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压力管道无损检测和焊接技术

发表时间：2021/6/10 来源：《城市建设》2021年5月作者：刘福来

[导读] 压力管道焊接技术和无损检测技术应同时强化，以提升压力管道焊接质量，但目前由于焊接技术存在许多不完善的因素，导致在压力管道焊接施工中存在许多质量问题，应加强检测并及时采取有效措施，减少压力管道焊接质量问题，提高压力管道焊接质量水平。

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摘要：压力管道焊接技术和无损检测技术应同时强化，以提升压力管道焊接质量，但目前由于焊接技术存在许多不完善的因素，导致在压力管道焊接施工中存在许多质量问题，应加强检测并及时采取有效措施，减少压力管道焊接质量问题，提高压力管道焊接质量水平。
关键词：压力管道；无损检测；焊接技术
        引言
        为了提高压力管道的运行效率，保障压力管道的运行安全，降低管道检测的成本，无损检测得到了广泛的应用，随着技术与工艺的更新，无损检测技术也在不断提高，检测精度更高，适用范围更广，检测设备的适用性更好，为了适应不同材料与不同工况的要求，无损检测技术发展出了多个分支，形成了完善的技术体系，因此，无损检测技术的应用，要根据现场状况、被检测物的形状与材料、缺陷的部位与形式等因素选择合适的检测方法。
        1压力管道缺陷产生的原因
        1.1疲劳裂纹
        疲劳裂纹主要是由于压力管道的结构材料承受交变反复荷载，尤其是局部高应变区内的峰值应力已经远远超过材料所能承受的强度，会在晶粒之间形成滑移和错位等影响，最终导致微裂纹的产生，并随着荷载的增加而逐渐扩大成疲劳裂纹。根据不同的形成原因，可以将疲劳裂纹分为常见的三种类型，第一种是由于交变工作荷载导致的疲劳裂纹，第二种是由于循环热应力导致的热疲劳裂纹，第三种是由于循环应力与腐蚀介质共同作用导致的腐蚀疲劳裂纹。比如，在长时间的高温运行条件下，蒸汽管座材料的抗疲劳能力就会受到老化影响而降低。在主蒸汽运行过程中，产生的振动传递也会使根部形成附加的交变应力。
        1.2应力腐蚀裂纹
        应力腐蚀裂纹就是金属材料受到特定腐蚀介质的拉应力影响所形成的裂纹，以奥氏体不锈钢压力管道中含有的氯离子最为常见。
        1.3晶间腐蚀
        晶间腐蚀主要是受到特定介质的腐蚀影响，使结构的连续性受到严重损伤，以不锈钢管道的焊缝表面较为常见，尤其是熔合线和热影响区，其中最大的影响因素就在于晶间贫铬。
        1.4局部腐蚀
        局部腐蚀以点腐蚀为主，主要是某些腐蚀性溶液与金属材料形成接触，导致局部腐蚀在金属材料表面逐渐形成，再随着腐蚀的不断进展而形成不断加深的蚀孔。局部腐蚀中还常见磨损腐蚀，是指金属材料受到磨损和腐蚀的双重作用，会促进磨损和腐蚀的快速进展，导致金属材料的损伤速度和程度加剧。其他还包括氯腐蚀，主要是金属间隙受到氯成分的侵入，导致金属和氯产生的腐蚀反应。
        2压力管道无损检测技术
        对于压力管道无损检测方法的分析需要基于《承压设备无损检测》等相关规定内容进行分析，主要方法可以分为以下五种：
        （1）压力管道磁粉检测（MT）。对于铁磁性材料的表面缺陷以及近表面缺陷问题可以采用磁粉检测方法，主要在于磁粉检测存在较高的灵敏度优势，对于长度在0.1mm左右和宽度在微米级别的裂纹做到准确检测，并且检测方法较为简单，对于压力管道中存在的缺陷位置、形状、大小等情况也能够更加直观地掌握，达到理想的检测效果。但是，并不适用于几何结构复杂的工件检测，对于奥氏体不锈钢的非磁性金属材料也无法应用。
        （2）压力管道渗透检测（PT）。对于表面开口缺陷问题的检测也可以采用渗透检测方法，且渗透检测方法对于材质没有限制性要求，只是对表面多孔的构件无法应用，所以，能在更多的压力管道无损检测中应用。在进行检测时，通常采用IIC-d型喷灌渗透检测剂，不会受到水电等资源的影响，检测的便利性较高。
        （3）压力管道涡流检测（ECT）。对于导电体管道的表面缺陷问题检测通常以涡流检测方法为主，能够使缺陷问题的位置得到更加准确的掌握，并对近表面缺陷问题的具体埋藏深度和表面缺陷问题的开口情况掌握更加准确，在大批量管材的入场检测中能够发挥出更加突出的检测优势。
        （4）压力管道射线检测（RT）。

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对于压力管道的焊接接头内部缺陷问题可以采用射线检测方法，包括未焊透、气孔、裂纹、夹渣、未熔合等缺陷问题都能够做到准确检测，检测结果可以具体到缺陷问题的位置、大小和性质等相关信息，有利于处理措施的进行。主要在于射线检测的记录介质为底片，使缺陷问题的具体情况能够更加直观地被反映出来，并且更利于长期保存。但是，在实际检测工作中，以薄工件的检测更为顺利，厚度较高的工件会影响到射线的穿透力，且射线检测方法在成本方面的要求较高，检测效率也更低，还需要检测人员做好辐射的防护措施，对于广泛应用的限制性较高。
        （5）压力管道超声波检测（UT）。对于压力管道的焊接接头内部缺陷问题还可以采用超声波检测方法，具有穿透能力更强的技术优势，适用于更多厚度范围的工件检测，使缺陷问题的位置、大小、深度等检测结果更加准确和详细，尤其是对裂纹、未焊透和未熔合等面积型缺陷问题的检出率更高，还具有检测成本低、灵敏度高、效率高、对人体无害等技术优势。但是，在实际检测工作中，在定量方面存在一定难度，定量不准将直接影响检测的准确率，最终检测结果也无法做到直观的反映和记录。
        3压力管道焊接技术的应用
        3.1管道定位
        在清理好管道杂质后，应进行组对和定位，定位时确保管道两边内壁齐平，控制错边的量。当两边壁厚不一样时，应进行打磨处理。在连接定位时，固定两边管道并采取相应措施以免出现受热不均而变形的现象。不同的焊接部位均采取同样的焊接方式，要求焊工熟悉焊接工艺和操作流程，再按照规范开展焊接作业。
        3.2试焊技术
        在试焊时首先应遵循中间起弧、右侧熄弧的原则，在中间起弧后，先焊接左边再往右侧向上熄灭弧，间隔时间控制在1.5s左右。焊接后采用管件转动的形式调整好焊接的位置，达到较好的焊接效果。在焊接时应确保坡口两端充分熔合，在定位焊接时采用电弧熔穿定位焊点，焊接时调整好焊条的角度，要求打底层、填充层、盖面层撒部分的焊条角度一致。
        3.3填充层焊接
        填充层焊接前须先彻底清除打底层的焊渣，在填充层焊接时遵循两侧慢、中间快的焊运原则，确保填充层焊接的平坦。焊接时应清除该层的夹渣，保证坡口平滑。焊接人员控制好焊条行进的速度和角度，减少施焊电弧，可及时改变熔池温度，有效避免焊道气孔、夹渣现象的出现。
        3.4打底层焊接
        在打底层焊接时，焊接人员应采用长弧先预热焊接的部位，当有水滴状的铁水出现时，可适当降低电弧，再灭弧形成第一个熔池座。在第二次起弧时焊工应将电弧定位在坡口内角，按照由下到上的顺序焊接，控制电弧在管壁内，以免引起压力容器管壁背面出现凹陷问题。
        3.5盖面层焊接
        在压力容器盖面层焊接时，要求采取和填充层相同的焊接技术，控制焊条摆动的速度，以确保焊接的美观。控制焊缝的余高，盖面层焊接的两端均应超过坡口的2mm左右。
        3.6封底层焊接
        在压力管道盖面层焊接结束后，焊工应再次熔化管道内的焊道并采取封底处理，以保证压力管道内焊接在高度和宽度上保持一致，使管道焊接平稳，使焊接后的外观美观。此外，应在仔细检查管道后及时处理管道上的残渣、气孔、凹陷等质量缺陷。
        结束语
        压力管道的工作环境较为恶劣，管道内部长期处于高温、高压状态，传输的物质多为易燃、易爆、有毒、腐蚀性物质。导致压力管道一旦发生安全事故，就会造成较严重的后果。无损检测能够发现压力管道的冶金缺陷、焊接缺陷、金属组织损伤等潜在安全隐患，为压力管道缺陷的评级提供依据，以便于验收人员对压力管道的安全情况与使用寿命进行判断。
参考文献
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