压力管道安装的焊接缺陷产生及防治.doc

行业资料：_压力管道安装的焊接缺陷产生及防治单位：_部门：_日期：_年_月_日第 1 页 共 13 页压力管道安装的焊接缺陷产生及防治随着我国经济发展，压力管道在各领域中不断的应用，它广泛应用于石油化工、核电、科研、国防、医疗卫生和文教体育等各部门。其中压力管道的安全，我国已经制定了法规压力管道安全管理与监察规定。压力管道的作业一般都在室外，敷设方式有架空、沿地、埋地，甚至经常是高空作业，环境条件较差，质量控制要求较高。由于质量控制环节是环环相扣，有机结合，一个环节稍有疏忽，导致的都是质量问题。稍有不慎,极易发生安全事故。而焊接是压力管道施工中的一项关键工作，其质量的好坏、效率的高低直接影响工程的安全运行和制造工期，因此控制焊接的质量显得更为重要。本文主要是碳钢管道、奥氏体不休钢管道在焊接过程中针对焊接缺陷产生及防治，采取严格措施，才能保证压力管道的焊接质量，确保优质焊接工程的实现，加快现代化建设具有十分重要的意义。随着我国化工、水电站生产水平的不断进步。压力管道在各领域中不断的应用。压力管道是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。常见的碳钢管道和奥氏体不锈钢管道焊接缺陷可分为焊缝外观缺陷和焊缝内在质量缺陷。焊缝外观缺陷焊缝外观缺陷基本形式有咬边、弧坑、错边、焊瘤、内凹或下陷。1.咬边咬边是指沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷现象，沟槽深度大于0.5，总长度大于焊缝长度的10或大于验收标准要求的长度。咬边的主要原因是焊接线能量大导致焊缝与母材熔合不好出现沟槽。包括电弧过长，焊条（枪）角度不当，焊条（丝）送进速度不合适等都是造成咬边的原因。预防措施根据焊接项目、位置，焊接规范的要求，选择合适的电流参数；控制电弧长度，尽量使用短弧焊接；控制焊缝边缘与母材熔化结合时的焊条（枪）角度等。在检查中如发现的焊缝咬边，应进行打磨清理、补焊，使之符合验收标准要求。2.弧坑、焊瘤、内凹或下陷弧坑是焊接收弧过程中形成表面凹陷，并常伴随着缩孔、裂纹等缺陷。焊瘤是焊缝根部的局部突出，这是焊接时因液态金属下坠形成的金属瘤。焊瘤下常会有未焊透缺陷存在，这是必须注意的。内凹或下陷：焊缝根部向上收缩低于母材下表面时称为内凹，焊缝盖面低于母材上表面时称为下陷。造成这些缺陷的原因是：对口间隙大，钝边薄、宽，熔池温度过高，熔池存在一个地方时间过长，对熔池的控制不当造成的，在形成凹陷缺陷时，电弧的推力不够也是重要原因。预防措施对口间隙符合标准要求，一般为23；对于对口间隙不均匀的焊口，用机械打磨等方法设法修整到规定要求。对于坡口钝边不符合要求的进行打磨修整至规定要求。选择合适的焊接线能量以及合适的焊接速度，控制熔池温度在合适的范围，不过高。仰焊部位焊接尽量采用短弧焊接，增强电弧推力。焊缝内在质量缺陷焊缝备注质量缺陷一般有气孔、裂纹、夹渣与夹杂物、未焊透与未熔合1.气孔气孔形成原因是或外界侵入的气体在熔池金属冷却凝固前未来得及逸出而残留在焊缝金属内部或表面形成的空穴或孔隙，视其形态可分为单个气孔、链状气孔、密集气孔（包括蜂窝状气孔）等，特别是在电弧焊中，由于冶金过程进行时间很短，熔池金属很快凝固，冶金过程中产生的气体、液态金属吸收的气体，或者焊条的焊剂受潮而在高温下分解产生气体，甚至是焊接环境中的湿度太大也会在高温下分解出气体等等，这些气体来不及析出时就会形成气孔缺陷。尽管气孔较之其它的缺陷其应力集中趋势没有那么大，但是它破坏了焊缝金属的致密性，减少了焊缝金属的有效截面积，从而导致焊缝的强度降低。主要原因是根本原因是焊接过程中，焊接本身产生的气体或外部气体进入熔池，在熔池凝固前没有来得及溢出熔池而残留在焊缝中。预防措施主要从减少焊缝中气体的数量和加强气体从熔池中的溢出两方面考虑。焊材要保持干燥，干净。在使用过程中需烘培，装在保温筒内，随用随取使整个过程保证焊材干燥。焊件的干净，焊缝15cm范围做到清洁、无水、无锈斑、无油脂、裂纹、重皮、坡口破损及任何毛刺等杂物存在。焊接施工环境符合要求当湿度大于90%立即停止施焊。采用短弧焊接，减少气体进入熔池的机会。2.裂纹焊缝裂纹是焊接过程中或焊接完成后在焊接区域中出现的金属局部破裂的表现。焊缝金属从熔化状态到冷却凝固的过程经过热膨胀与冷收缩变化，有较大的冷收缩应力存在，而且显微组织也有从高温到低温的相变过程而产生组织应力，更加上母材非焊接部位处于冷固态状况，与焊接部位存在很大的温差，从而产生热应力等等，这些应力的共同作用一旦超过了材料的屈服极限，材料将发生塑性变形，超过材料的强度极限则导致开裂。裂纹的存在大大降低了焊接接头的强度，并且焊缝裂纹的尖端也成为承载后的应力集中点，成为结构断裂的起源。管道焊接一般由应力过大而产生裂纹为主。在焊接过程中焊条焊剂要烘干，焊缝坡口及附近母材要去油、水、除锈，减少氢的来源。工件焊前预热，焊后缓冷（大部分材料的温度可查表），可降低焊后冷却速度，避免产生淬硬组织，并可减少焊接残余应力。采取减小焊接应力的工艺措施，如对称焊，小线能量的多层多道焊等，焊后进行清除应力的热处理处理。3.夹渣与夹杂物（夹钨）熔化焊接时的冶金反应产物，例如非金属杂质（氧化物、硫化物等）以及熔渣，由于焊接时未能逸出，或者多道焊接时清渣不干净，以至残留在焊缝金属内，称为夹渣或夹杂物。视其形态可分为点状和条状，其外形通常是不规则的，其位置可能在焊缝与母材交界处，也可能存在于焊缝内。另外，在采用钨极氩弧焊接时，钨极崩落的碎屑留在焊缝内则成为高密度夹杂物（俗称夹钨）。预防措施焊件焊缝周围15cm表面范围内打磨清理干净，直至发出金属光泽。多层多道焊时，层间药皮清理干净；焊条按照要求烘培，不使用偏芯、受潮等不合格焊条；尽量使用短弧焊接，选择合适的电流参数；焊接速度合适，不能过快。4.未焊透与未熔合体金属接头处中间或根部的钝边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线能量小，焊接速度快或操作手法不恰当等。预防措施合理的控制焊缝间隙和钝边。选择合适的线能量、焊接速度和焊接时焊枪的角度。造成管道焊接缺陷的原因由作业的环境条件复杂，往往由多种因素一起造成。因此在实际过程需按照实际情况出发，理论实际结合，认真分析总结，采取严格措施，确保压力管道的焊接质量。做出优质焊接工程。第 6 页 共 13 页压力管道常规检修方法1)积垢的清理管道的内表面接触各种不同的工艺介质，极易粘接、淤积、沉积各种物料，甚至造成管道的堵塞。目前常用的除垢方法有机械清理、化学清洗和高压水冲洗。(1)机械清洗法机械清洗法(包括使用简单工具的手工清洗)能够清除所有污垢，尤其是化学非溶性积垢，如砂、焦化物及某些硅酸盐等，对管道的金属材料没有腐蚀性，但其效率远远低于化学清洗法。手工机械除垢具有最大的优点就是其灵活性，因此在距离较短、管径较大的某些难以清除的积垢情况，仍被采用。除了一些简单的工具以外，还可采用加长钻杆的钻头、管式冲水钻、铰锥式刀头或铣轮刀头等工具来清理管道内坚硬的积垢。有些场合可在采用喷砂法进行清除工作。(2)化学清洗法化学清洗法是一种利用化学溶液与管道内壁的污垢作用而除垢的方法。这种方法具有很高的效率，尤其适用于管道系统的清洗。因为它可在系统密闭的状态下操作，因此应用极为广泛。但化学清洗的专业技术性强，稍有不慎，不仅得不到预想的效果，而且还可能损坏管道甚至造成事故。清洗所用的化学试剂可为酸性或碱性，视积垢的性质而定。清洗铁锈时，可使用浓度为815的硫酸。清洗水垢时，可使用浓度为510的盐酸或浓度为2的氢氧化钠溶液。锅炉除垢剂对水垢的作用也很有效。泥砂、机油等可使用磷酸氢钠液或碳酸氢钠液。高效金属清洗剂可在常温下代替汽油、煤油等有机溶剂清除管道表面的油垢，而且清洗速度快、去污力强，使用方便，安全可靠，清洗后数天内金属壁面可不生锈。用对管道有腐蚀性的化学清洗剂进行清洗时，清洗后应使用清水反复冲洗，直至排出水呈中性为止。此外，为防止清洗过程中产生的腐蚀作用，可在溶液中加入少量的缓蚀剂(不超过1浓度)。对于奥氏体不锈钢管道，在清理工作表面的水垢时，往往使用柠檬酸等有机酸，而不用盐酸，以防氯离子引起应力腐蚀。化学清洗方法通常分为循环和浸渍两种，而以循环法最为常用。为了增力口清洗效果，可轮流从两个方向进行。清水冲洗时，同样从两个方向轮番操作。为了提高浸渍法的清洗效果和速度，可适当增加溶液浓度及温度，酸液浓度可达15，温度可在60左右。(3)高压水射流清洗这是一种用高压水流冲击力除垢的方法，可用于管道内壁、管束的外空间等积垢的清理。清洗用的水经高压泵加压后由喷枪高速喷出，压力最高可达270MPa，速度为音速的25倍，几乎可以剥离任何表面的顽垢，产生极佳的清洗效果，除垢率可达95。在水流中加入细石英砂的夹砂射流，可进一步提高水流的冲刷力。如果管道内具有遇油变软的污垢，也可先用油类浸泡，然后再用高压水冲洗。高压水射流冲洗法效率高，不污染环境，因此目前也和化学清洗法一样得到广泛应用。2)壁厚减薄的修理管道经过一段时间的运行，最常见的缺陷，就是局部管壁减薄。因腐蚀凹陷及介质冲刷所造成的局部壁厚减薄可视情节轻重采用补焊或局部换管处理。补焊焊材应与母材相适应。换管的材料必须与原有管材相配，即材料相同，强度级别、焊接性能相近，并据此确定焊接前后的热处理工艺。担任焊接的焊工必须持有相应资格的焊工操作证。全面性壁厚减薄的管道，如果减薄量超过设计的腐蚀余量，就会因强度不够而存在安全问题。当测出的实际壁厚普遍小于管道允许的最小壁厚时，管道应降压使用或作报废处理。3)裂纹的修理管道管壁上形成的裂纹大致分为表面裂纹、穿透裂缝二类，其修理方法也各不相同。(1)表面裂纹未穿透管壁的浅表裂纹称为表面裂纹，一般因各种应力、疲劳、材料它身的缺陷(包括焊接)而产生。若裂纹深度小于壁厚的10，且不大于1mm时，可用砂轮把裂纹磨掉，但打磨的剩余壁厚应以满足强度要求为原则。打磨处应与管壁表面圆滑过渡，若裂纹深度不超过壁厚的40，修理时可在裂纹的深度范围内铲出坡口，然后补焊。补焊前应仔细确认裂纹是否彻底铲除。补焊的焊条应与母材适应，焊接热处理的技术要求应参照有关规范或进行必要的工艺试验以制订具体的施工方案和工艺。裂纹的两端应钻小孔，以防裂纹的扩展。补焊的裂纹较长时，应采用间隔分段焊接，以降低焊接应力和变形。若裂纹深度超过壁厚的40，则应在整个壁厚范围开出坡口再作补焊，即按穿透裂缝处理。(2)穿透裂缝穿透裂缝采用补焊时，补焊前应注意其两端是否钻了止裂孔，而且孔的直径要稍大于裂缝的宽度。裂缝两边须用錾子加工出坡口，坡口的形式视管道的壁厚而定：壁厚小于12mm时，可采用单面坡口；壁厚大于12mm时，应采用双面坡口。施焊时，长度小于100mm的裂缝可一次焊完，补焊长裂缝时，应注意补偿收缩和降低内应力，建议从裂缝两端向中间分段焊接，并采用多层焊。应力集中的部位或裂缝较宽的场合，应该局部更换管段。切割的管段长度至少比裂缝长50100mm，而且应不短于250mm，以免焊接后管段两端焊缝彼此有热影响，切口的边缘均应加工出坡口。4)其他缺陷的修理焊缝的未熔合、未焊透、超标(表面凹凸不平、尺寸超高等)、气孔、夹渣等可进行打磨、铲除并补焊。气孔等体积性缺陷若经长期使用仍不发展的可不予修理。高压管道的螺栓、螺母的局部毛刺、伤痕可作修磨，但当伤痕累计超过一圈螺纹时，应按规定更换。管道法兰，阀门等密封面出现划痕时，可用切削刀加工或研磨，予以消除。5)泄漏的排除(1)泄漏部位的检测检查前，检查人员应对管道的介质特性(如腐蚀性、毒性、温度、压力等)、管道的结构特点(材料、壁厚、管件、支吊架等)及设计和安装情况须有一个全面的了解，以便决定切实可行的检测手段。管道的泄漏检测常用的方法为：嗅、听、目视；用发泡剂(如肥皂液等)；用试纸或试剂；用气体检测器；用超声波泄漏探测器；用红外线温度测试仪。(2)排除泄漏的措施管道泄漏时，一般情况下应立即停止运行，按正规方法进行修理。如果管壁的泄漏由腐蚀穿孔而致，而且经测定，邻近的其他部位壁厚尚无明显的减薄，可采用补焊方法。一般情况下如果管道内的介质为低压和非易燃易爆的(如水、蒸汽、空气等)，可在运行过程中实施补焊，否则将造成灾害事故。对于应力腐蚀开裂引起的泄漏，或是管内介质是高压和可燃性的情况，一般不得在运行中修补，必须停止运行，仔细检查原因，以便采取妥善的措施加以处理。除上述方法外，针对管道泄漏的各种情况，可分别采取下述方法恢复管道的密封效能：对穿透的裂缝和腐蚀穿孔进行补焊；更换泄漏部分管段；打卡子或做管箍等；更换各密封部位失效的填料；更换或修复变质或损坏的密封垫；对不平整的法兰密封面进行加工或更换法兰；采用可靠的密封胶(如厌氧胶等)，并注意密封面的清理和均匀涂抹；均匀上紧密封部位连接螺栓；带压堵漏。管道法兰密封面泄漏的主要原因与防止措施见表1。表1管道法兰密封面泄漏的主要原因与防止措施泄漏原因泄漏状况说明防止措施对高温、高压的结构选择不当即使正确施工，紧固很好，也仍然泄漏不止或由于热应力等径常发生泄漏要重新研究法兰、垫圈、螺栓等的结构和材料等由于管系的热应力等异常应力而引起的法兰螺栓的损伤如破损就会发生泄漏，但即使不破损，垫圈压面的变化，也常常发生泄漏要重新研究管系的挠性，必要时增加挠性法兰、垫圈、螺检的热膨胀不均即使结构等均良好，但法兰部位有温度梯度时，也往往发生泄漏缓和法兰部位的温度梯度，可降低垫圈系数法兰刚性不足，垫圈配合面的缺陷法兰变形，不能得到均匀而适当的垫圈压面提高法兰的刚性，可降低垫圈系数法兰平行性不好，中心偏差安装不当或机械损伤而使垫圈不贴合处泄漏重点回工垫圈配合面，或更换法兰，校正法兰的平行性和中心线螺栓强度不足，松动和腐蚀在高温情况下，有强度不足(蠕变)的情况，由于振动、热变化、应力缓和而松动；多数是来自外部的腐蚀重新研究螺栓材料及其尺寸；增大螺检尺寸，使热变化均匀，经常紧固螺栓；更换新螺栓垫圈承压力不足；受腐蚀；变质，或材料缺陷由各种综合情况而引起；或由于流体的作用而腐蚀，或随使用时间的增加而变质紧固螺栓，考虑材料及形状，改变尺寸或更换新垫圈第 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