摘要：本文分析了天然气长输管道焊口常见的缺陷，总结各类缺陷X射线底片影像特征，分析缺陷形成的原因及预防控制措施，对今后基建工程项目管道焊口质量控制提出建议。
关键词：长输管道；焊口；缺陷
1引言
天然气长输管道焊口质量主要取决于以下几方面的管理质量：施工图设计管理、焊评焊规管理、焊工准入管理、焊机焊材管理、施工现场管理、无损检测管理等。任一环节工作未开展到位均可能引发焊口质量不合格或存在缺欠，形成风险点对后期管道运营造成潜在安全隐患。
本文重点对焊口常见缺陷X射线底片影像特征、缺陷形成原因、预防控制措施进行分析，结合笔者近年在基建工程项目管理中总结的经验，对今后基建工程项目管道焊口质量控制提出建议。
2焊口常见缺陷及影像特征
天然气长输管道焊口常见的缺陷有：裂纹、未熔合、未焊透、夹渣、气孔。上述缺陷在X射线底片中呈现出的影像特征如下：
2.1裂纹
裂纹影像特征：裂纹的典型影像是轮廓分明的黑线和黑丝，黑线和黑丝上有微小的锯齿，有分叉，粗细和黑度时有变化。如图1所示。
2.2未熔合
未熔合缺陷按其所在部位，可分为坡口未熔合、根部未熔合、层间未熔合三种。
2.2.1坡口未熔合
坡口未熔合影像特征：连续或断续的黑线，宽度不一，黑度不均匀。如图2所示。
2.2.2根部未熔合
根部未熔合影像特征：根部未熔合的典型影像是一条细直黑线，一侧轮廓整齐且黑度较大，另一侧轮廓可能较规则也可能不规则。如图3所示。
2.2.3层间未熔合
层间未熔合影像特征：黑度不大的块状阴影，形状不规则。如图4所示。
2.3未焊透
未焊透影像特征：细直黑线，两侧轮廓很整齐，为坡口钝边痕迹，宽度恰好是钝边间隙宽度。如图5所示。
2.4夹渣
夹渣影像特征：黑点、黑块或黑条，形状不规则，黑度变化无规律、轮廓不圆滑。如图6所示。
2.5气孔
气孔影像特征：呈黑色圆点，也有呈黑线（线状气孔）或其他不规则形状的，气孔的轮廓比较圆滑，其黑度中心较大，至边缘稍减小。天然气长输管道焊缝中常出现“针孔”直径较小，但影像黑度很大。如图7所示。
.png)
3原因分析与控制措施
根据笔者基建项目管理经验总结，对上述各类焊口缺陷形成的原因及控制措施总结如下：
3.1裂纹
根据发生条件和时机，裂纹缺陷主要包括热裂纹、冷裂纹（延迟裂纹）。其中冷裂纹（延迟裂纹）的危害性最大（大多在焊接完成后24小时后出现），是焊口质量控制的关键。
3.1.1原因分析
3.1.1.1热裂纹：
1）合金元素和杂质的影响。
2）冷却速度的影响。
3）结晶应力与拘束压力的影响。
3.1.1.2冷裂纹（延迟裂纹）：
1）淬硬组织（马氏体）减小了金属的塑性储备。
2）焊接残余应力使焊接受拉。
3）焊口金属内含有较多的原子态的氢。
3.1.2控制措施
根据工程实践分析总结，热裂纹、冷裂纹（延迟裂纹）缺陷主要预防及控制措施如下：
3.1.2.1热裂纹：
1）降低钢材和焊材的含碳量，减少硫、磷等杂质元素的含量；加入一定的合金元素，减小柱状晶和偏析。
2）合理编制焊接规范，采用预热、后热等方式，减小冷却速度。
3）焊前准确测量下料，采用合理的组对措施，减小焊接变形与焊接应力。
3.1.2.2冷裂纹（延迟裂纹）：
1）提高预热温度，采用后热措施，并保证层间温度不小于预热温度，选择合理的焊接规范，避免焊口中出现淬硬组织（马氏体）。
2）焊前准确测量下料，采用合理的组对措施，减小焊接变形与焊接应力。
3）采用低氢型碱性焊条，严格烘干，在100-150℃下保存，随取随用。
4）对于L485及以上钢级管道焊口，均采取焊后24小时延迟X射线检测。
3.2未熔合
未熔合是一种面积性缺陷，坡口未熔合和根部未熔合对承载截面积的减小都非常明显，应力集中也比较严重。
3.2.1原因分析
3.2.1.1坡口未熔合
1）焊接电流过小。
2）焊条角度不适宜。
3）焊接速度过快。
3.2.1.2根部未熔合
1）焊接电流不当。
2）受风力、管道带磁性等影响，电弧偏吹。
3）坡口侧壁未清洁到位，存在锈垢及污物。
3.2.1.3层间未熔合
1）运条速度过快。
2）焊条或焊炬角度不合适。
3）受风力、管道带磁性等影响，电弧偏吹。
4）夹层的渣、锈清理不彻底。
3.2.2控制措施
3.2.2.1坡口未熔合
1）在焊规要求的范围内调整焊接电流。
2）调整至合适的焊接角度。
3）调整焊接速度。
3.2.2.2根部未熔合
1）在焊规要求的范围内调整焊接电流。
2）现场采取避风、消磁等措施，避免电弧偏离焊缝及热影响区。
3）加强对坡口进行清洁。
3.2.2.3层间未熔合
1）控制好运条速度。
2）作业过程中调整焊条或焊炬角度。
3）现场采取避风、消磁等措施，避免电弧偏离焊缝及热影响区。
4）加强对夹层渣和锈的清理。
3.3未焊透
未焊透的危害性首先是减少了焊缝的有效截面积，使焊缝强度下降。其次，未焊透引起的应力集中严重降低焊缝的疲劳强度，所造成的危害比强度下降的危害大得多。
3.3.1原因分析
1）坡口不符合设计要求。
2）管道组对间隙过小。
3）焊接速度过快。
3.3.2控制措施
1）管端坡口打磨至设计要求角度。
2）组对时确保间隙满足设计要求。
3）焊接速度控制在焊规要求范围。
3.4夹渣
夹渣是焊后熔渣残存在焊口中的现象，其危害与气孔相似，带有尖角的夹渣会产生尖端应力集中，尖端还会发展为裂纹源，危害较大。
3.4.1原因分析
1）焊接电流过小。
2）焊条运送速度、角度等不规范，不利于熔渣上浮。
3）管道或层间清洁不干净。
4）坡口尺寸不合理。
3.4.2控制措施
1）在焊规范围内选择合适的焊接电流。
2）规范焊条运送过程，调整运条速度、角度至焊规要求。
3）焊前加强管道及层间清洁。
4）管端坡口打磨至设计要求角度。
3.5气孔
气孔可发生在焊缝中任何部位，手工单面焊根部线状气孔，双面焊根部链状气孔，焊缝中心线两侧的虫状气孔发生部位与气孔形状有对应规律的情况。
3.5.1原因分析
1）焊接电流不当。
2）运条速度过快。
3）焊剂保护不好或焊件表面污物清理不净等。
3.5.2控制措施
1）在焊规范围内选择合适的焊接电流。
2）调整运条速度至焊规要求。
3）仔细清除坡口面及其两侧的油、锈、水分、氧化皮等。
4对今后工程焊口质量控制的建议
今后基建工程项目中，建议加强施工图设计管理、焊评焊规管理、焊工准入管理、焊机焊材管理、施工现场管理、无损检测管理等方面的工作，全方位确保管道焊口质量，通过严控工程本体质量保障后期管道运营安全平稳。
4.1加强施工图设计管理
施工图设计文件中应明确以下重点内容：
1）明确焊接、无损检测关键技术要求，用于指导施工单位编制《焊接工艺评定》、《焊接工艺规程》，以及建设、监理、施工单位现场技术管理。
2）根据管道所采用的材质明确最适宜的焊接方法。
3）明确无损检测执行的标准、合格级别以及危害性缺陷（如：裂纹、未熔合、未焊透等）出现时的返修、割除及无损检测评定要求。
4.2加强焊评、焊规管理
组织施工单位严格按施工图设计文件技术要求编制《焊接工艺评定》、《焊接工艺规程》，现场应严格按焊评、焊规要求开展焊接作业。若建设单位物资采购阶段涉及材料改代，应及时将改代情况反馈施工单位，以确保焊评、焊规范围涵盖到场实际材料。
4.3加强焊工准入管理
严格按公司焊工准入管理制度，组织开展焊工准入考试、焊口过关口考试，确保具体作业的焊工满足工程技术要求，同时在焊工资质报审阶段应提供资质查询记录作为报审的附件。
4.4加强焊接设备、材料管理
组织施工、监理单位严格开展焊机、焊材报验工作，主要检查焊机电流、电压显示是否准确，焊材是否与焊评、焊规要求相吻和，确保焊机、焊材满足工程建设质量要求。
4.5加强施工过程管理
施工过程中，加强对以下关键环节进行检查把控：
1）检查实际作业的焊工与报审的焊工是否一致。
2）检查焊接工艺与焊评、焊规要求是否一致。
3）检查焊接电流、电压等主要参数与焊规要求是否一致。
4）检查使用的焊材与焊评、焊规要求是否一致。
5）检查焊检尺、测温枪、对口器等器材是否到位、完好，检定、自检证书是否齐全。
6）检查焊前是否存在强力组对情况。
7）检查下沟已焊接管道是否及时进行支撑与回填。
4.6加强无损检测管理
工程实施阶段，加强对无损检测关键环节进行检查把控：
1）检查无损检测单位人员资质是否与报审一致。
2）检查无损检测设备、器材、数量是否与报审一致且满足工程实际检测工作需要。
3）检查无损检测单位是否按无损检测指令开展无损检测工作。
4）要求无损检测单位建立焊口无损检测台帐，定期与施工单位核对焊口编号与数量，坚决杜绝出现未经检测进行防腐补口的“黑口”。
5）不定期组织监理或无损检测专家对工程射线检测底片及相应无损检测过程资料进行复查。
4.7定期组织进行质量分析
定期组织监理、检测、施工单位及无损检测专家召开焊接质量分析会，对当期焊口存在缺陷的性质、位置、长度、数量、所在焊工班组及线路桩号进行统计，参照本文第3条内容深入分析焊口质量问题原因并及时制订整改、纠偏措施，同时要求施工单位举一反三避免类似的焊接缺陷再次发生。若同一机组、焊工，连续存在一定数量的焊口质量不达标的情况，应立即要求施工单位调整施工队伍，以确保工程本体质量受控。
作者简介：陈韬（1984-），男，汉族，籍贯四川省阆中市，工程师，硕士研究生，研究方向为油气储运工程。