摘要：压力管道非一般管道，属于特种设备，在生产及生活中被广泛应用。在安装及运营中，这些管道伴随着诸多安全风险，如爆炸、泄漏等，不仅危害周围群众的生命财产安全，还可能导致严重的环境污染。因此在进行压力管道安装、生产运营中应该严格执行压力管道的安装、运行、检修和检验规范，从源头上控制压力管道生产经营质量，杜绝事故的发生。本文探讨了压力管道焊接缺陷的成因及控制措施。
关键词：压力管道；焊接缺陷；对策
前言：当前，我国所发生的压力管道事故中，因爆炸或泄露而造成的事故比例占据了绝大部分，主要原因就是运行压力超过规定值；运营维护不当致使管道局部受损，强度弱化，无法承受规定压力；管道材质与设计不符；安装过程焊接质量控制不力，焊接缺陷超标弱化管道性能等。在众多因素中，运营、维护不当等问题均可进行后期管理改善，强化运维等途径解决，但焊接质量缺陷产生于安装施工阶段，多属于微观问题，后期管理无法改善其本质，若过程控制不力抑或缺陷不能及时被发现，将给管道埋下不可预知的风险隐患，问题可能随时爆发，造成巨大的损失。
1压力管道焊接概念
1.1概念
压力管道是指所有承受内压或外压的管道，无论其管内介质如何。压力管道是管道中的一部分，管道是用以输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制和制止流体流动的，由管子、管件、法兰、螺栓连接、垫片、阀门、其他组成件或受压部件和支承件组成的装配总成。因为其本身独特的个性，因此在焊接过程中要从严管理，强化过程控制，保证管道的质量和使用寿命。管道安装过程中的焊接作为其间最关键的环节，是保证管道质量的重要步骤，因此严格控制焊接质量成了管道安全稳定有效运行的保障。
1.2导致压力管道焊接缺陷的原因
压力管道所有部件中最关键也是最容易出问题的部分就是焊接点，任何一个焊接点都有极大的可能性对总体压力管道的承压能力产生影响。所以，若管道焊接点缺陷超标，则此处便是压力管道整体的致命点，运行中极易因局部强度不足出现爆裂、泄露等事故。
压力管道焊接过程导致缺陷产生的关键因素为如下：
1.管道本身缺陷，壁厚不足或裂痕；2.焊接不充分、焊接部位未完全融合、焊接面沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷3.焊接过程残留在焊缝中的熔渣及焊接气孔等。
因焊接成型为熔融过程，缺陷含于熔池中一并成型，其在整体金属主结构内普遍存在，造成总体金属面割裂，导致压力管道局部应力集中。在介质内部压力的影响下，上述缺陷问题极易扩散形成细裂纹，在运行中细裂纹逐步扩大，甚至逐渐加重成为肉眼可以观察到的裂纹，最终导致管道泄露、爆炸等安全事故。所以，压力管道焊接质量的优劣对压力管道的安全稳定运行有直接的影响。
2压力管道焊接缺陷的基本类型
2.1焊接缝外表面形成的裂纹
焊接缝外表面接触位置的原子结构形成了原子层面上金属晶体粒子间的相互作用力关系，在焊接缝外表面产生微裂纹，形成对应的焊接缺陷。此类焊接缺陷对压力管道非常致命，通常是压力管道破裂的主要原因。此类焊接裂纹的种类常分为如下几点：结晶性质、液化性质、热应力性质、延迟性质、应力腐蚀性质、其它性质的裂纹等形式。
其次，裂纹原因有：1、作业环境潮湿，管道上水分较多，未先行烤干，焊接的高温致使焊缝区产生微量氢内部残余，焊后快速降温收缩过程导致内部应力加大而产生裂纹；2、焊接电流过大，加热速度过快，热影响区的过热粗晶区晶粒长大迅速，整体晶界减少，力学性能较差，在较大应力的作用下极易产生裂纹；3、连续大面积管段且厚度小时，焊接散热快，短时焊接后降温迅速，造成局部应力集中产生裂纹；4、焊工责任心差，焊后未及时自检，发现问题未及时处理；5、交底不到位，部分焊工仍不清楚不能在转角处引弧和收弧，焊接工艺存在缺陷；
2.2未焊透或未彻底熔合
未焊透主要指，实行焊接的过程中，接头未彻底熔合，焊接熔覆金属未进入接头根部的情况，直接造成根部残留。此类焊接缺陷在实际中较为常见，关键因素是焊接人员在焊接工作执行阶段，未遵循标准规定及焊接工艺卡要求，焊接技术水平不足，操作生疏导致未熔合焊接缺陷的产生，通常是由于两对接焊接母材坡口加工不合理及对口时未按规定预留合适的对口间隙，焊接操作中液态熔覆金属无法覆盖到两对接母材间隙而产生，或者由于相临的单道焊缝彼此也形成不该出现的焊接缝。管道对口焊接中多采用V焊接坡口，不管是未焊透或者未熔合的焊接缺陷，基本出现于管道内壁侧，与管道外表的距离较远，管道断面形状通常为椭圆或无规则形状。
2.3焊接夹渣
夹渣是焊接种常见的一种缺陷，主要分为两种，金属夹渣和非金属夹渣。其分布的种类样式有很多，主要包括以下的几种：斑点状、条纹状、锁链状、密集分布形状的夹渣。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆据统计，焊缝内的斑点状夹渣及条纹状夹渣是在后期金属检验中被发现次数最多的一种焊接缺陷，这一类夹渣的断面形状一般是近似椭圆的光滑面。
2.4焊接气孔
气孔主要指在进行焊接作业时，熔池中的气体在金属完全凝固之前没有逸出来，残存于焊缝中，熔池凝固后形成了相应的空洞，造成金属断面面积整体减少。整个气孔的构成方式有很多，气孔中所残存的气体构成一般为氢气或者一氧化碳，其形成的物理原因主要是焊条没有彻底烘干及熔池的凝固冷却速度过快。通常，气孔多数分布在焊缝的近表面位置，这也是造成管道表面冷裂纹的主要原因。
3针对压力管道焊接缺陷的控制对策
3.1针对错边或是角变形的方法
压力管道在进行安装时，很有可能出现错边或者角变形的问题，在管道运行中，此类问题会导致管道内部介质局部流动方向改变，产生涡流，在介质整体流速较大的情况下，涡流造成管道振动，产生更大的运行风险，要想对其进行消除也是比较复杂和困难的。因此，压力管道安装施工时，要严格执行安装、焊接施工标准，把每道对口的错边和角变形控制在允许范围，杜绝其误差累积，降低事故的发生率。
3.2裂纹
管道施工过程中质量控制最关键的一个问题就是裂纹，其对管道的危害性很大。通常情况下会采取如下三种方法来处理：第一，打磨对其表面浅层的裂纹进行处理；第二，一旦裂纹的长度、深度超过了所允许的范围就需要通过挖补的方法来进行修复，将其消除；第三，一些细小的裂纹如果对管道的安全使用造不成威胁，可以不对其进行处理，这样方便研究裂纹的发展规律，能够观察并记录到它的发展走势，对防止潜在的危险发生具有指导性。
为防止焊接裂纹产生，焊接主要控制步骤如下：1、原材料质量把关，对不满足要求的原材，严禁进场及用于施工作业；2、焊材的保管及使用，库存焊材的烘焙领用须严格执行规定要求，严禁越线，且储存环境温湿度必须满足要求；3、作业环境及作业人员资格控制；4、作业过程把关，杜绝不合格工序的流转。
对不同的焊接母材，需采取相应的预热及后热措施，容易产生延迟裂纹的钢材，焊后应立即进行焊后热处理，降低焊接应力，规避裂纹产生风险。
3.3未焊透或未熔合的质量控制
管道焊接未熔合的情况容易出现在焊接坡口和熔覆金属接缝间。为保证焊接质量，预防安全隐患，一旦出现此问题，一定要采取补救措施，最好杀口重新对接。管道对口前，须重点检查管道坡口加工质量，为对口打底做准备，焊接接头的形式应按照设计文件的规定选用，焊缝坡口加工应按照设计图纸加工。如无规定时，焊接接头形式和焊缝坡口尺寸应按照能保证焊接质量、填充金属量少、减少焊接应力和变形、改善劳动条件、便于操作、适应无损检测要求等原则选用。
焊件在组对前应将坡口表面及附近母材（内、外壁或正、反面）的油、漆、垢、锈等清理干净，直至发出金属光泽，严格控制对口间隙，确保熔覆金属熔液能到达管道内表面，杜绝未熔透现象。
3.4压力管道焊接表面的气孔和夹渣控制
压力管道焊接气孔和夹渣，属于焊接深埋的缺陷，在对压力管道进行检查时，如果发现缺陷存在，必须彻底对其进行消除，并重新焊接操作。经观察统计，压力管道焊接表面的气孔和夹渣缺陷，基本不具有大范围扩散的特征。根据这类缺陷的特征，可以对焊接表面的气孔和夹渣进行控制，例如：炭化的压力管道，可以利用氩弧焊来对管道进行打底操作。这样不容易产生气孔和夹渣，确保压力管道焊接表面没有气孔和夹渣等缺陷。
焊接作业过程中，要严格控制预热及层间温度，选择合理的焊接方法及工艺，确保层间清理及时、到位，降低气孔、夹渣等缺陷。
4结语
保证压力管道的安全运行，需要对其焊接缺陷进行有效控制及处理，避免隐患爆发带来的安全事故。安装焊接过程是保证其正常稳定运行的控制关键，要汲取以往事故教训，从源头控制好焊接质量，造福社会。
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论文作者:徐华荣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
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