摘要：对小管径、薄壁厚长输管道施工中常见的焊接缺陷进行了调查和统计，经过分析研究提出了几种质量控制措施。从工程的实际出发，对施工过程中的各质量环节控制要素进行讨论并结合实际施工经验进行了分析总结。
关键词： 小口径 薄壁厚 管道焊接缺陷 质量控制措施
0 引言
随着我国基础能源战略调整的实施，国内迎来了管道建设的高潮阶段。近年来西气东输一线、西气东输二线等大口径干线的建成投产，标志着我国在大口径管道施工领域技术已经趋于成熟。在今后一段时期内，各大油气干线的支线和地方管网等小管径、薄壁厚的管道建设将迎来施工高峰期。小管径、薄壁厚管道施工中常见的焊接缺陷的分析研究，对于今后的管道施工有着实际的指导意义。
1常见焊接缺陷统计
以在建的某天然气管道工程（管道规格Φ508×6.3mm，采用手工焊打底、半自动填充盖面焊接工艺）为例统计焊接缺陷。无损检测（射线探伤，Ⅱ级片合格）1769道焊口，其中需要进行返修的焊口为88道，返修焊口的缺陷类型统计如表1：
表1：焊接缺陷类型统计
焊接缺陷的饼状分布图如图1：
图1：焊接缺陷饼状分布图
由以上表1和图1可直观地反映出主要的焊接缺陷为烧穿、气孔和内凹。
2常见焊接缺陷产生的机理和影响因素分析
根据缺陷统计，对小口径、薄壁厚管线焊接过程中常见的主要焊接缺陷产生的机理和影响因素进行了研究分析。
2.1烧穿
2.1.1焊道产生烧穿的机理
烧穿是指在焊接过程中，由于焊接参数不匹配或操作不当导致的熔池熔穿前一层或前几层焊道金属，使熔化金属自破口背面流出，造成空洞的缺陷。烧穿使焊缝有效截面积变小，在管道受内压的情况下会造成应力集中。如果不做处理，在后面焊道的焊接过程中该处更容易出现烧穿，造成空洞越来越深。
2.1.1焊道产生烧穿的影响因素
（1）层间清理过度，导致前层焊道厚度过薄；（2）电弧太长，电弧力太大；（3）电流过大；（4）在烧穿出焊接时停留时间过长，摆动过慢。
2.2气孔
2.2.1焊缝形成气孔的机理
气孔一般是由于熔池中的气体在熔化金属凝固是没有溢出而形成的。气孔主要有条形气孔、密集气孔、球形气孔、柱形气孔、缩孔等。气孔缺陷中除了一些深度很深的柱孔、面积很大的圆形气孔以及密气外，其他的气孔危害性一般都比较小。
2.2.2焊缝形成气孔的影响因素
（1）焊接速度太快；（2）母材或者坡口不干净；（3）母材受潮，未加热；（4）焊接所使用设备的电压不稳；（5）焊接设备电流不稳。
2.3内凹
2.3.1根焊道形成内凹的机理
内凹是指焊道根部不饱满突出，向外焊道一侧凹进的缺陷。内凹都是出现在焊道打底过程中，它减薄了焊道的有效截面积。
2.3.1根焊道形成内凹的影响因素
（1）对口间隙过大；（2）根焊焊道过宽；（3）坡口加工不规范，破口角度太大。
2.4咬边
2.4.1焊道形成咬边的机理
咬边主要由于在盖面过程中焊接的熔池未能与母材的破口搭接上，在焊缝的边缘留下低于母材的缺口。
2.4.2焊道形成咬边的影响因素
（1）焊接过程中焊丝的倾斜角度不正确；（2）焊把的摆动不到位。
2.5夹渣
2.5.1焊缝内形成夹渣的机理
夹渣主要是由于在焊接过程中焊缝中存在铁锈、药皮或其他物质，在焊道的根部或层间均存在。夹渣最容易出现在层间，根据夹渣的大小和形状分为条渣和片渣。
2.5.2焊缝内形成夹渣的影响因素
（1）焊道与破口间形成了夹角，熔渣不能充分融化浮出熔池；（2）层间清理熔渣未清理干净，导致熔渣熔入焊道；（3）焊接电流较小，熔渣不能充分融化浮出熔池。
2.6未焊透
2.6.1焊缝内形成未焊透的机理
未焊透是指单面焊双面成型过程中产生的根部未熔合。
2.6.2焊缝内形成未焊透的影响因素
（1）钝边过大；（2）电流较小；（3）错变量过大；（4）设备输出的电流不稳定。
2.7未熔合
2.7.1焊缝内形成未熔合的机理
未熔合是指焊接时焊道与母材坡口、上层焊道之间没有完全熔合而形成的缺陷。
2.7.2焊缝内形成未熔合的影响因素
（1）坡口加工不规范，破口角度太小，间隙不够，钝变太厚；（2）层间清理过度，造成坡口被打宽，形成沟槽等。
3 采取的质量控制措施
从材料、焊接人员素质、焊接设备和环境因素等方面采取有效的控制措施减少焊接缺陷的产生，提高焊接质量。
3.1材料控制措施
3.1.1母材的控制措施
母材的质量控制主要是控制管口的椭圆度。薄壁厚管材在运输、装卸和布管过程中容易变形，在运输、装卸和布管过程中要轻装轻放，避免磕、碰、托拉母材；在管口组对前应检查管口质量并对变形的管口进行矫正、修复；管口组对过程中严格控制错变量。
3.1.2焊材的控制措施
焊接材料的控制主要是对焊条和焊丝进行妥善的运输、保管和使用，规范使用烘干箱和保温桶，避免焊材受潮；线路主体、连头和返修按照焊接工艺卡对号使用焊材。
3.2环境因素
采用的半自动焊接工艺要求环境温度不得小于0°，环境湿度不得大于90%RH，环境风速不得大于8m/s。当外界环境不能满足以上施工要求时必须采取防风棚等有效的防护措施。如气温低于0°时焊接必须采取焊前加热、层间保温、焊后缓冷的措施防止。
3.3焊接人员素质
开工前持证焊工需进行现场考试，焊工考试内容要与证件上的合格项目对应。施工前期进行磨合，使焊工充分掌握焊接工艺与所焊工件的匹配参数，根据磨合情况进行考核，优胜劣汰。
3.4设备选用
由于管材壁厚薄，焊接热影响区对管材的影响比较明显，对电压、电流的变化比较敏感。在焊接设备选用过程中，选用性能稳定的发电机，选用输出电流、电压输出平稳的焊机
4 结论
（1）优先选用小输出功率的焊接设备。
（2）采用小电流、低焊速、短弧进行时焊作业。
（3）对口错变量控制在1.0mm以内。
参考文献：
[1]崔忠圻主编：《金属学与热处理》，机械工业出版社，1999。
[2]王勇、王引真、张德勤主编：《材料冶金学与成型工艺》，石油大学出版社，1999。
[3]陈连山、尹辉庆、赵杰主编：《长输油气管道施工技术》，石油工业出版社，2009。
论文作者:肖新锋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
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