焊接与焊接工艺评定

摘 要：焊接过程是钢制压力管道工程施工的关键过程和主要过程。焊接质量的好坏直接影响管道介质的流速流向、管道磨损情况和安全运行。因此对压力管道的焊接质量有着极为严格的要求。本文主要论述如何针对材料质量控制、焊接过程、焊接质量检验三方面采取控制措施，从而实现管道焊接施工质量控制的目标。

关键词：钢质压力管道；焊接质量控制；焊接过程控制；焊接质量检验

中图分类号：TK226+.2文献标识码：A

一、管道材料和焊接材料进场检验、保管措施

管材和焊材直接决定了管道焊接质量，各生产厂家的生产技术水平、产品质量参差不齐，材料进场前的运输、保管等环节也会使材料的质量受到影响。做好管材和焊材进场检验是管道焊接过程质量控制的首要环节。材料检验的内容主要有以下几方面：

（一）对材料质量证明文件进行检查

（二）材料外观质量检验

（三）实测实量检验

（四）对管材、管件的材料性能和化学成分抽样复检

（五）焊材的保管、烘干和发放

二、管道焊接过程控制措施

焊接过程控制主要从焊接施工工艺、焊工资格和能力、焊接操作过程三方面入手。

（一）焊接施工工艺控制

1、制定焊接施工工艺

焊条、焊丝及焊剂的选用，应根据焊接接头两侧母材的化学成分、力学性能、焊接接头的抗裂性、焊前预热、焊后热处理使用条件及施工条件等因素确定，具体选择时应参照焊接工艺评定查找目录。

2、对焊接工艺进行评定

施工前作好焊接工艺评定工作，焊接工艺评定覆盖率达到100%。如本单位没有适合管道材质和焊接要求的焊接工艺评定，应委托有评定资格的单位进行评定。每种管道焊接施工前，必须有相适应的焊接工艺评定，经评定合格的焊接工艺才可作为工程焊接施工的依据。焊接工艺评定必须符合有关焊接规范、标准的规定，应根据管材的化学成分、力学性能、焊接性能、母材的厚度等进行分类，然后确定相应的焊接施工工艺，再选择相应的母材、焊材进行焊接，并对焊接接头进行外观检查、射线照相检验、力学性能试验，以及金相组织、抗腐蚀、硬度等方面的检验、试验和评定。

3、焊接工艺卡管理

对于工程中各类焊接管道，均应根据焊接工艺评定编制焊接工艺卡，可将焊接工艺卡张贴于施工现场适当位置，以供焊工参照。焊工应根据焊接工艺卡施焊，将焊接工艺卡作为焊工、管工实际焊接作业的指导和依据。

（二）焊工的资格和能力核查

1、焊工合格证书的考试合格项目

凡是从事压力管道焊接的焊工、必须按照现行《锅炉压力容器焊工考试规则》、《现场设备工业管道焊接工程施工及验收规范》的规定进行考试，考试合格后，方可从事相应的焊接施工。参加施焊前，要对其进行培训并且通过焊工入场考试，取得《现场焊接操作证》方可进行焊接作业。焊工具有了合格证书，并不代表可以焊接所有的管道，只有“考试合格项目”适用范围以内的管道，该焊工才能进行焊接操作。

例如：某焊工的资格证书中考试合格项目代号为：GTAW-Ⅰ-5G-4/90-02，表示该焊工考试合格的项目为：壁厚为4mm、外径为90 mm的20#钢管对接焊缝水平固定试件，背面不加衬垫，焊接方法为手工钨极氩弧焊。根据《锅炉压力窗口压力管道焊工考试与管理规则》第十八条第（二）款的规定，该焊工可以进行焊接操作的项目为：壁厚≤8mm，且外径≥76 mm的20#钢管对接焊缝，手工钨极氩弧焊。在此范围以外的管道及不同的焊接方法，必须另行考试合格后才能进行焊接操作。

2、焊工合格证检验、审批的有效期限

焊接施工属于实际操作工种，若焊工长期未进行实际操作，焊接能力则会下降，影响焊接产品的质量。焊工合格证必须经定期检验有效，才允许焊工继续作业。

（三）管道焊接操作过程控制

主要是对管道切割下料、管口和坡口加工、管口清理、组对、点焊和正式焊接的电流、电压、焊接环境等方面进行检查。检查手段基本以巡检为主。

1、制作样板引路工程

现场钢制管道焊接工作的特点是量大面广，在开始大面积操作前要做出示范样板，统一操作要求，明确质量目标。

2、管道切割下料检查

主要控制管口平面与管道轴线的垂直度，另外注意不锈钢、合金钢管道的切割工器具不得与碳钢类材料混用，防止造成渗碳锈蚀。

3、坡口加工的控制

主要应控制坡口角度、坡口的形式和细部尺寸等。管道对焊接头的坡口形式主要有Ⅰ型、V型、U型、X型、双V型等，见下图：

4、管道组对控制

主要根据焊接工艺卡的要求检查管口组对的间隙、平直度、错边量等，防止焊缝出现未焊透、焊瘤过大、焊缝宽度不合格等质量问题。

5、焊接设备和工器具检查

用于焊接工程使用的焊接设备、器具及检验设备应齐全，性能稳定可靠且运转良好。按期进行维护与保养，保证在用设备、机具处于完好状态，及时填写设备运转记录。打磨不锈钢的钢丝刷用不锈钢丝制成，砂轮片用不锈钢专用砂轮片。 焊接设备主要应满足以下条件：有合适的引弧电压、良好的调节电流的功能和足够的功率；电压能迅速适应电弧长度的变动、从短路到开路的变化时间短，以保证焊接过程稳定；短路电流不应太大，应装有在周检（校）期内合格的电流、电压表、压力表。设备管理员应定期检查，及时发现设备上存在的问题并解决以保证焊接工作的正常开展。在检查结束之后，应贴上标识，显示设备运行状况、使用时间等内容。

6、焊接施工环境检查

焊接施工现场应给焊工创造一个良好工作环境，在焊接过程中尽可能的不使焊工受到外界不利因素的干扰和影响，以保证焊接过程正常进行。主要是针对预制场地及施工现场的湿度、风速、清洁状况等焊接环境进行检查，若不符合焊接工艺的要求时，应停止焊接施工或采取保证措施再施焊。现场施焊时，应采取可靠的措施(如搭设临时防风棚、防雨棚、采暖等)保证施工现场的环境要求。

7、对焊接操作进行巡检

施焊前，对参加施焊的焊工及有关人员进行详细的技术交底；焊工在施焊过程中，加强焊接工艺纪律检查，必须严格执行焊接工艺。主要检查焊工焊接时各项技术参数是否严格按焊接工艺卡执行。主要核查实际焊接操作的电压、电流、焊接速度、焊条摆动、点固焊和打底焊方法、焊道层数及各层的焊接方法、清根、层间清理等，并对使用的焊条或焊丝的型号、规格和烘干、保温、防潮、防污染等情况进行巡查。

8、惰性气体保护措施检查

惰性气体保护焊主要检查焊缝是否按焊接工艺要求采取了充气保护措施，并检查惰性气体的纯度是否满足焊接工艺的要求。

对于设计或规范未要求进行射线无损探伤的不锈钢、合金钢管道，更要重视打底焊防氧化的保护措施（内壁充氩气或使用药芯焊丝），保证焊缝根部的焊接质量。

9、焊前预热和焊后热处理控制

焊前预热和焊后热处理必须制定相应的热处理技术措施，主要应根据钢材的化学成分、厚度、焊接形式、焊接方法、焊接材料及环境温度等因素，明确加热的方式（如感应加热，火焰、电阻炉、红外线辐射加热等）、温度、范围和加热速度，以及焊后维持恒温的时间和冷却降温的速度。在热处理过程中对其进行检查并记录。

10、对某些特殊介质的管道焊接应有针对性的控制措施

不同项目的工艺介质各不相同，有的管道介质比较特殊，焊接质量对介质的产品质量会产生影响。因此，焊接过程控制还应根据管道介质的特性制定相应的措施。

例如：某化工项目的PTA是粉状固态物质，切片是颗粒状固体，两者均采用脉冲气相输送方式，输送时容易出现堵塞，切片容易因磨损出现过多的粉尘，影响产品的质量等级，脉冲式气相输送使管道有较大的振动等。因此，管道焊接质量控制首先要保证焊缝的强度，咬边、未焊透、未融合、裂纹等缺陷必须严格控制。如管道对焊时，应控制内壁的光滑度、焊瘤和错边量；套环焊或翻边法兰连接时，还应控制管口加工组对间隙、错边量等。

11、焊缝标识检查

管道焊缝施焊完成并检查后，应及时在焊缝附近做焊缝标识并记录。焊缝标识的主要内容有焊口编号、焊接日期、焊工代号、固定焊口标记，以及管段编号和管材标识等。各项标识应与焊接技术资料相符，不能有错漏。

三、焊接质量检验控制措施

管道焊接质量检验通常分三步进行：首先是焊缝表面质量检验，然后是焊缝内部质量无损探伤检验，最后是管道系统压力试验。本文只对前两步检验手段进行论述。

（一）焊接质量检验结果的认定

焊接表面质量和内部质量检验结果，必须达到设计和施工验收规范要求的等级，才能认定为合格。

焊缝缺陷判定及质量等级评定应符合GB50236-2011及JB/T4730-2005的有关规定。

（二）焊缝表面质量检验控制措施

1、采用目测和焊接检测尺实测的方式检验外观质量

主要检查焊缝表面的裂纹、气孔、夹渣、咬边、未焊透、焊瘤、根部收缩、余高、焊缝外观成形、角焊缝厚度、角焊缝焊脚对称情况等。除有特殊要求的焊缝外，焊工焊完后及时除去药皮、飞溅及防飞溅涂料，并将焊缝表面及周围清理干净，不锈钢焊缝清理时使用不锈钢钢刷，清理后对焊缝外观质量进行自检，自检合格后在焊缝两侧100mm内作焊工代号标记，需要热处理的焊口在焊缝两侧200mm内做焊工代号标示，并做好焊接记录。焊口标示如下：

2、焊接接头表面的质量应符合的要求

（1）焊接接头外观应成型良好，宽度以每边盖过坡口边缘1～2mm为宜。角焊缝的焊脚高度应符合设计规定，外型应平缓过渡；

（2）不允许有裂纹、未熔合、未焊透、表面气孔、夹渣、飞溅、擦伤、角焊缝不足等缺陷；

（3）焊接接头咬边深度不大于0.5mm，连续咬边长度不大于100mm，且焊缝两侧咬边长度不大于该焊缝全长的10%，合金钢及不锈钢管线不得有咬边；

（4）焊接接头表面不得低于管道表面，焊缝余高为1.5～2mm为宜；100%射线检测的焊口，内口余高≤0.1b+1,且≤2，其余的焊口，内口余高≤0.1b+2,且≤3；

（5）管道焊接接头错边量不应大于壁厚的10%，且不大于0.5mm；其它级别的管道焊接接头错边量不应大于壁厚的10%，且不大于1mm。

（三）焊缝内部质量无损探伤检验控制措施

无损探伤检验方法

焊缝内部质量无损探伤检验方法主要有射线透照检测和超声检测。射线透照检测比较直观并能保留检验记录，是最常用的检测方法。

（四）硬度测定

硬度试验方法有布氏（HB）硬度测定、洛氏(HR)硬度测定、维氏(HV)硬度测定3种。对有热处理要求的压力管道焊缝，应测量焊缝及热影响区的硬度值是否符合设计要求中有关项的标准规定。如设计无明确规定，碳钢焊缝和热影响区的碳钢不宜大于母材硬度的120%，检验数量不应少于热处理焊口总数的10%，且不少于1处，每处3点。热处理后的焊缝硬度值超过规定值时，应重新进行热处理，并须重作硬度测定。

（五）压力试验

压力管道安装完毕，在外观检查、热处理和无损检测合格后方可进行压力试验。压力试验的目的是检查压力管道系统及连接部位的工程质量，保证其强度和严密性。

四、结束语

压力管道施工焊接控制压力管道安装质量保证体系的重要环节，焊接质量的控制是预防产生不合格产品的全面控制，是十分复杂、涉及多方面的工作。因此，压力管道安装企业的全体施工人员（包括管理人员）都必须严格执行设计要求、国家标准和行业标准规范，不得有丝毫的松懈，在安装过程中认真把好质量关，才能确保压力管道的安全运行。

参考文献：(保留。何旭要是2版正好的话 你帮我把这些字删了 哈哈)

[1] 田金柱．压力管道施工焊接质量控制[J]．管道技术与设备，1998．

[2] 刘康勇，李东军．管道建设与焊接质量控制措施[J]．管道技术与设备，2003．

[3] 王晋生，郑春刚，陈丽中.压力管道工程焊接技术与质量控制[J]. 管道技术与设备，2004.

[4] GB50235-2010.工业金属管道工程施工及验收规范.

[5] SH3501-2011.石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范.

[6] GB50236-2011.现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范.

[7] JB4708-2007.钢制压力容器焊接工艺评定.

[8] JB/T4730-2005.承压设备无损检测.

[9] JB/T4709-2007 《钢制压力容器焊接规程》。

[10] HG20225-1995《化工金属管道工程施工及验收规范》。