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故障诊断
石油和化工设备2019年第22卷
工业管道常见焊接缺陷及处理措施
陈城明
（福建省锅炉压力容器检验研究院三明分院， 福建 三明 365000）
[摘 要] 在焊接工业管道的过程中，因各种原因容易产生裂纹、未熔合、气孔等缺陷。笔者对这类缺陷产生的机理、形态及预防措施进行了归纳总结。
[关键词] 工业管道；焊接；裂纹；气孔；未熔合；处理措施
1 工业管道简介
1.1 工业管道属于压力管道的一种类型，按照《特种设备安全监察条例》，属于特种设备的工业压力管道包含以下几个特证，(1)最高工作压力大于或等于0.1MPa（表压）的；(2)公称直径大于25mm的；(3)输送介质为气体、蒸汽、液化气体、最高工作温度高于或者等于其标准沸点的液体或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性的液体的。
1.2 工业压力管道还包括管道元件、管道的组成件和支承件，同时管道所用的安全阀、爆破片装置、阻火器、紧急切断阀等安全保护装置也属于压力管道。
1.3 工业管道常见的使用范围很广，包括化工企
业、钢铁企业、石油石化企业、食品企业、发电企业等都有广泛运用，在对其工业管道进行安装时，焊接质量十分关键。本文重点对部分焊接缺陷进行阐述并提出相应的预防措施。2 工业管道常见的焊接缺陷
压力管道在焊接中，由于各种原因，存在很多焊接缺陷，如气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、夹钨等。本文重点探讨以下几种缺陷的成因以及处理措施。2.1 裂纹
裂纹实际上是一种断裂，或者说完全没有连接，是危害性特别大的缺陷。按照产生部位分为纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹、弧坑裂纹以及热影响区裂纹等。按照产生的温度的时间分为热裂纹、冷裂纹以及再热裂纹，以下重点阐述热裂纹的产生机理和预防措施。2.1.1 热裂纹产生的原因
在高温下产生的裂纹称为高温裂纹，也叫热裂纹。其产生原因是由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，偏析的物质多为低熔点共晶物和杂质，它们在结晶过程中是以液态层的形式存在，由于熔点低往往最后结晶凝固，强度极低，当焊接拉力足够大时，会将液态间层拉开或在凝固后不久被拉断而形成裂纹。2.1.2 热裂纹的预防措施
(1)钢材中的硫、磷等杂质元素是产生裂纹的重
作者简介：陈城明（1973—），男，福建南安人，高级工程师、
高级无损检测人员，在福建省锅炉压力容器检验研究院三明分院从事特种设备检验检测工作。
图1 石油储罐区油气管道
第8期 陈城明 工业管道常见焊接缺陷及处理措施
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图2 宏观裂纹形态
图3 射线底片裂纹形态
要因素，钢材及焊材中易偏析元素和有害杂质的含量，减少硫、磷等元素含量及降低含碳量。(2)调整焊缝金属化学成分，通过热处理改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，以提高塑性。减少或分散偏析程度，控制低熔点共晶的有害物。(3)焊条和焊剂的选用应当规范，如提高焊条和焊剂的碱度，以降低焊缝中杂质含量，改善偏析程度。
(4)控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数，采用多层多道焊法，避免中心线偏析，防止中心线裂纹产生。
(5)采用各种降低焊接应力的工艺措施，如焊接时对称焊，先点焊后连续焊。
(6)焊接结束断弧时采用收弧板，填满弧坑，避免随意中断焊接过程。
(7)采用尽量小的焊接线能量，控制焊接电流
参数，防止液化裂纹产生。2.2 气孔
气孔通俗地讲，就是气体留存在焊道之中。但也并非是纯气体，往往还有夹渣等非金属混合物。产生的机理是由于焊接熔池在高温时吸收了过多的气体，而冷却时气体来不及逸出而残留在焊缝金属内形成的。形成气孔的气体来自大气、溶解于母材、焊丝和焊条钢芯中的气体、焊条药皮或焊剂熔化时产生的气体、焊丝和母材上的油、锈等脏物在受热后分解产生的气体以及各种冶金反应所产生的气体。在熔化焊中，氢、一氧化碳、氧气是产生气孔的主要气体。2.2.1 气孔产生的原因
在焊接过程中一切导致产生大量气体的因素都是产生气孔的原因，我们一般判定为圆形缺陷，如果黑度高于母材，则称为深孔，直接要求
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图4 气孔形态
图5 深孔形态
返修。气孔的形成有以下两方面原因：
(1)焊接材料方面：焊条或焊剂受潮或未按规定进行烘干；焊条药皮变质、脱落或因烘干温度过高使药皮中部分成分变质失效；焊芯锈蚀、焊丝清理不干净、焊剂中混入污物等均易产生气孔。(2)焊接工艺方面：手工电弧焊时，采用过大的电流，造成焊条药皮发红而失去保护效果，使用碱性低氢焊条焊接时电弧拉得过长；埋弧焊时使用过高的电弧电压，或因电网网路电压波动太大；手工钨极氢氩弧焊时氩气纯度低，保护不良；气焊时火焰成分不对，焊炬摆动幅度过小，熔池得不到充分搅拌，气体摆不出来。或焊速过快，焊丝填加不均匀等都易形成气孔。2.3 未熔合
焊缝金属与母材之间，焊缝金属之间彼此未完全熔合在一起的现象称为未熔合，未熔合也是一种未连接状态，危害性比较大，类似裂纹。未熔合有层间未熔合、边缘未熔合和根部未熔合等几种形式。
2.3.1 未熔合产生的原因
在焊接中用于操作工艺的选择不当，电流、电压选择不当，造成热能过小；焊条、焊丝或焊炬火焰偏于坡口一侧，或焊条偏心，偏弧使电弧偏于一侧，使母材或前一层焊缝金属未得到充分
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熔化就被填充金属覆盖而造成。当母材坡口或前一层焊缝表面有铁锈或污物，焊接时由于温度不够，未能将其熔化而盖上填充金属，也会形成边缘及层间未熔合。
图6 未熔合形态
2.3.2 未熔合预防措施
焊条和焊炬的角度要合适，运条要适当，要注意观察坡口两侧熔化情况；选用稍大的焊接电流和火焰能率。适当控制焊速，使热量增加到足以熔化母材过前一层焊缝金属；发现焊条偏心或偏弧应及时调整角度，使电弧处于正确方向；仔细清理坡口和焊缝上的脏物。3 工业管道的其他缺陷
工业管道除了气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、夹钨等焊接缺陷外，还可能存在咬边、焊镏、错边、内凹、棱角等外观缺陷。在检验时需要特别注意，并对缺陷的危害进行评估，确保到下一周期能不能安全运行。给出一个合理的解决方案和处理措施。这些处理措施包括返修、挖补、打磨、补焊等。如果打磨深度较深，还需要进行计算。
◆参考文献
[1] 沈松泉，黄振仁，顾竟成. 压力管道安全技术[M].东南大学出版社，2000.
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