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摘 要：压力管道是生产、生活中广泛使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备。焊接是压力管道安装的主要控制内容，焊接质量的优劣直接影响着工程的竣工验收和系统的安全运行。本文从焊接方法与工艺评定、焊前准备、焊接环境的控制、预热和热处理、以及焊后的质量检查等方面来浅析下对压力管道焊接质量的控制。
关键词：压力管道 管道焊接方法 管道焊接质量控制
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0081-02
焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用（或不用）填充材料，使焊接达到两者结合的一种加工方式。焊接的冶金过程与金属的冶金过程一样，通过加热使金属块熔化，在金属熔化的过程中，金属、熔渣、气体之间发生负责的化学反应和物理变化。
管道焊接是管道工程中最主要、应用最为广泛的连接方式，管道与阀门、视镜等在线元件或设备的的连接大多采用焊接方式。如管道焊接质量不好，容易引起裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣、咬边、焊瘤、未焊满、下塌、焊缝超高、烧穿和飞溅等缺陷。这些缺陷会降低管道强度和严密性，对系统的运行安全和人民的生命财产安全造成严重威胁。因此，焊接过程中的质量控制是管道安装质量控制的关键，是工程竣工验收和系统安全运行的保证。
1 管道焊接质量控制的要点
1.1 管道焊接方法和焊接工艺
（1）管道焊接方法的选择。
①经常采用的焊接方式有手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊和氧-乙炔焊。只有选用哪种焊接方式，由管道材料、介质、管径等因素决定。
②对于薄板和小直径管子（≤57 mm），以及铜、铝及其合金的管道焊接，一般采用氧-乙炔、氧-液化烃和氧-氢气焊接。其优点是气焊时熔池温度容易控制，容易实现单面焊合双面成形；缺点是由于气体火焰温度低、热量分散、焊接变形大，导致接头性能差。
③不锈钢管（单面焊缝）、纯铜管易采用手工钨极氩弧焊。其特点是焊接时线能量较气焊、埋弧焊和电渣焊小，金相组织细，热影响区小，焊接质量好。
④管道内壁清洁度要求高的，且焊接后不易清理的管道，其焊缝底层易采用氩弧焊。其特点是惰性气体不与焊缝金属发生化学反应，同时又隔离了熔池金属与空气的接触，所以焊缝金属中的合金元素就不会氧化烧损，焊缝中也不会产生气孔。
⑤二氧化碳气体保护焊除有色金属管道外，其它所有金属管道都是用。
⑥中厚板的长焊缝易用埋弧焊。
（2）焊接工艺评定的作用。
焊接工艺评定时在管道在正式焊接以前，对初步议定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺进行的验证性试验。既准备采用的焊接工艺，在接近实际生产条件下，制成材料、工艺参数等均与管道相同的模拟焊接试板，并按管道的技术条件对焊接试板进行检验。其主要作用是用于验证和评定焊接工艺方案的正确性，其评定报告不能直接指导生产，是焊接工艺细则卡的支持文件，同一焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据。
1.2 施焊前的检验
（1）对焊工的检验。
焊前需对焊工进行技术交底的检查，明确焊接工艺要求、焊接质量要求和安全防范要求。对焊工进行资格检查，查看其焊接资格是否在有效期内；并按相应规定对焊工进行考试，考试合格后，方可持证上岗。
（2）焊條和焊接机具的选用原则。
根据不同的金属材料和施焊工况、条件，选择不同的焊条和焊接设备是保证焊接质量、焊接效率和成本的关键。
不同材料的管道对焊条的要求有所不同。焊条按其用途主要分为碳钢焊条、低合金钢焊条和不锈钢焊条。其主要的选用原则是：①按焊接管道的力学性能和化学成分选用。②按焊接的使用性能和工作条件选用。③按管道的结构特点和受力状态选用。
用于焊接的设备有电弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干箱和保温箱等，工程项目应从安全性、经济性、先进性和适用性来选择焊接机具。对每台设备的性能和能力进行检查，每台用于检测焊接设备的电流表和电压表需完好、准确、可靠，并有周检合格标识。
（3）管道坡口加工及接头组对。
一般采用机械方式对管道的坡口进行加工。铜、铜合金及不锈钢管的坡口加工，必须采用机械方法。如采用等离子弧、氧-乙炔切割时，应除净其加工表面的氧化皮、熔渣热及影响接头质量的表面层。坡口加工完后，表面不得有裂纹、夹层、毛刺等缺陷，并清理坡口内外侧的锈质和污物。
管接头的组对应在确认坡口加工完成，且清理干净后进行。壁厚相同管道组对时，其内壁要平齐，钢管组对的内壁错边量不得超过壁厚的10%，且不大于2 mm；铜及铜合金、钛管内壁错边量不得超过壁厚的10%，且不大于1 mm。壁厚不同管道组对时，其内壁错边量超过上述规定或外壁错边量超过3 mm时，应按规定进行调整。
1.3 焊接环境的控制
（1）焊接环境温度控制。
当管道各种材质的焊接环境温度低于下述温度时，应采取相应措施提高环境温度才能进行施工：非合金钢焊接-20 ℃、低合金钢焊接-10 ℃、奥氏体不锈钢焊接-5℃、其它合金钢焊接0 ℃。
（2）焊接环境检查。
当管道的焊接环境出现下列状况之一的，应该采取相应的防护措施才能施工：电弧焊接时，风速≥8 m/s；气体保护焊时，风速≥2 m/s；相对湿度>90%；下雨或下雪。
1.4 预热和热处理
为降低和消除焊接接头处的残余应力，防止产生裂纹，保证焊接质量，应根据母材的淬硬性、焊件厚度和使用条件等因素综合考虑进行焊前预热和焊后热处理。
预热应在坡口两侧均匀进行，内外热透并防止局部过热。中断焊接后在继续施焊的，需重新预热。低压管道管材大多为Q235-A，壁厚≤26 mm，一般无需进行焊前预热和焊后热处理。铜及铜合金管道，需要进行焊前预热和焊后热处理，壁厚为5～15 mm时，预热温度为400 ℃～500 ℃；壁厚>15 mm时，预热温度为550℃；焊后热处理温度为400 ℃～600 ℃。凡经过热处理合格的部位，不得再从事焊接工作，否则应重新进行热处理。 1.5 焊缝的质量检查
焊缝质量检查应按如下次序进行：外观检查、无损检测、硬度和致密性试验。
管道焊接后利用放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷；用焊缝检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错边等；用样板和量具测量管道的收缩变形量。
焊缝的无损检测方法一般包括射线探伤、超声波探伤、磁粉、渗透和涡流探伤等。射线和超声波探伤适合于焊缝内部缺陷的检测；磁粉、渗透和涡流适用于焊缝表面的质量检查。焊缝的无损检测方法应根据管道的设计温度、设计压力、介质特性或管道类别来确定。为保证焊接质量，规定必须进行无损检测的焊缝，应对每一焊工所焊的焊缝按比例抽查，每条管线最少探伤长度不得少于一个焊缝。如发现不合格者，需对被抽查焊工所焊的焊缝，按原标准加倍探伤。如仍不合格，需对该焊工在所有管线上的焊缝全部进行无损检测。凡检测出不合格的部位，必须进行返修。返修后仍按原方法进行检测。
致密性试验用于检验焊缝是否有渗漏，常用的检验方法有液体盛装试漏、气密性试验、氨气试验、煤油试验和氦气试验。应根据管道材质和相关规定选择合适的方法对焊缝进行致密性试验。
热处理后的焊接接头应测量焊缝金属及热影响区的硬度值，其值应符合设计文件的相关规定。当设计文件没有明确规定时，碳素钢焊缝金属及热影响区的硬度不得大于母材的硬度的120%；合金鋼焊缝金属及热影响区的硬度值不得大于母材硬度的125%。检验数量不得少于热处理焊接接头总数的10%。当硬度值超过规定时，应重新进行热处理，并重新做硬度试验。
2 结语
压力管道焊接过程的质量控制，对压力管道工程顺利安装起着至关重要的作用，是项目得以顺利竣工验收和系统安全运行的保证。因此严格做好压力管道焊接过程的质量控制是工程团队的基本要求，只有认真按照规范进行操作、环环相扣、实事求是、严格检查才能取得良好的焊接质量，才能保证系统安全运行和人民生命财产的安全。
参考文献
[1] 张徳姜，赵勇.石油化工工艺管道设计与安装.北京：中国石化出版社，2001.
[2] 宋苛苛.压力管道设计及工程实例.北京：化学工业出版社，2007.
[3] 动力管道设计手册编写组编.动力管道设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4] 全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会编写.机电工程管理与实务[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.
关键词：压力管道 管道焊接方法 管道焊接质量控制
中图分类号：TG457 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）04（c）-0081-02
焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用（或不用）填充材料，使焊接达到两者结合的一种加工方式。焊接的冶金过程与金属的冶金过程一样，通过加热使金属块熔化，在金属熔化的过程中，金属、熔渣、气体之间发生负责的化学反应和物理变化。
管道焊接是管道工程中最主要、应用最为广泛的连接方式，管道与阀门、视镜等在线元件或设备的的连接大多采用焊接方式。如管道焊接质量不好，容易引起裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣、咬边、焊瘤、未焊满、下塌、焊缝超高、烧穿和飞溅等缺陷。这些缺陷会降低管道强度和严密性，对系统的运行安全和人民的生命财产安全造成严重威胁。因此，焊接过程中的质量控制是管道安装质量控制的关键，是工程竣工验收和系统安全运行的保证。
1 管道焊接质量控制的要点
1.1 管道焊接方法和焊接工艺
（1）管道焊接方法的选择。
①经常采用的焊接方式有手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊和氧-乙炔焊。只有选用哪种焊接方式，由管道材料、介质、管径等因素决定。
②对于薄板和小直径管子（≤57 mm），以及铜、铝及其合金的管道焊接，一般采用氧-乙炔、氧-液化烃和氧-氢气焊接。其优点是气焊时熔池温度容易控制，容易实现单面焊合双面成形；缺点是由于气体火焰温度低、热量分散、焊接变形大，导致接头性能差。
③不锈钢管（单面焊缝）、纯铜管易采用手工钨极氩弧焊。其特点是焊接时线能量较气焊、埋弧焊和电渣焊小，金相组织细，热影响区小，焊接质量好。
④管道内壁清洁度要求高的，且焊接后不易清理的管道，其焊缝底层易采用氩弧焊。其特点是惰性气体不与焊缝金属发生化学反应，同时又隔离了熔池金属与空气的接触，所以焊缝金属中的合金元素就不会氧化烧损，焊缝中也不会产生气孔。
⑤二氧化碳气体保护焊除有色金属管道外，其它所有金属管道都是用。
⑥中厚板的长焊缝易用埋弧焊。
（2）焊接工艺评定的作用。
焊接工艺评定时在管道在正式焊接以前，对初步议定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺进行的验证性试验。既准备采用的焊接工艺，在接近实际生产条件下，制成材料、工艺参数等均与管道相同的模拟焊接试板，并按管道的技术条件对焊接试板进行检验。其主要作用是用于验证和评定焊接工艺方案的正确性，其评定报告不能直接指导生产，是焊接工艺细则卡的支持文件，同一焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据。
1.2 施焊前的检验
（1）对焊工的检验。
焊前需对焊工进行技术交底的检查，明确焊接工艺要求、焊接质量要求和安全防范要求。对焊工进行资格检查，查看其焊接资格是否在有效期内；并按相应规定对焊工进行考试，考试合格后，方可持证上岗。
（2）焊條和焊接机具的选用原则。
根据不同的金属材料和施焊工况、条件，选择不同的焊条和焊接设备是保证焊接质量、焊接效率和成本的关键。
不同材料的管道对焊条的要求有所不同。焊条按其用途主要分为碳钢焊条、低合金钢焊条和不锈钢焊条。其主要的选用原则是：①按焊接管道的力学性能和化学成分选用。②按焊接的使用性能和工作条件选用。③按管道的结构特点和受力状态选用。
用于焊接的设备有电弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干箱和保温箱等，工程项目应从安全性、经济性、先进性和适用性来选择焊接机具。对每台设备的性能和能力进行检查，每台用于检测焊接设备的电流表和电压表需完好、准确、可靠，并有周检合格标识。
（3）管道坡口加工及接头组对。
一般采用机械方式对管道的坡口进行加工。铜、铜合金及不锈钢管的坡口加工，必须采用机械方法。如采用等离子弧、氧-乙炔切割时，应除净其加工表面的氧化皮、熔渣热及影响接头质量的表面层。坡口加工完后，表面不得有裂纹、夹层、毛刺等缺陷，并清理坡口内外侧的锈质和污物。
管接头的组对应在确认坡口加工完成，且清理干净后进行。壁厚相同管道组对时，其内壁要平齐，钢管组对的内壁错边量不得超过壁厚的10%，且不大于2 mm；铜及铜合金、钛管内壁错边量不得超过壁厚的10%，且不大于1 mm。壁厚不同管道组对时，其内壁错边量超过上述规定或外壁错边量超过3 mm时，应按规定进行调整。
1.3 焊接环境的控制
（1）焊接环境温度控制。
当管道各种材质的焊接环境温度低于下述温度时，应采取相应措施提高环境温度才能进行施工：非合金钢焊接-20 ℃、低合金钢焊接-10 ℃、奥氏体不锈钢焊接-5℃、其它合金钢焊接0 ℃。
（2）焊接环境检查。
当管道的焊接环境出现下列状况之一的，应该采取相应的防护措施才能施工：电弧焊接时，风速≥8 m/s；气体保护焊时，风速≥2 m/s；相对湿度>90%；下雨或下雪。
1.4 预热和热处理
为降低和消除焊接接头处的残余应力，防止产生裂纹，保证焊接质量，应根据母材的淬硬性、焊件厚度和使用条件等因素综合考虑进行焊前预热和焊后热处理。
预热应在坡口两侧均匀进行，内外热透并防止局部过热。中断焊接后在继续施焊的，需重新预热。低压管道管材大多为Q235-A，壁厚≤26 mm，一般无需进行焊前预热和焊后热处理。铜及铜合金管道，需要进行焊前预热和焊后热处理，壁厚为5～15 mm时，预热温度为400 ℃～500 ℃；壁厚>15 mm时，预热温度为550℃；焊后热处理温度为400 ℃～600 ℃。凡经过热处理合格的部位，不得再从事焊接工作，否则应重新进行热处理。 1.5 焊缝的质量检查
焊缝质量检查应按如下次序进行：外观检查、无损检测、硬度和致密性试验。
管道焊接后利用放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷；用焊缝检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错边等；用样板和量具测量管道的收缩变形量。
焊缝的无损检测方法一般包括射线探伤、超声波探伤、磁粉、渗透和涡流探伤等。射线和超声波探伤适合于焊缝内部缺陷的检测；磁粉、渗透和涡流适用于焊缝表面的质量检查。焊缝的无损检测方法应根据管道的设计温度、设计压力、介质特性或管道类别来确定。为保证焊接质量，规定必须进行无损检测的焊缝，应对每一焊工所焊的焊缝按比例抽查，每条管线最少探伤长度不得少于一个焊缝。如发现不合格者，需对被抽查焊工所焊的焊缝，按原标准加倍探伤。如仍不合格，需对该焊工在所有管线上的焊缝全部进行无损检测。凡检测出不合格的部位，必须进行返修。返修后仍按原方法进行检测。
致密性试验用于检验焊缝是否有渗漏，常用的检验方法有液体盛装试漏、气密性试验、氨气试验、煤油试验和氦气试验。应根据管道材质和相关规定选择合适的方法对焊缝进行致密性试验。
热处理后的焊接接头应测量焊缝金属及热影响区的硬度值，其值应符合设计文件的相关规定。当设计文件没有明确规定时，碳素钢焊缝金属及热影响区的硬度不得大于母材的硬度的120%；合金鋼焊缝金属及热影响区的硬度值不得大于母材硬度的125%。检验数量不得少于热处理焊接接头总数的10%。当硬度值超过规定时，应重新进行热处理，并重新做硬度试验。
2 结语
压力管道焊接过程的质量控制，对压力管道工程顺利安装起着至关重要的作用，是项目得以顺利竣工验收和系统安全运行的保证。因此严格做好压力管道焊接过程的质量控制是工程团队的基本要求，只有认真按照规范进行操作、环环相扣、实事求是、严格检查才能取得良好的焊接质量，才能保证系统安全运行和人民生命财产的安全。
参考文献
[1] 张徳姜，赵勇.石油化工工艺管道设计与安装.北京：中国石化出版社，2001.
[2] 宋苛苛.压力管道设计及工程实例.北京：化学工业出版社，2007.
[3] 动力管道设计手册编写组编.动力管道设计手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4] 全国一级建造师执业资格考试用书编写委员会编写.机电工程管理与实务[M].北京：中国建筑工业出版社，2011.