鋼質(zhì)燃氣管道焊接工藝及焊縫檢驗

1、鋼質(zhì)燃氣管道焊接工藝及焊縫檢驗鋼質(zhì)燃氣管道焊接工藝及焊縫檢驗鋼質(zhì)燃氣管道焊接工藝及焊縫檢驗V:1.0精細整理，僅供參考 鋼質(zhì)燃氣管道焊接工藝及焊縫檢驗日期：20 xx年X月燃氣鋼管焊縫質(zhì)量檢驗方法的比選上海燃氣設計院 孫永康0 序言隨著天然氣在上海的不斷發(fā)展，鋼管在輸送燃氣管道中的比例越來越高。鋼管與鋼管之間連接方式有三種：焊接連接、螺紋連接、法蘭連接。其中焊接是應用最廣泛的連接方式。所以焊接質(zhì)量的好壞直接影響到管道供氣的可靠性和安全保障，從以往燃氣管道發(fā)生安全事故的統(tǒng)計資料表明，焊縫是管道發(fā)生燃氣泄漏的主要部位之一。我國對管道焊接工藝評定以及焊接質(zhì)量已經(jīng)頒布了相應的標準和驗收規(guī)范。但是在燃氣

2、管道的設計和施工中，對焊接接頭（焊縫）不同檢驗方法之間的關系以及選用常常會產(chǎn)生模糊，本文從焊接接頭檢驗各種方法的原理介紹入手，闡明各種檢驗方法的優(yōu)缺點和不同適用范圍，并依據(jù)目前的燃氣施工驗收規(guī)范和石油部輸氣管道施工驗收規(guī)范，結(jié)合上海的實際情況，針不同的設計條件提出不同的檢驗方法和要求，供燃氣管道工程設計和施工參考。1 管道焊接接頭的檢驗方法 為確保管道的焊接質(zhì)量，對管道焊接接頭必須按其工作介質(zhì)、工作壓力、鋼材的類別和管道等級，分別進行各種檢驗，對燃氣管道來說，焊接接頭的常用檢驗方法下列有：（1）外觀檢查；（2）射線探傷；（3）超聲波探傷；（4）磁粉探傷；（5）滲透探傷等，下面分別對上述檢驗方法

3、進行簡單介紹和比較。1.1 外觀檢查外觀檢查是利用肉眼、量具或放大鏡檢查焊縫的外形尺寸和表面缺陷的檢查方法。它是一種最簡單，當又是不可缺少的檢查手段。按照CJJ3389城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范規(guī)定，管道焊后必須對焊縫進行外觀檢驗。檢查前應將妨礙檢查渣皮、飛濺物清理干凈。外觀檢驗應在其他檢驗之前進行。焊縫外觀質(zhì)量分級標準詳見表1。表1 焊縫外觀質(zhì)量分級標準檢驗項目缺陷名稱質(zhì)量分級焊縫外觀質(zhì)量分級標準裂紋不允許表面氣孔不允許每50mm焊縫長度內(nèi)允許直徑0.3，且2mm的氣孔2個孔間距6倍孔徑每50mm焊縫長度內(nèi)允許直徑0.4，且3mm的氣孔2個孔間距6倍孔徑表面夾渣不允許深0.1，長0.3，

4、且10mm深0.2，長0.5,且20mm咬邊不允許0.05,且0.5mm連續(xù)長度100m,且焊縫兩側(cè)咬邊總長10%0.1且1mm長度不限未焊透不允許不加墊單面焊允許值0.15,且1.5mm,缺陷總長在6焊縫長度內(nèi)不超過0.2,且2.0mm每100mm焊縫內(nèi)缺陷總長25mm根部收縮不允許0.2+0.02且0.5mm0.2+0.02且1mm0.2+0.04且2mm長度不限角焊縫厚度不足不允許0.3+0.05,且1mm,每100mm焊縫長度內(nèi)缺陷總長度25mm0.3+0.05,且2mm,每100mm焊縫長度內(nèi)缺陷總長度25mm角焊縫焊腳不對稱差值1+0.1a2+0.15a2+0.2a余高1+0.1b

5、,且最大為3mm1+0.20b,且最大為5mm注：a設計焊縫厚度，b焊縫寬度，母材厚度除注明角焊縫缺陷外，其余均為對接、角焊縫通用。當咬邊經(jīng)磨削修整并平滑過渡時，可按焊縫一側(cè)較薄母材最小允許厚度值評定。1.2 射線探傷射線探傷是利用X射線、射線和其它高能射線對受檢部位進行透照的一種探傷方法。這些射線都具有穿透金屬并對照像底片感光的能力。當射線、工件和膠片如圖1布置時，射線就穿透工件，照射到底片上。由于射線射線透過金屬會產(chǎn)生衰減，工件的厚度差或組織結(jié)構(gòu)的不同，射線的衰減程度亦有差異，對底片就產(chǎn)生不同程度的感光。如焊縫內(nèi)部存在各種形狀的缺陷，則由于截面的減少或組織結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性而使底片上顯現(xiàn)黑度深

6、淺不同的影像。從中可辨認出焊縫的輪廓，缺陷的形狀和大小。圖2表示出帶陷的焊接接頭X射線探傷底片上典型的圖象。GB 332397鋼熔化對接接頭射線照相和質(zhì)量分級中規(guī)定，根據(jù)缺陷的性質(zhì)和數(shù)量，焊縫質(zhì)量分為四級：I級焊縫內(nèi)應無裂紋、未熔化、未焊透和條狀夾液；級焊縫內(nèi)應無裂紋、未熔合、未焊透；級焊縫內(nèi)應無裂紋、未熔合以及雙面焊和加墊板的單面焊中的未焊透，不加墊板的單面焊中的未焊透允許長度按表10條狀夾渣長度的級評定；焊縫缺陷超過級者為級。長寬比小于或等于3的缺陷定義為圓形缺陷，圓形缺陷的分級如表2所示：長寬比大于3的夾渣定義為條狀夾渣，條狀夾渣的分級如表3所示： 圖1 X射線透照探傷法 圖2 焊接缺陷

7、在X射線照相底片上的影像1-膠片 2、3-內(nèi)部缺陷 4-焊縫5-X射線 6-X射線管表2 圓形缺陷的分級評評定區(qū)母材厚度質(zhì)量等級101010201030101015152525505010010012345636912151861218243036缺陷點數(shù)大于級者注：評定區(qū)尺寸和母材厚度單位均為mm。表3 條狀夾渣的分級質(zhì)量等級單個條狀夾渣長度條狀夾渣總長T12:412T60:(1/3)TT60:20在任意直線上，相鄰兩夾渣間距均不超過6L的任何一組夾渣，其累計長度在12T焊縫長度內(nèi)不超過TT9:69T45:(2/3)TT45:30在任意直線上，相鄰兩夾渣間距均不超過3L的任何一組夾渣，其累計

8、長度在6T焊縫長度內(nèi)不超過T大于級者注：表中“L”為該組夾渣中最長者的長度。當被檢焊縫長度小于12T（級）或6T（級）時，可按比例折算。1.3 超聲波探傷超聲波探傷是利用超聲波高頻（二萬赫茲以上）能透過金屬材料深處，在界面邊緣發(fā)生反射的特點來檢查焊縫內(nèi)部缺陷。當超聲波束通入焊縫內(nèi)部遇到缺陷就會發(fā)生發(fā)射波束，并在熒光屏上形成脈動波形，根據(jù)脈動波形可以判斷缺陷的位置和大小。GB1134589鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級中規(guī)定，根據(jù)質(zhì)量要求檢驗等級分為A、B、C三級，檢驗的完善程度A級最低，B級一般，C級最高，A級檢驗難度系數(shù)為1，B級檢驗難度系數(shù)為56，C級檢驗難度系數(shù)為1012。在現(xiàn)行

9、的焊縫超聲波探傷標準中，可采用距離波幅曲線進行缺陷的定量。這種曲線是根據(jù)所選用的探頭、儀器和試塊的實測數(shù)據(jù)繪制的，該曲線表示工件的底波和各種缺陷與探測距離之間的相對關系。曲線的具體繪制方法可以參照GB1134589中附錄D。曲線圖由判廢線RL，定量線SL和評定線EL組成，定量線與判廢線之間稱為區(qū)，判廢線以上為區(qū)，評定線以上至定量線以下為區(qū)。如圖3所示。圖3 距離波幅曲線示意圖在超聲波探傷中，對缺陷的判定標準規(guī)定如下：發(fā)射波不超過評定線的缺陷、反射波幅位于區(qū)的非裂紋性缺陷均評為級。最大發(fā)射波超過評定線的缺陷，檢驗者判定為裂紋等危害性缺陷時，無論其波幅和尺寸如何，均評為級。反射波幅位于區(qū)的缺陷，無

10、論其指示長度如何，均評定為級。最大發(fā)射波幅位于區(qū)的缺陷，根據(jù)缺陷指示長度按照表4的規(guī)定予以評級。表4 區(qū)缺陷的等級分類mmm厚板評定等級級等驗檢mmm厚板評定等級級等驗檢ABC850830083002/3；最小121/3；最小10，最大301/3；最小10，最大203/4；最小122/3；最小12，最大501/2；最小10，最大30；最小203/4；最小16，最大752/3；最小12，最大50超過三級者注： 為坡口加工側(cè)母材板厚，母材板厚不同時，以較薄側(cè)板厚為準。 管座角焊縫為焊縫截面中心線高度。1.4 磁粉探傷磁粉探傷法主要用于檢查碳鋼及低合金鋼等磁性材料焊接接頭表面和近表面的缺陷。這種方法

11、的原理是基于鋼材焊接接頭中的缺陷改變了該部位的磁阻，引起了磁力線的密集。當無缺陷的材料被磁化時磁力線均勻地通過材料的橫截面。如果材料內(nèi)存在如圖4所示的缺陷，則缺陷部位的磁阻突然發(fā)生變化，使磁力線繞過缺陷而聚集于材料表面，形成了較強的漏磁通。如在材料表面均撒磁性粉末，則磁粉就會在漏磁場堆集，顯示缺陷的位置、大小和形狀。磁粉探傷所能發(fā)現(xiàn)的缺陷已具有一定的尺寸。因此所發(fā)現(xiàn)的缺陷應清除，必要時加以補焊。 磁粉探傷原理如圖4所示。圖4 磁粉探傷原理圖1.5 煤油滲透試驗 在焊縫的一面涂抹上白堊粉水溶液，待干燥后再在焊縫的另一面涂煤油。由于煤油表面張力小且具有較強的滲透能力，當焊縫存在穿透性缺陷時，涂于管

12、壁表面的煤油將透過微小孔隙在涂有白堊粉的一面呈現(xiàn)出明顯的油斑或條帶。為判斷焊縫缺陷的位置，應及時觀察滲透的位置變化，時間過長將使?jié)B透煤油蔓延而無法判斷。檢驗時間一般為20分鐘左右。2 管道焊接接頭的檢驗方法的比較管道焊接接頭的檢驗方法各有優(yōu)缺點和不同的適用范圍，不同檢驗方法具體比較如表5所示：表5 管道焊接接頭的檢驗方法的比較序號焊縫檢驗方法優(yōu)點缺點檢驗范圍1外觀檢驗簡單，直觀，費用最低。檢驗精度不夠，不能精確判定焊縫質(zhì)量。檢查焊縫外形尺寸和表面缺陷。2射線探傷投射靈敏度高、能永久保存記錄。費用高、設備笨重、不能發(fā)現(xiàn)發(fā)裂等一類線性缺陷。檢測焊縫近表面和內(nèi)部缺陷。3超聲波探傷適用范圍廣，靈敏度高

13、，對人體無害，運用靈活，可立即得出探傷結(jié)論，費用較低，可檢厚度很高。表面要求高、不能確定缺陷性質(zhì)和尺寸、檢測精度取決于探傷人員的經(jīng)驗、不能保存永久檢測記錄，不能檢驗薄壁管焊縫。檢測出任何部位（表面、近表面、內(nèi)部）缺陷。焊縫厚度必須大于8mm。4磁粉探傷靈敏度高、速度快，能直觀缺陷、操作方便、設備簡單、費用低。不能檢測非鐵磁材料，不能發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，表面質(zhì)量要求高，難于確定缺陷深度。檢測表面及近表面微小缺陷。5滲透探傷不受材料限制，不需專門設備，操作簡單，不受檢測焊縫厚度限制。不能精確判定焊縫缺陷大小，難以量化分級。檢查表面及貫穿性缺陷3 燃氣管道安裝焊縫檢驗方法的選用GB5023597工業(yè)金屬管

14、道工程施工及驗收規(guī)范、GB5023698現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范、SY/T 4103-1995鋼質(zhì)管道焊接及驗收、SY040198輸油輸氣管線工程施工驗收規(guī)范、CJJ 3389城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收規(guī)范、GB5025194輸氣管道工程設計規(guī)范、DBJ086597城市天然氣管道工程技術規(guī)程中對不同壓力級制的燃氣管道焊縫檢驗均有明確的規(guī)定。綜合上述規(guī)范條例，結(jié)合上海目前人口密集、地下管線復雜等實際情況，提出上海燃氣管道工程焊縫檢驗方法和規(guī)定：外管檢驗管道焊后必須對焊縫進行外觀檢驗。工藝要求焊縫系數(shù)為1的焊縫或規(guī)定進行100射線照相或或超聲波檢驗的焊縫，其外觀質(zhì)量不得低于GB50

15、236現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范的級焊縫標準；一般鋼質(zhì)燃氣管道的焊縫外觀檢驗應符合GB50236的級焊縫標準。焊縫的寬度以每邊超過坡口邊緣2mm為宜。滲透試驗可采用滲透試驗對管道焊縫進行初級試驗，發(fā)現(xiàn)和檢查焊縫缺陷射線和超聲波探傷8MPa以上的高壓或超高壓燃氣管道，所有焊縫100全周長X射線拍片探傷,級焊縫合格。對于管道壁厚大于或等于8mm的焊件，可以先對焊縫進行100全周長超聲波探傷,焊縫級合格，然后再對所有焊縫30進行全周長X射線探傷復檢,級焊縫合格。中壓A埋地管道（0.4MPaP0.2 MPa），燃氣管道所有焊縫100全周長X射線拍片探傷,級焊縫合格。對于管道壁厚大于或等于

16、8mm的焊件，可以先對焊縫進行100全周長超聲波探傷，級焊縫合格。然后再對所有焊縫20進行全周長X射線探傷復檢, 級焊縫合格。中壓B埋地管道（0.2 MPaP5kPa），燃氣管道所有焊縫20全周長X射線拍片探傷, 級焊縫合格。中壓室內(nèi)管道（0.4MPaP5kPa），燃氣管道所有焊縫100全周長X射線拍片探傷,級焊縫合格。對于管道壁厚大于或等于8mm的焊件，可以先對焊縫進行100全周長超聲波探傷，級焊縫合格。然后再對所有焊縫30進行全周長X射線探傷復檢, 級焊縫合格。低壓埋地管道（P5kPa），燃氣管道所有焊縫15全周長X射線拍片探傷, 級焊縫合格。低壓室內(nèi)管道（P5kPa），燃氣管道所有焊縫100全周長X射線拍片探傷, 級焊縫合格。對于管道壁厚大于或等于8mm的焊件，可以先對焊縫進行100全周長超聲波探傷，級焊縫合格。然后再對所有焊縫15進行全周長X射線探傷復檢, 級焊縫合格。穿跨越河流、鐵路、公路等的管道焊縫以及室內(nèi)地下管道（包括地下室及半地下室）焊縫均應進行100全周長X射線探傷，級焊縫合格。磁粉檢驗對有特殊要求的燃氣管道可采用磁粉探傷檢查焊縫表面及近表面細小缺陷。4 結(jié)束語管道焊縫檢驗的各種方法各有優(yōu)缺點和不同的檢驗范圍，在實際設計