热力管网管道焊接缺陷的预防措施

摘要：热力管道的焊接要求较高，对焊接的过程控制是关键，首要保证施工焊接人员的资格能力达到工艺要求的施工经验，具备相应的资格，焊接的方法也是制约质量的控制点，预防和治理热力管道焊接中常出现的缺陷，是本文章的核心内容，从材料、施工、检查、验收等环节出发，达到事先控制、中间过程控制为主，事后检查为改进提供支持的管理环节，实现预定质量目标。

关键词：热力管网；事前控制；过程控制；预防措施；焊瘤控制；质量检查

Abstract: Thermal pipeline welding requirements higher, on the welding process control is the key, the important guarantee construction qualification of welding personnel ability to meet the technological requirements of the construction experience, have corresponding qualification, welding method is restricted quality control point, the prevention and control of thermal pipeline welding failure in this article, is the core of content, from the material, construction, inspection, acceptance and other aspects of starting, achieve control, process control, postmortem examination for improvement to provide support for the management, to achieve the predetermined quality target.

Key words: heat pipe network; prior control; process control; preventive measures; flash control; quality inspection

自2003年我市开始建立热力管网以来，公司承揽了热力主管道、多处分支及换热站等锅炉、压力管道安装工程的施工。处理过质量问题多项，解决了焊接过程中质量缺陷，总结了系列焊接施工方法、工艺、技术，有的形成了企业工法、标准，在全公司内推广应用，施工的项目得到业主及监理公司的一致好评。热力管网管道属压力管道范畴，是国家实施特种设备施工准入控制的压力管道中公用管道的一类，简称“GB2”。热力管道施工包括管沟开挖和管道安装两部分，其中管道安装施工中焊接质量决定着整个工程最终质量。

管道焊接有多种焊接方法，根据工程的特点和设计要求，经过现场实践，选择采用钨极氩弧焊打底手工电弧焊盖面的复合型焊接方法。焊接缺陷直接影响焊接质量，通过对形成焊接缺陷的原因分析，制定预防措施。

焊接缺陷的主要表现形式及原因分析

焊接施工时，焊条、焊丝的选择、使用方法、焊接条件和施工管理等任何一个方面的失误，都可导致“焊接缺陷”的产生。而一项不当的焊接工艺及不适当的焊接参数的选择更是造成焊接缺陷的主要原因。电弧焊常见焊接缺陷裂纹、气孔、夹渣、焊瘤、咬边、弧坑及表面气孔、未焊透、夹渣等；钨极氩弧焊产生的工艺缺陷如：咬边、烧穿、未焊透、表面成型不好等，同一般电弧焊方法相似，产生的原因大体相同。焊接缺陷大致可分为内部缺陷和外部缺陷两类。内部缺陷主要指夹渣、气孔、裂缝、未熔合及未焊透等。外部缺陷是指表面裂纹、表面气孔、凹坑、焊瘤和咬边等形状缺陷，以及热变形、错边或角焊缝的焊脚尺寸不足等尺寸上的缺陷。

1、夹渣

夹渣分单个的与条状的两类。有的外形不规则，也有的呈球状。他们都是焊缝金属中残留的外来固体物质。用药芯焊丝焊接时会产生一层溶渣覆盖于焊缝表面，当溶渣在熔融的焊缝金属中来不及浮出表面而停留在金属内时，就形成了夹渣。这些夹渣削弱了焊缝，并且可能成为一种裂纹源。造成此缺陷的施工方法、工艺标准实施地因素包括：

基层及每层的焊道清渣不干净；不稳定的运条速度；不适当的焊丝角度，使熔渣流到电弧前面；

摆动幅度太宽；运条速度太慢，使熔池处在电弧前面；电流控制得太低。

2、气孔

气孔是在焊缝金属中的一种充满气体（H2，N2，CO）的空穴。气孔一般呈圆形或椭圆形，内壁洁净光滑。他们可以密集的分布在焊缝的某一部位，也可以沿着焊缝的全长分布。气孔减小了焊缝横截面，使其受到削弱。气孔可以在焊缝内部，也可以穿透到焊缝表面，或者两种都有，也有的表现为焊缝表面的凹坑或长条状气沟。当从凹坑部分释放出来的气体，受到半熔融熔渣的抑制，被封闭与熔渣与熔融金属间，造成熔融金属的下凹，当金属凝固时，即成气沟。如图2-1。

图2-1气孔，凹坑，气沟一例

气孔一般由下列一个或多个因素造成：

用于保护电弧及熔池的保护气体流量不够；保护气体流量过大,将空气卷入,

或风速大造成保护气体的覆盖偏转,导致保护不良；保护气体混有杂质或受潮；焊接电流过大,或电弧电压过太高；焊丝干伸长度过长；过快的运条速度,导致气体还没逸出之前,焊接熔池以凝固；母材或焊丝表面有锈,油脂,湿气或脏物；母材中的杂质,如钢中的S含量过高。

3、裂纹

对焊接接头质量影响最大的是裂纹,裂纹的产生一般由于不适当的焊接工艺选择、焊接人员的焊工技术或使用的焊接材料质量不达标等造成。按照裂纹发生的时间可划分为冷裂纹与热裂纹两种，这些裂纹可以垂直或平行于焊缝。横向裂纹垂直于焊缝轴线，是纵向收缩应力作用所引起的；纵向裂纹常常发生于高的接头拘束及高的冷却速度条件下，预热往往可以减少这些裂纹的发生。

（1）热裂纹

热裂纹又称“结晶裂纹”，当焊缝金属凝固时，如果在枝晶间存在富集杂质元素的低熔点相薄膜，在焊接应力的作用下就会产生热裂纹。硫和磷是最易形成低熔点相的元素，它们的作用也会因含炭量的增加而提高。

按热裂纹的形态，可分为“纵向裂纹”、“横向裂纹”、”弧坑裂纹”，“热影响区（HAZ）液化裂纹”等。

热裂纹发生在凝固温度至Ar3以上温度，其微观特征为沿晶界分布。这类裂纹常常因为母材中含S、P含量过高，也可能因为不适当的收弧方法所致。热裂纹也常常发生在熔深较深的焊缝中（即焊道的深宽比超过1.2），这在“梨形”焊缝中多有发现。

（2）冷裂纹

冷裂纹形成于Ar3温度以下，通常在马氏体转变温度区间（约200～300℃以下）有的焊后立即出现，有的经几小时乃至几天后才出现，故亦称延迟裂纹。其微观特征是穿晶断裂，继续延伸。促成冷裂纹的主要因素有三个方面，即钢种的淬硬倾向、氢的作用和焊接接头的拘束应力。焊前预热，使用干燥的、高纯的保护气体及适当的清理工序都有助于防止这类缺陷的产生。使用药芯焊丝通常比实芯焊丝产生冷裂纹要少，这是因为药芯焊丝气保护焊的线能量高，提供了更多的预热效应，也有助于减少因过快的冷却速度而产生淬硬组织等。冷裂纹可产生在焊缝、热影响区，也可能扩展到母材之中。