质量的重要基础。通过焊工管理为保障船舶焊接质量奠定基础。以焊工资质的审核、焊工焊接技术培训、上岗考核等工作提高船舶制造企业的焊接技术水平,促进焊接工作管理工作的开展。首先,船舶制造企业应注重焊工的技术强化。通过培训管理、考核管理等工作强化焊工综合技术水平与综合素质,为保障船舶焊接质量奠定基础。在此基础上,船舶制造企业还要加强焊工的技术档案管理。通过对焊工技术水平的管理对焊工综合情况进行掌握,合理分配焊工工作,以此保障焊接施工质量,实现船舶焊接制造管理工作目标。
2.4 注重焊接工艺管理,实现船舶焊接工作管理目的
焊接工艺管理是船舶焊接工作管理工作的重要内容、是影响船舶焊接质量的关键。现代船舶制造企业应通过焊接工艺审查、工艺方案编制、工艺控制与管理等一系列工作保障船舶焊接质量、实现船舶焊接工作管理目的。首先,船舶制造制造企业应加强焊接工艺设计的审查。以船舶设计标准、技术文献的分析为基础,科学设计焊接工艺。同时,通过工艺审查保障船舶焊接工艺选择的科学性,为保障船舶焊接工艺奠定基础。在工艺审查工作中,应注重对焊接接头位置的能见度、可达到性等技术条件进行审查。同时注重焊接结构类别以及坡口标准化确定。为了保障工艺的精度与经济性,在工艺审查中还要对船舶焊接工艺的精度、经济性以及焊接方法、焊接材料选用等进行审查。通过焊接工艺相关内容的审查为保障船舶焊接质量奠定基础。
在焊接工艺审查强化的基础上,船舶制造企业还要对焊接施工方案进行科学的编制与审查。针对材料预处理、毛坯下料、坡口加工、焊接方法选定等内容的确定,指导焊接施工管理。以这样的方式使船舶焊接工作管理有据可依,为保障船舶焊接质量奠定基础。
2.5 以焊接作业指导书的编制为基础,指导焊接施工
焊接作业指导书是焊接施工过程的指导性文件,其对焊接工作管理有着重要的意义。现代船舶指导企业的焊接工作管理中,应认识到焊接作业指导书对焊接施工质量的重要意义。以工艺卡(焊接作业指导书)为基础指导焊接工艺过程,为保障船舶焊接质量奠定基础。首先,船舶制造企业应以焊接施工技术文件为基础进行工艺卡的编制,并通过分析与验证为基础确保工艺卡的科学性。在此基础上,以焊接作业指导书为基础指导焊接过程的施工。以这样的方式确保焊接过程严格按照工艺质量要求进行施工,实现船舶焊接工作管理目标。
2.6 注重船舶焊接材料控制,保障船舶焊接质量
作为影响船舶焊接质量的基础,焊接材料控制与管理是现代船舶制造企业焊接工作管理的重要内容。船舶制造企业应通过焊接材料采购、验收、保管、使用等环节进行严格的控制与管理,为保障焊接工作质量奠定基础。以《舰船用高强度船体结构钢焊接材料的鉴定、出厂和进货检验规则》、《焊接材料质量管理规程》、《焊接材料复验规定》等规范为基础开展船舶焊接材料的管理,以此为保障船舶焊接工作质量奠定基础。
3 以船舶焊接现场管理工作的开展保障船舶焊接质量
在船舶焊接工作管理中,施工现场管理是执行各项管理规定、执行技术工艺管理文件的关键。针对现场管理的重要性,现代船舶制造企业应从源头控制入手,保障焊接工艺的执行。以工艺技术质量控制点为控制关键,开展船舶焊接现场管理。以技术文件为指导确保船舶焊接现场管理工作能够保障技术文件的执行,保障焊接施工质量。从现场控制的源头入手,以焊接质量控制为中心开展船舶焊接现场施工管理,以此实现船舶焊接工作管理目标。在现场管理工作中,应以班组领导的质量监督职责为基础,以质量检验人员、工艺技术人员的现场监控为重点,保障船舶焊接施工质量,实现现场管理控制目的。
结论
综上所述,现代船舶焊接管理是船舶制造企业管理工作的重点、是保障船舶航行安全的关键。现代船舶制造企业应针对焊接管理工作的重要性,以船舶焊接技术文件管理为基础、以工艺控制为重点,运用现代焊接管理理论指导船舶焊接管理工作,实现船舶焊接管理的最终目的。为了保障船舶焊接施工管理质量,现代船舶制造企业应加强自身管理体系的完善、加强自身管理水平的提高,通过焊接人员技术培训以及专业技术人员综合素质的提高促进焊接管理工作的开展,实现船舶焊接管理工作目标,促进船舶制造质量管理目标的达成。
参考文献
关键词:管线钢 返修根焊
中图分类号:TG441文献标识码: A 文章编号:
现代焊接技术的快速进步(珠海高栏终端段塞流捕集器项目采用了埋弧自动焊),在一定程度上为国内外专业输送管道的建设提供了保证,虽然焊接的技术不断提高,但一次合格率还无法达到100%。焊缝出现的缺陷超标情况,对管道的使用寿命产生了严重的影响,还导致管道中的输送介质出现泄露、爆炸或燃烧等事故,使人民和国家生命财产遭受极大的损失。所以,焊接返修必须引起高度重视。本文重点探讨了返修要求、焊材与焊材性能、坡口设计、焊道的返修要点、潮湿环境下的焊接工艺、建议等,以供参考。
1、返修要求
按照非裂纹性缺陷在填充焊道及焊道中产生的状况,实施的返修焊接规程必须符合相关规定且经过评定合格并取得业主同意后才能够采用。可直接返修产生在盖面焊焊道中的非裂纹缺陷,一旦返修工艺与原始的焊接工艺存在差异,或者进行返修的位置是在原来返修过的地方,使用的返修焊接规程应能够保证韧性要求和焊缝力学性能,并通过力学性能试验确定、评定是合格的,这样才能保证施工质量满足相关要求。
2、焊材与焊材性能
用于返修焊口的焊材有一定的要求,必须严格按照业主和监理批准的返修焊接工艺技术文件实施,不可以随意变动。通常选用的焊材必须相匹配于管口焊接时的焊材,且需具有较好的抗裂性能。
因段塞流捕集器制作采用较大壁厚(THK=28.6mm)和较大管径(φ=1422mm)的管线,所以焊接量也比较大,从常用的管道焊接工艺进行充分考虑,为了提高焊接效率,整个管口焊接施工采用如下的焊接工艺:①地面预制焊接采用以E5016(焊材厂商牌号LB-52U)焊条手工打底,然后用H08MnMoA(焊材厂商牌号CHW-S9)埋弧焊丝通过半自动焊进行填充、盖面。②现场安装焊接采用以E5016焊条手工打底,然后用E5515-G(焊材厂商牌号CHE557GX)焊条进行手把填充、盖面。
3、清除缺陷及制备坡口
根据缺陷的性质和部位,彻底清除缺陷时可以通过砂轮机、气刨等工具进行,清理过程中一定要把坡口两边50mm区域内以及坡口面的油锈等杂质彻底处理干净。对清理完的地方,还需要通过表面磁粉探伤进行确认,达到要求并确认合格才能够进行焊接。清除处理完缺陷后, 对返修部位用角向磨光机进行打磨,打磨后的两端及表面过渡要平缓,宽度要均匀,有利于施焊的缓坡凹槽。如现场照片所示:
4、焊道的返修要点
4.1焊接前将返修位置坡口两边100毫米区域用烤枪预热,为80-100℃预热温度, 要均匀预热坡口两边的温度。进行焊接的时候宜为不小于100℃的控制层间温度。
4.2返修实施其它焊层PCAW向下,SMAW根焊向上的返修工艺, 采用直流正接电源极性。
4.3返修的焊接要求必须对焊接工艺严格执行, 要一次性完成返修焊缝。返修工作要选择技术水平较高的、经验丰富的持证焊工实施,确保一次返修合格。同一位置焊缝返修次数要求不得超过三次, 要根据相关规定审批焊缝返修工艺技术文件。
4.4焊缝应在焊完后立即去除渣皮,飞溅物,清理干净焊缝表面,然后进行焊缝外观检查。焊缝外观应成形良好,宽度每边坡口边缘2mm为宜,角焊缝高度应符合设计规定,外形应平滑过渡。
4.5焊层之间时间间隔限制在10分钟以内。
4.6焊接环境出现大于8m/s风速,或者焊接电弧周围1m范围内的相对湿度大于90%及焊件表面遭雨淋,出现潮湿等情况,焊接必须实施有效防护手段,不然禁止开展返修作业。
5、潮湿环境下的焊接工艺
5.1在预热温度达到80-100℃的前提下,控制X65钢层间温度在120-150℃以上,在为90%RH-95%RH的环境湿度下,焊接工艺中的焊条电弧焊的焊接接头效果不好,质量不符合标准,在焊缝中产生的气孔大于标准要求的范围,对其原因进行分析主要是:在潮湿环境下,水蒸气会导致其它合金元素与铁氧化,还会导致焊缝增氢。当含有碳较多的情况下,氧和碳发生反应溶解在熔池中,产生的CO不溶于金属,在熔池凝固的过程中来不及逸出的CO气泡就会形成气孔。生成了不溶于金属的氢分子,在液态金属中产生气泡。当气泡外逸速度相比凝固速度慢的情况下,就会形成气孔在焊缝中。
5.2在预热温度为80-100℃的情况下,控制X65钢层间温度在120-150℃以上,在90%RH-95%RH的环境湿度下,焊接工艺参数和层间温度要严格控制,焊接工艺中具有较好质量的焊接接头当属药芯焊丝半自动焊。
5.3焊接管线钢的过程中,通常规定在90%RH以上的环境湿度下是不允许进行焊接施工的。通过项目组全面考虑,不断试验,在严格管理和科学试验的前提下,应用药芯焊丝半自动焊可以减少对环境湿度的要求。
6、体会及建议:
6.1虽然对焊口一次合格率的要求比较高,但返修工作是不可缺少的一个关键步骤,具有极为重要的意义。
6.1.1对于焊工来讲,焊口返修工作是一项细致而艰苦的工作。在施工过程中,有时环境特别不好,尤其是段塞流捕集器施工现场处于南方的水网区域,为了使一道焊口的返修顺利完成,焊工有时需在泥水里躺着或坐着来工作。尤其是在盛夏酷暑难当,焊工还需钻进通风条件不好的狭窄闷热的管口内实施返修作业。
6.1.2焊缝的返修工作是一项尤其复杂的系统工程,对于每一项管道工程来讲都相当重要。焊缝返修质量决定该工程的使用寿命,高超、精湛的焊口技术无疑会提高施工企业的经济和社会效益。
6.2选择进行返修工作的焊工应当具有良好的身体素质,较高的敬业精神,要不断强化培训焊工,使其返修焊口的技术水平不断提高。
6.2.1对焊工的培训与管理要加强。普遍提高焊工的技术水平,使焊口的一次合格率得以提高,降低不必要的经济损失,为单位创造更大的经济效益。
6.2.2对焊工的管理要不断加强,实施静态与动态管理相结合的措施,管理要科学,用人要合理,对有经验的老焊工要多加重视,积极选用,使其参与返修,发挥效能;对年轻焊工也要给予重任,大胆启用,使其在焊口返修工作中有所参与,从而提高技术水平。
6.2.3积极为焊口返修工作创造有利的条件,施工时质量责任人、辅助人员及设备到位必须及时,确保焊口返修工作顺利开展。
7、结束语:
通过段塞流捕集器项目对以上返修技术的实施,返修后的焊缝射线探伤和管口外观检查合格,各项性能指标都能满足相关要求,一次性合格率达到100%,这充分证明该工艺具有较高的可行性。
参考文献:
[1]《承压设备无损检测》JB/T4730-2005;
[2]《承压设备焊接工艺评定》NB/T47014-2011;
[3] 张玉芝、陶勇寅、李建军、孟庆丽:X65管线钢返修焊接工艺 [A];石油工程焊接技术交流研讨会论文集[C];2005年
【关健词】半自动焊 下向焊 焊接缺陷
桃2-3集气站至桃2-1集气站集气支线工程位于乌审旗沙利格乡和沙利镇,管线测量长为13.1437km,管线规格为螺旋缝双面埋弧焊L360-355.6×5.6,防腐采用普通级(进出站前后200m范围内及穿越部分采用L360-355.6×6.3,防腐采用加强级防腐)。本条管线设计输送能力为110×104m3/ d,设计压力为4.0MPa。经过分析决定采用半自动焊焊接技术进行施工。
1 半自动焊焊接方法:纤维素焊条电弧焊+药芯焊丝半自动焊
1.1 纤维素焊条下向焊
本次施工纤维素焊条采用的牌号为E6010,焊条直径为Ф2.5mm。焊条的药皮中含有30%至50%的有机物,具有极强的造气功能,焊接时纤维素药皮燃烧分解出大量的CO和CO2气体,在保护电弧和熔池金属的同时,可增加电弧吹力,保证熔滴在全位置焊接时向熔池的稳定度过,并阻止铁滴和熔渣下滴,具有较大的熔透能力,具有优异的填充间隙性能。焊缝背面成型好,气孔敏感性小,易于获得高质量的焊缝。
1.2 自保护药芯焊丝半自动下向焊
本次施工药芯焊丝采用的牌号为NR207,焊丝直径为Ф2.0mm。自保护药芯焊丝焊接时不需要外加气体保护,而由药芯高温分解释放出大量的气体对电弧及熔池进行保护,同时有少量熔渣对熔池及凝固焊缝金属进行保护。药芯焊丝的连续送丝可大大减少焊缝接头数目,提高焊缝质量。药芯焊丝焊接环境适应性强(抗风能力可达到8m/ s),适宜野外作业。
2 半自动焊工艺的优越性2.1 焊缝质量好
由于半自动焊为多层多道焊,焊接速度快,热输入小,焊缝结晶组织细小,力学性能好,热影响区亦小,因而接头的综合性能优于手工焊工艺。因此焊缝的缺陷少,焊缝成形美观。
2.2 焊接速度快、效率高
药芯焊丝半自动焊是半自动化生产。在管道的焊接中,焊工一般可以从钢管的顶部一直焊道钢管底部,与手工焊相比,大大节省了焊工更换焊条、引弧和收弧等辅助工序的时间。
2.3 有效利用率高
药芯焊丝的有效利用率高,一般可达到100%。而通常手工焊时,由于要去掉50至60mm焊条头,因而手工焊条的有效长度占焊条全长的85%左右。加之手工焊焊条的烘烤、易受潮、受损等都影响了有效利用率。
3 半自动焊焊接质量
3.1 焊接质量的控制
此前半自动焊在我公司主要应用于大口径长输管线。曲率半径相对较大,比较有利于半自动焊操作,而现在的焊接对象管径小,曲率变化较大,半自动焊操作难度增大,焊接质量控制要严格。
(1)加大焊接前的管端清理工作,确保管端两侧25mm内的防锈漆和油污清理干净。
(2)管口组对时严格控制错边量,错变量控制在壁厚的0.15倍以内。错变量超标,严重影响焊接质量。
(3)在管道焊接施工过程中,应考虑环境温度、湿度和风速对不同焊接方法的影响,采取必要的措施保证焊接质量。在环境温度较低且湿度较大的地段,应加强焊前预热和层间预热,减缓焊缝的冷却速度,使焊缝中的气体充分溢出;风速较大的地方可以制作专用防风棚,减小风对焊接过程的影响。
(4)加强焊接材料的管理,严格控制焊接材料的质量,杜绝变质焊接材料的使用。
(5)适当加大焊接电流,放慢焊接速度,增加焊接热输入,以改善熔渣溢出条件。调整焊枪角度,正确运条,有规律地搅动熔池,促使熔渣与铁液分离。
(6)选择合适的焊接坡口角度,对口间隙不宜过大,钝边不易过小,焊接电流适当,在焊接过程中要调整好电流,尤其是在焊缝的5点位和7点位。当焊接坡口角度小、钝边过大或对口间隙过小时,应加大焊接电流,适当放慢焊接速度,增加焊接热输入。
(7)清根要彻底,每个接头点要打平,清根时,要将根焊道打磨成“U”行槽。
(8)对于变壁点处两侧钢管内径不同或钢管圆度不好导致的局部错边量超标情况,应先采取焊接前的处理,即将管端内径打磨一致,打磨坡度
(9)采取大的焊接电流配合小的对口间隙可以确保焊接质量,提高焊接速度,但对焊工的技术水平要求较高。还可以采取小焊接电流配合大的对口间隙,这样焊接速度虽然慢,但可以确保焊接质量。
(10)每条焊缝宜采用连续焊接,不得随意中断。如因故中断,在继续焊接前,首先应确认焊缝无裂纹,同时采取预热措施,方可继续施焊。
3.2 主要的焊接缺陷及预防措施
在本条支线的施工中,总计焊口1115道,射线探伤169道,返口13道,焊口合格率为92.31%。焊接缺陷主要为:气孔、夹渣、未焊透、烧穿以及焊缝外观缺陷低于母材、余高超标。焊接缺陷的产生严重影响管道的施工质量、进度的最大因素。分析其产生原因,制定预防措施,以便提高施工质量和进度。
焊接过程管理得当,可以很好的控制焊接质量和工程进度。从焊前准备到焊接过程再到焊后保温处理等一系列相互联系的过程实行细化科学的管理,并将每一步的具体要求都落实到位。焊接过程规范化,提高焊工规范操作的意识,合理化焊接流程,是焊接管理的关键。
4 半自动焊应用中存在的问题及建议4.1 半自动焊应用中存在的问题
(1)焊工对自己要求不严
(2)设备老化较严重
4.2 半自动焊应用中的建议
(1)建议焊工在施工前加强培训
(2)建议加强设备的维护保养
5 总结
半自动焊焊接方法是综合了焊条电弧向下焊的灵活、手法简单,焊层薄、缺陷少以及半自动药芯焊丝自保护向下焊,焊接电流大,熔深大,焊接速度快,自保护效果好,缺陷少,抗风能力强,生产效率高,盖面层成形美观的共同优点。该焊接方法不仅改变了传统焊接方法速度慢、焊口合格率低的不足之处,同时提高了油气管道工程施工的生产效率和焊口质量。
参考文献