论文部分内容阅读
摘 要：在我国，承压管道被广泛应用到石油、化工、能源、电力等行业，管道通常处于高温、低温以及具有一定压力的环境中，同时这类管道一般用于输送有毒、腐蚀性及易燃易爆的物质，一旦管道发生泄漏，往往会导致极其严重的事故而造成巨大经济损失，或危及人们的生命安全。因此，做好承压管道对接焊缝的检测工作并对检测结果分析从而采取对策十分重要。本文分别从承压管道对接焊缝检测技术和焊缝缺陷产生的原因及预防几个方面进行了探讨。
关键词：承压管道；对接焊缝；检测分析；对策
中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）11-0195-02
由于技术以及管理方面的原因，不少承压管道中存在的焊接缺陷如果不及时进行返修处理，在长期使用后，管道焊缝可能会因为腐蚀、材料的损伤及管壁承受的压力等而产生裂纹，就很容易造成恶性事故的发生。为了保证管道的使用安全，需要认真选择一种行之有效的管道焊缝缺陷检测方法，而实现该目标，其核心工作就是解决管道对接焊缝缺陷的定位、定量等关键问题。
1 对接焊缝检测技术
针对承压管道对接焊缝的缺陷产生的特点，通常采用射线检测或超声波检测技术来检测其焊缝质量。
1.1 射线检测技术
通常分为X射线检测和γ射线检测两种。X射线检测技术通常用于管道壁厚小于26mm的管道的焊缝检测，γ射线检测技术则多用于大壁厚、架空等管道的焊缝检测工作中。通常利用射线穿过介质的能量衰减在胶片上记录缺陷。
X射线检测技术能够提供比γ射线检测更高的清晰度与灵敏度。因此，在条件允许的情况下，应尽可能采用X射线检测来提高检测结果的准确度。具体检测方式如下图1所示。
对接焊缝中的缺陷按性质可分为裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷、根部内凹、根部咬边共7类；按缺陷性质、数量和密集程度，其质量等级可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。其中，Ⅰ级对接焊缝内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、根部内凹、根部咬边。Ⅱ级和Ⅲ级内不允许存在裂纹、未熔合、双面焊以及加垫板单面焊中的未焊透。缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。当各类缺陷评定的质量级别不同时，以质量最差的级别作为对接焊缝的质量级别。
1.2 超声波检测技术
在进行承压管道焊缝检测时，普遍采用超声检测的方式。其不存在放射性危险，可以有效确定焊缝缺陷的深度及范围，具有较高的检测效率。
1.2.1 检测仪器及探头
数字超声波探伤仪，高频率、小前沿、大K值的横波斜探头。
1.2.2 检测方式
采用直射法与一次反射波法结合的方式来进行，其检测原理如图2所示。图中所示的位置1和2分别采用直射法检测与一次反射波法检测，通过这种方式，可以实现对焊缝的全面检测。
1.2.3 探头的移动区域及检测区域
探头的移动区长度应保证对焊缝及两侧的热影响区进行全面覆盖，所探查的区域长度至少应该在3TK左右（T为板厚，K为探头折射角度）。
1.2.4 缺陷定量检测
应注意将检测的灵敏度保持较高的水平，不能低于评定线，当反射波的波幅超过评定线时，应根据探头位置、方向以及反射波的波形及位置来判断焊缝的缺陷情况。另外，在进行检测时，探头应垂直于焊缝中线，以便进行纵向缺陷的检测。
2 焊缝缺陷产生的原因及预防措施
2.1 焊缝缺陷产生的原因
导致焊缝产生缺陷的原因主要包括以下几个方面：管道壁厚不足，这会使得焊缝在正常压力作用下处于较高的应力状态，导致焊缝金属发生屈服；管道壁厚过大，焊接过程中需要进行多层多道焊接，由于坡口角度或焊接电流过小等原因，会导致焊接位置表面残留氧化物，导致焊缝逐渐被氧化；当焊接时采用不合理的焊接结构，就容易造成焊缝出现较高的应力集中，最终导致焊缝产生裂纹；在焊接时，焊道间的焊渣如果未进行彻底的清理而残留在焊缝中，就容易导致焊缝中形成夹渣、气孔等缺陷；进行焊接作业时，如果缺乏有效的监督检查，但出现一定的工艺错误，而未被及时发现，也是导致焊缝产生缺陷的主要原因之一。
2.2 焊缝缺陷的预防措施
焊接前，要根据管道的特点选择适宜的坡口角度并应彻底清理焊接区及附近的油污等杂物；焊接时，焊条要保持一定的倾角，这能有效避免体积型缺陷的出现；选择正确的运条方式，有规律地搅动熔池，促使熔渣与铁水分离；适当降低焊接速度或增加焊接电流，这样能够使熔渣更容易浮出；对焊条药皮、焊剂的化学成分进行合理调整，使熔渣的熔点降低，有效地使熔渣分离出来。
3 结语
（1）利用X射线检测技术对管道对接焊缝进行检测，可以实现对焊缝缺陷的位置、大小及形状进行较为精确的判定，而且能够有效降低检测成本，因此，针对这些技术开发出更为方便使用的检测设备。
（2）利用超声波检测技术时，检测人员除了需要对检测到的缺陷回波所反应的情况有详细的了解之外，还要对其他一些回波信号进行判断，如各种杂波、工件轮廓回波等，以免出现因回波判断错误而影响检测结果的情况出现。
（3）焊缝中的主要缺陷是在焊接过程中的多种外界因素和人为因素所造成的，因此，对焊接人员的综合素质要求较高，要求焊接人员能够在焊接作业中对各种异常因素进行判断，以便及时处理，避免焊缝缺陷的出现。
参考文献
[1] 张燕红.焊缝自动超声检测技术与设备的试验研究[D].合肥：合肥工业大学，2005.
[2] 张历成.西气东输管道工程管道对接环焊缝全自动超声波检测[J].无损探伤，2001（5）：42-49.
[3] JB/T4730.2-2005 承压设备无损检测 第2部分：射线检测[S].
关键词：承压管道；对接焊缝；检测分析；对策
中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）11-0195-02
由于技术以及管理方面的原因，不少承压管道中存在的焊接缺陷如果不及时进行返修处理，在长期使用后，管道焊缝可能会因为腐蚀、材料的损伤及管壁承受的压力等而产生裂纹，就很容易造成恶性事故的发生。为了保证管道的使用安全，需要认真选择一种行之有效的管道焊缝缺陷检测方法，而实现该目标，其核心工作就是解决管道对接焊缝缺陷的定位、定量等关键问题。
1 对接焊缝检测技术
针对承压管道对接焊缝的缺陷产生的特点，通常采用射线检测或超声波检测技术来检测其焊缝质量。
1.1 射线检测技术
通常分为X射线检测和γ射线检测两种。X射线检测技术通常用于管道壁厚小于26mm的管道的焊缝检测，γ射线检测技术则多用于大壁厚、架空等管道的焊缝检测工作中。通常利用射线穿过介质的能量衰减在胶片上记录缺陷。
X射线检测技术能够提供比γ射线检测更高的清晰度与灵敏度。因此，在条件允许的情况下，应尽可能采用X射线检测来提高检测结果的准确度。具体检测方式如下图1所示。
对接焊缝中的缺陷按性质可分为裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、圆形缺陷、根部内凹、根部咬边共7类；按缺陷性质、数量和密集程度，其质量等级可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。其中，Ⅰ级对接焊缝内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透、条形缺陷、根部内凹、根部咬边。Ⅱ级和Ⅲ级内不允许存在裂纹、未熔合、双面焊以及加垫板单面焊中的未焊透。缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。当各类缺陷评定的质量级别不同时，以质量最差的级别作为对接焊缝的质量级别。
1.2 超声波检测技术
在进行承压管道焊缝检测时，普遍采用超声检测的方式。其不存在放射性危险，可以有效确定焊缝缺陷的深度及范围，具有较高的检测效率。
1.2.1 检测仪器及探头
数字超声波探伤仪，高频率、小前沿、大K值的横波斜探头。
1.2.2 检测方式
采用直射法与一次反射波法结合的方式来进行，其检测原理如图2所示。图中所示的位置1和2分别采用直射法检测与一次反射波法检测，通过这种方式，可以实现对焊缝的全面检测。
1.2.3 探头的移动区域及检测区域
探头的移动区长度应保证对焊缝及两侧的热影响区进行全面覆盖，所探查的区域长度至少应该在3TK左右（T为板厚，K为探头折射角度）。
1.2.4 缺陷定量检测
应注意将检测的灵敏度保持较高的水平，不能低于评定线，当反射波的波幅超过评定线时，应根据探头位置、方向以及反射波的波形及位置来判断焊缝的缺陷情况。另外，在进行检测时，探头应垂直于焊缝中线，以便进行纵向缺陷的检测。
2 焊缝缺陷产生的原因及预防措施
2.1 焊缝缺陷产生的原因
导致焊缝产生缺陷的原因主要包括以下几个方面：管道壁厚不足，这会使得焊缝在正常压力作用下处于较高的应力状态，导致焊缝金属发生屈服；管道壁厚过大，焊接过程中需要进行多层多道焊接，由于坡口角度或焊接电流过小等原因，会导致焊接位置表面残留氧化物，导致焊缝逐渐被氧化；当焊接时采用不合理的焊接结构，就容易造成焊缝出现较高的应力集中，最终导致焊缝产生裂纹；在焊接时，焊道间的焊渣如果未进行彻底的清理而残留在焊缝中，就容易导致焊缝中形成夹渣、气孔等缺陷；进行焊接作业时，如果缺乏有效的监督检查，但出现一定的工艺错误，而未被及时发现，也是导致焊缝产生缺陷的主要原因之一。
2.2 焊缝缺陷的预防措施
焊接前，要根据管道的特点选择适宜的坡口角度并应彻底清理焊接区及附近的油污等杂物；焊接时，焊条要保持一定的倾角，这能有效避免体积型缺陷的出现；选择正确的运条方式，有规律地搅动熔池，促使熔渣与铁水分离；适当降低焊接速度或增加焊接电流，这样能够使熔渣更容易浮出；对焊条药皮、焊剂的化学成分进行合理调整，使熔渣的熔点降低，有效地使熔渣分离出来。
3 结语
（1）利用X射线检测技术对管道对接焊缝进行检测，可以实现对焊缝缺陷的位置、大小及形状进行较为精确的判定，而且能够有效降低检测成本，因此，针对这些技术开发出更为方便使用的检测设备。
（2）利用超声波检测技术时，检测人员除了需要对检测到的缺陷回波所反应的情况有详细的了解之外，还要对其他一些回波信号进行判断，如各种杂波、工件轮廓回波等，以免出现因回波判断错误而影响检测结果的情况出现。
（3）焊缝中的主要缺陷是在焊接过程中的多种外界因素和人为因素所造成的，因此，对焊接人员的综合素质要求较高，要求焊接人员能够在焊接作业中对各种异常因素进行判断，以便及时处理，避免焊缝缺陷的出现。
参考文献
[1] 张燕红.焊缝自动超声检测技术与设备的试验研究[D].合肥：合肥工业大学，2005.
[2] 张历成.西气东输管道工程管道对接环焊缝全自动超声波检测[J].无损探伤，2001（5）：42-49.
[3] JB/T4730.2-2005 承压设备无损检测 第2部分：射线检测[S].