石油管管接头焊接中产生问题及其分析

【摘要】针对石油管道管接头焊接中出现的各种问题和缺陷，按过程制造方法和质量控制、检验加以分析和概括，如材料检验、焊接控制、热处理控制、无损检测等检验要点且提出相应的解决办法。最终使得产品质量得到了有效的保证。

【关键词】石油管及其接头 焊接 质量控制 检验

1 材料及焊接

所制作的石油管道规格D609×25.4mm，管体材料符合BS EN10204 3.1证书要求。管头具体材质为ASTM4130及8630，相当于国内30CrMo及30CrNiMo，其中8630材料的抗拉强度≥910MPa，屈服强度≥ 758MPa，管体材料为ASTM X52。实际工作是将管头与管体进行组对及焊接，焊接完成后48小时候后进行100%VT、MT、RT、UT检验，验收标准符合API 5L及客户企标规范。同时需保证同轴度小于2mm及端口垂直度小于3mm的要求。

焊接前按ASME Ⅸ编制WPS、PQR及进行焊工资格考试（WPQ）。坡口制备V型，钝边1-2mm，坡口角度60度，焊接方法采用GMAW+SAW组合焊方式单面焊双面成型，焊前预热、层间温度控制及消氢、热处理参数见下表格1所示：

2 焊接缺陷、无损检测统计及分析

（1）根部未熔合及未焊透的产生：主要是在装配时管-管头之间的间隙控制不到位，按焊接工艺规程要求间隙控制在2～4mm，往往间隙小于规定，使得熔深度达不到要求，其次是管-管头之间的装配错边量控制不当，造成焊缝根部高低不一，使得根部存在未熔合。

（2）裂纹的产生：特别在材料8630+X52的焊缝中，电加热板包在管子的外侧焊缝上，在管子的内侧产生温度差，致使内侧焊趾产生裂纹，并且裂纹深度严重时可达6mm以上，有的甚至整圈开裂，导致25根管子割头重焊。造成原因是：

①由于管体长13米，工件施焊时加热后的管头没有有效的封堵，形成风管效应（后采取堵管的措施改进）。

②由于使用内焊道，这层焊道处于最差的消氢状态，热处理时也存在风管效应，导致消氢不充分，致使延迟裂纹（后采取堵管，去内焊道，延迟无损检测的时间，焊后消氢热处理后48小时再行检测，保证了检验检测的质量）。

（3）在整个生产过程中出现质量问题时，不能只顾生产进度，特别是在返修未得到客户批复时对缺陷焊缝进行返修处理造成在质量管理上得不到真正有效的控制。

（4）无损检测方面存在的问题：由于钻管结构原因，管头的形状厚度变化比较大，在底片上往往靠管头一侧的黑度较淡，当焊接返修后进行射线拍片时，有漏放返修标记的情况。

综合上诉原因分析汇总如下图1总结：

在整个项目过程中因为出现种种质量方面的原因，开具了87份NCR报告，其中：裂纹13份；条形夹渣8份；根部未熔合及未焊透11份；气孔17份；母材质量6份；螺纹损伤5份；材料为8630+X52的43份，见下图1。

结合各种缺陷，提出优化方案如下：

（1）焊接间隙严格按焊接工艺进行，在管-管头装配未焊接前，检验员必须进行坡口及装配检验，保证坡口角度60±5℃及根部间隙2～4mm的要求，焊接严格按WPS规定的焊接层间温度进行检验，焊前及焊接过程中进行层间温度控制，发现温度低于规定，立即停焊加热，高于层间温度必须停止焊接至温度达到规定要求，同时做好焊接接头检验记录，焊缝内外表面的检验，检验不合格的焊缝不得流入下道工序。

（2）严格后热处理和焊后热处理工艺的执行，加强过程控制，对于内侧焊缝在热处理过程中，必须采取石棉将管子内侧封堵严实，防止产生风管效应，确保内外壁焊缝受热均匀，完善热处理记录，保证在热处理后的规定时间以后再行流入下道工序。

（3）对于焊接返修严格按客户的工作流程进行，没有得到客户回复不得提前返修；检验员对焊缝返修部位必须进行跟踪检验，对挖补部位严格控制其最小允许厚度，适时测厚，记录完整。

（4）无损检测的四种方法是相互独立、相互补充的过程，应按各自的标准评判。

（5）射线检测方面需加强技术管理和质量。例如焊缝需要进行返修时必须按客户在管理程序上的要求执行。严格控制焊接返修前的报批手续。

当焊接返修后进行射线拍片时，必须按公司质量保证要求以及探伤工艺的规定进行，如在拍返修片时要在底片上放置表示焊接返修状态的标志：R1、R2…，暗示处理需认真仔细同时加强人员培训，使拍片人员熟悉并严格执行标准和射线操作规程。