尹石泉
寰宇东方国际集装箱（青岛）有限公司 山东青岛266500
摘要：绝缘接头是管道中的重要组成部分，绝缘接头焊接质量对管道的密封性、可靠性有很大影响。基于此，本文运用调查法、文献法等对整体式绝缘接头焊接工艺进行分析，并就如何控制焊接质量展开探究，希望能为相关工作带来些许帮助。
关键词：整体式绝缘接头；焊接技术；质控措施
绝缘接头是安装在2个管段之间，兼具密封性与电化学防护性的电绝缘组件。绝缘接头应用范围比较广泛，在海底管线、陆地管线以及海洋石油导管架等中均有重要应用。根据调查研究可知，在管道中，整体式绝缘接头属于薄弱环节，接头在使用过程中较容易出现密封失效等问题，进而造成油气泄漏，引起巨大财产损失甚至是人员伤亡。因此有必要进一步加大对整体式绝缘接头焊接工艺的研究与优化，让绝缘接头的密封性，可靠性进一步增强。下面结合实际，首先就影响整体式绝缘接头密封性的因素做简要分析。
1整体式绝缘接头密封性能影响因素分析
在整体式绝缘接头使用过程中，因密封失效而导致油气泄漏是绝缘接头的主要失效形式。 为找到导致绝缘接头密封性下降的原因，使用了专业软件建立起了整体式绝缘接头有限元模型，并基于热膨胀法对整体式绝缘接头进行了试验。根据试验结果得知：绝缘接头的密封性与其所受到的荷载有关。在弯矩作用下，绝缘接头一侧受拉，另一侧受压，在受压侧，左右法兰会对绝缘垫板施加挤压作用，从而使应力明显集中。在受拉侧，过大的拉力（轴向拉力）也会导致绝缘接头实效。在试验中发现，当绝缘接头受到过大的轴向拉力时，勾圈中间部位首先会达到屈服极限，之后变形量增加，左右法兰端面由此产生间隙。这一系列变化导致密封圈压缩量减小，绝缘密封性实效，管道内气体或液体泄露【1】。
2整体式绝缘接头构成与焊接要求
整体式绝缘接头的构成为：两节短管、三件锻造主体。接头的法兰组件是由短管与左右法兰组成，组装出法兰组件后，再将密封圈、固定套、绝缘板、绝缘套以及法兰组件等进行装配，将固定套与左法兰组件进行焊接，这样就形成了一个完整的绝缘接头。
由于整体式绝缘接头在管道中发挥着重要作用，因此对焊接质量有很高要求。在组焊短管与左右法兰时，要采用全焊头结构，以确保焊缝间隙、管道强度等达到标准要求。且在焊接过程中要严格控制焊缝背面余高，不能使余高超过1mm。。按照规定，焊缝正面的余高也应当小于等于2mm，以免出现应力过于集中的情况。在完成焊接工作后要及时采用射线检测技术对焊缝进行检查，确保焊缝质量合格，之后再对法兰组件进行消除应力热处理【2】。
对于左法兰组件与固定套组焊的锁底型对接接头，要采用低热输入的焊接方法，避免在焊接过程中产生过大热量（高热量会使橡胶密封圈与绝缘材料受到破坏）。同时在焊接完成后采用液体渗透、磁粉检测、超声检测等方法对焊缝进行检测，检测结束后采用非热时效方式将焊接应力消除【3】。
3整体式绝缘接头焊接工艺与质量控制
3.1法兰--短管焊接
在焊接法兰与短管时，要能根据具体要求科学采用合适的焊接技术。当前可以用于法兰、短管焊接的技术有熔化极气体保护焊技术、焊条电弧焊技术、择氩弧焊技术、埋弧焊技术等等。这些技术有不同的适用范围，在焊接时要能根据短管材质来做合理选择。焊接法兰与短管前，先按照要求对坡口进行加工。
具体如对法兰与短管的厚度进行检查，如果厚度不一，应先将较厚的一侧削薄。
完成削薄处理后再对坡口面进行渗透检测以及磁粉检测，确保坡口部位符合焊接要求。同时为了获得良好的焊接质量，在焊接前先对焊接部位进行清洁，确保在焊接部位30mm范围内不存在杂物以及油污，然后将短管、法兰点固组对。焊接时以内孔为基准，使错边分布均匀，同时保证错变量不超过规定值。结束点固处理后进行打底焊。为实现单面焊双面成型，可选择使用陶瓷衬垫法气体保护打底焊工艺或是氩弧焊工艺，将根部焊头，背面余高控制在1mm范围内。在打底焊完成后再以此进行填充焊、盖面焊，在焊接过程中要严格控制热输入，不能让热输入超过工艺评定的最大极限值。这是因为，如果热输入过大，那么晶粒就会过度粗大。除了要控制焊接过程中的热输入外，还需要对层间温度进行监测与控制，确保层间温度不超过300摄氏度。焊接完成后及时采用射线检测技术对焊缝进行检测，之后进行退火去应力处理，处理结束后检测焊缝与热影响区域的硬度值，要使硬度值达到标准要求【4】。
3.2法兰--固定套焊接
焊接法兰-固定套时，应当考虑以及处理好以下问题：整体式绝缘接头的密封圈、绝缘套、绝缘垫片等易受到高温影响而性能有所下降，因此在焊接过程中必须控制与减少热量影响。在焊接时，尽量拉开焊接区与绝缘垫片、绝缘套装配位置的尺寸，将热影响区避开。其次，在保证焊接质量以及绝缘接头使用功能正常的情况下将锻件的截面积适当扩大，以这种方式来增加散热区域，提高散热速度。同时在焊接法兰与固定套时要做好一些细节上的处理，使焊接质量能得到保证。如焊接前先按照确定的预紧力压紧绝缘接头（使用压力机进行），然后再用焊条进行电焊。点焊结束后将接头取下焊接处理，焊接时根据接头的材质、大小以及数量等选择合适的焊接方法。当前常见的几种接头焊接方法有焊条电弧焊、自动热丝TIG焊、自动MAG焊、激光焊等等，在焊接时可在这些技术方法中进行选择。
如果是采用药芯焊丝或焊条焊接，那么就需逐层清理焊渣，不能让焊渣溶入到焊缝中。焊接时严格控制焊缝温度，确保焊缝温度不超过40摄氏度，在进行下一层的焊接时先对上一道焊缝温度进行检查，在确定焊缝不烫手后再进行下一层的焊接【5】。焊接完成后及时采用超声波检测技术对焊缝进行检查，确保焊缝质量达到标准要求。
3.3绝缘接头与封头焊接
在完成组件、固定套等的组装后，先对绝缘接头进行水压弯矩试验与压力试验，经过试验确定绝缘接头质量达到标准要求后再焊接封头与短管。焊接过程中依旧是要控制焊缝质量。焊接人员需要根据短管材质、封头材料等选择合适的焊接方法，并在焊接过程中控制焊缝热量，不能让焊缝热量超过40摄氏度。除此之外，如果绝缘接头是低合金钢制，那么在焊接挖成后不仅需要进行耐压试验，而且还要进行表面无损检测，要确保接头表面无有损伤。
结语
综上所述，整体式绝缘接头是管道的重要组成部分，接头质量对管道的密封性、可靠性有直接影响。为此在开展整体式绝缘接头焊接工作时，要能高度树立质量意识，并结合相关要求以及接头的材质、数量、大小等合理选择焊接技术，不断优化焊接工艺，全面保证整体式绝缘接头焊接质量。
参考文献
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[2]王冬林,丛山,朱文军,王广明.绝缘接头质量管控分析[J].设备管理与维修,2019(17):129-130.
[3]杨永良,董洋,侯玮光,邵宏智,沙彬斌.整体式绝缘接头焊接工艺概述[J].金属加工(热加工),2019(02):30-32.
[4]冯朝波.发电机定子绕组上部接头焊接及接头盒灌注封堵工艺[J].水电自动化与大坝监测,2014,38(03):11-13.
[5]马青,陈浩,张鹏,周正林.整体绝缘接头焊接残余应力有限元模拟[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2009,11(06):128-130+134.