中碳钢管道常见焊接缺陷与质量控制

中碳钢管道常见焊接缺陷与质量控制 【摘要】本文针对中碳钢管材在焊接过程中经常出现的裂纹、气孔、未融合等缺陷、产生的原因进行了调查和有针对性的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，从提高施工质量和效率的角度，提出了相应的处理方法和预防措施。 【关键词】焊接缺陷；成因分析；处理措施 1.前言 近几年来，综合大队组织施工了东一注北一线等多条注水干线。材质为∮245*18中碳钢管线。工程焊口数量大，工期紧，施工难度大，而且大队以往没有此类大型工程的施工经验。中碳钢具有以下焊接特点：（1）热影响区易产生低塑性、高硬度的淬硬组织；（2）易产生热裂纹；（3）气孔。采油厂计划对注水干线进行滚动更换，大队此类工作量会不断增多，根据焊接常见故障进行系统分析并提出一些相应的处理及预防措施，对于提高生产保障的能力和队伍技术水平具有一定的实际意义。 2.中碳钢焊接缺陷现状调查 2008年4月在施工现场作业进行质量跟踪检查，从施工操作者，施工环境，施工项目的质量进行了现状调查，共抽查焊口11道，依次全部进行了超声波检测。经对焊缝外观和探伤的缺陷进行统计，11道焊口中有4道不合格（焊口探伤一次合格率为64%），不合格焊口上的缺陷共计30点，按照缺陷性质统计结果如表1。 表1    焊接质量缺陷调查表 序号 项目名称 频数（点） 频率（％） 累计频率（％） 1 焊缝气孔 12 40 40 2 未熔合 7 23.3 63.3 3 焊缝咬边 5 16.7 80 4 焊缝超高 3 10 90 5 焊缝夹渣 2 6.7 96.7 6 药皮、飞溅处理不干净 1 3.3 100   合 计 30 / /           对统计表中的缺陷频数进行了排列，形成饼分图和排列图,如图1和图2所示。 图1    焊接质量缺陷饼分图 图2    焊接质量缺陷排列图 从饼分图和排列图中，我们可以看出，焊缝“气孔”缺陷占全部缺陷的40%，“未融合”缺陷占到全部缺陷的23.3%。这两项所占比例较大，而且对焊缝质量影响最大，因此着重分析。 3.中碳钢焊接常见缺陷 3.1裂纹 焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。结构的破坏多从裂纹处开始，在焊接过程中要采取一切必要的措施防止出现裂纹，在焊接后要采用各种方法检查有无裂纹。一经发现裂纹，应彻底清除，然后给予修补。 焊接裂纹有热裂纹、冷裂纹两种。 3.1.1冷裂纹 中碳钢的碳的质量分数为0.25%～0.60%，而当碳的质量分数接近0.25%而含锰量不高时，焊接性良好。随着含碳量的增加，焊接性逐渐变差。如果碳的质量分数为0.45%左右而仍按焊接低碳钢常用的 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 施焊时，在热影响区可能会产生硬脆的马氏体组织，易于开裂，即形成冷裂纹。这类裂纹有可能在焊后立即出现，也有可能在焊后几小时、几天甚至更长时间才出现。在焊接工艺当中，隐蔽性强，质检时不容易发现，对生产及安全危害性极大。 冷裂纹产生的主要原因为： （1）在焊接热循环的作用下，热影响区生成了淬硬组织； （2）焊缝中存在有过量的扩散氢，且具有浓集的条件； （3）接头承受有较大的拘束应力。 防止产生冷裂纹的措施有： （1）选用低氢型焊条，减少焊缝中扩散氢的含量； （2）严格遵守焊接材料(焊条、焊剂)的保管、烘焙、使用 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ，谨防受潮； （3）仔细清理坡口边缘的油污、水份和锈迹，减少氢的来源； （4）根据材料等级、碳当量、构件厚度、施焊环境等，选择合理的焊接工艺参数，如焊前预热、焊后缓冷，采取多层多道焊接，控制一定的层间温度等； （5）紧急后热处理，以去氢、消除内应力和淬硬组织回火，改善接头韧性； （6）采用合理的施焊程序，采用分段退焊法等，以减少焊接应力。 中碳钢手弧焊时焊条的选用（见下表） 钢 号 焊件含碳量（%） 焊接件 焊件力学性能（≥） 选用焊条型号 σs （MPa） σb （MPa） δ （%） ф （%） αK （J） 不要求等强度 要求等强度 35 ZG270～500 0.32～ 0.40 0.31～0.40 一般 一般 315 270 530 500 20 18 45 25 55 22 E4303，E4301 E4316，E4315 E5016， E5015 45 ZG310～570 0.42～0.50 0.41～0.50 较差 较差 355 310 600 570 16 15 40 21 39 15 E4303，E4301 E4316，E4315 E5016，E5015 E5016， E5015 55 ZG340～340 0.52～0.60 0.51～0.60 很差 很差 380 340 645 640 13 10 35 18 — 10 E4303，E4301 E4316，E4315 E5016，E5015 E5016， E5015                     3.1.2热裂纹 焊缝金属由液态到固态的结晶过程中产生的裂纹称为热裂纹，其特征是焊后立即可见，且多发生在焊缝中心，沿焊缝长度方向分布。特别是当硫的杂质控制不严时，更易出现。热裂纹的裂口多数贯穿表面，呈现氧化色彩，裂纹末端略呈圆形。产生热裂纹的原因是焊接熔池中存有低熔点杂质(如FeS等)。由于这些杂质熔点低，结晶凝固最晚，凝固后的塑性和强度又极低。因此，在外界结构拘束应力足够大和焊缝金属的凝固收缩作用下，熔池中这些低熔点杂质在凝固过程中被拉开，或在凝固后不久被拉开，造成晶间开裂。焊件及焊条内含硫、铜等杂质多时，也易产生热裂纹。 防止产生热裂纹的措施是：一要严格控制焊接工艺参数，减慢冷却速度，适当提高焊缝形状系数，尽可能采用小电流多层多道焊，以避免焊缝中心产生裂纹；二是认真执行工艺规程，选取合理的焊接程序，以减小焊接应力。 3.2气孔 3.2.1气孔 气孔是指在焊接时，熔池中的气泡在凝固时未能逸出而形成的空穴。产生气孔的主要原因有：坡口边缘不清洁，有水份、油污和锈迹；焊条或焊剂未按 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 进行焙烘，焊芯锈蚀或药皮变质、剥落等。此外，低氢型焊条焊接时，电弧过长，焊接速度过快，都易在焊接过程中产生气孔。 3.2.2气孔的危害 由于气孔的存在，使焊缝的有效截面减小，过大的气孔会降低焊缝的强度，破坏焊缝金属的致密性。 3.2.3气孔的防止 (1)选择合适的焊接电流和焊接速度，认真清理坡口边缘水份、油污和锈迹； (2)严格按规定保管、清理和焙烘焊接材料； (3)不使用变质焊条，当发现焊条药皮变质、剥落或焊芯锈蚀时，应严格控制使用范围。 3.3未融合 3.3.1未熔合 未熔合是指焊缝金属与母材金属,或焊缝金属之间未熔化结合在一起的缺陷。按其所在部位,未熔合可分为坡口未熔合,层间未熔合，根部未熔合三种。 3.3.2产生未熔合缺陷的原因 (1)焊接电流过小; (2)焊接速度过快; (3)焊条角度不对; (4)产生了弧偏吹现象; (5)焊接处于下坡焊位置,母材未熔化时已被铁水覆盖; (6)母材表面有污物或氧化物影响熔敷金属与母材间的熔化结合等。 3.3.3产生未熔合的危害： 未熔合是一种面积型缺陷,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,其危害性仅次于裂纹。 3.3.4未熔合的防止 采用较大的焊接电流,正确地进行施焊操作,注意坡口部位的清洁。 3.4焊缝咬边 焊缝边缘留下的凹陷，称为咬边。产生咬边的原因是由于焊接电流过大、运条速度快、电弧拉得太长或焊条角度不当等。埋弧焊的焊接速度过快或焊机轨道不平等原因，都会造成焊件被熔化去一定深度，而填充金属又未能及时填满而造成咬边。咬边减小了母材接头的工作截面，从而在咬边处造成应力集中，故在重要的结构或受动载荷结构中，一般是不允许咬边存在的，或者咬边深度有所限制。 3.5焊缝夹渣 夹渣就是残留在焊缝中的熔渣。夹渣也会降低焊缝的强度和致密性。产生夹渣的原因主要是焊缝边缘有氧割或碳弧气刨残留的熔渣；坡口角度或焊接电流太小，或焊接速度过快。在使用酸性焊条时，由于电流太小或运条不当形成“糊渣”；使用碱性焊条时，由于电弧过长或极性不正确也会造成夹渣。 4.中碳钢焊接质量缺陷分析 4.1焊接缺陷分析 因果分析图如下： 4.2要因确认 序号 末端因素 要因确认 结论 1 未系统培训 1、焊工虽为有经验焊工，但由于不经常焊接中碳钢材质，操作技术有所不熟练，造成焊接有中断，是产生气孔的主要原因。 是 2 焊机不适用 用直流焊机进行操作对焊工技术水平较高，并非焊机不适用。 否 3 焊条未烘干 经查，焊条严格按烘干程序进行烘干的。 否 4 保温筒未盖好 焊工取焊条时经常忘记盖好保温桶。由于春夏季节多雨，焊条在现场受潮，导致焊接操作时有水汽，产生气孔。 是 5 无防风措施 焊接环境在野外，季风较大对焊接有影响。 施工前制作有专用防风棚 否 6 管口未堵 经检查，焊接管线一端已进行封堵。 否 7 工艺参数不合适，焊接电流过小，焊把摆幅不到位 因定焊口的焊接参数不合适，根焊焊接电流过小，焊把摆幅不到位，药皮没有起到保护作用反而阻碍填充金属与母材的亲和 是 8 无适用内磨砂轮 由于无适用的内磨砂轮，管口20mm处打磨不够，导致管口内部不干净，内部出现内钝边 是 9 坡口表面加工处理质量不高 由于到货管材坡口不 规则 编码规则下载淘宝规则下载天猫规则下载麻将竞赛规则pdf麻将竞赛规则pdf ，不符合焊接要求，采用坡口机专用切割设备进行坡口加工处理 是         通过要因论证，可以确定影响管道焊接质量的主要原因有： 1、未系统培训 2、保温筒未盖好 3、无专用的内磨砂轮 4、坡口加工质量不高 5、专用不锈钢砂轮片偏厚 6、工艺参数不合适，焊接电流偏小，电压偏低 对策（如下表） 序号 要因 对策 目标 措施 1 未系统培训 请专业焊工技师 保证施工任务100%合格并指导培训 1、外请一名焊工技师对氩弧焊进行指导；并针对药皮焊丝的焊接操作工艺特点进行培训。 2、本队焊工加强工艺炼习，掌握操作方法。 2 焊条筒未盖好 盖好焊条保温筒 保证焊条使用时是干燥的 1、规定雨季作业注意事项。2、焊工小组长负责检查执行。 3 无专用的内磨砂轮 配套内磨砂轮专用设备 保证管口内部打磨干净 1、规定焊接管口打磨方法，对每道管口均进行仔细打磨。 4 坡口表面加工处理质量不高 对坡口重新处理 使坡口尺寸满足焊接要求 1、现场配备两台专用坡口机，对管材坡口重新加工处理， 5 专用不锈钢砂轮片偏厚 换用较薄的砂轮片 焊口彻底清根 1、换用较薄的砂轮片对焊口彻底清根，无飞溅。 6 工艺参数不合适，焊接电流偏小 重新确定工艺参数,适当增大焊接电流，并控制层间温度 消除根部未熔合 1、根据管材的材质、壁厚等选出适当的参数，按作业指导卡施工，并调整出符合自己操作手法的工艺参数。           5. 对策实施 5.1配备专用的内磨砂轮设备 （1）由焊接工程师和焊工根据管线材质和壁厚选取合适的不锈钢内磨砂轮设备，将型号报与材料供应部门，进行购置，投入使用。 （2）在焊接作业指导卡中增加焊接管口处理方法的具体规定，并按照作业卡将管口内、外50mm 处进行打磨，消除了到货的管材内坡口，经过打磨的管口满足了焊接要求。 5.2加强对焊接管口的坡口处理 （1）现场配备专用的坡口机，并购置更换专用切割片，将坡口按焊接作业指导卡要求加工处理，确保坡口表面垂直平整，无裂纹、毛刺、凹凸等。 (2)保证处理完的焊接管口及时施焊，在倒运过程中对管口坡口采取保护措施，组对过程中，采取加垫枕木，保证坡口不被破坏。 5.3换用合适、较薄的砂轮片 （1）购置无齿锯切割片，对焊口彻底清根。