工藝管道中支管臺(tái)未焊透的原因分析及預(yù)防對(duì)策_(dá)滄州五森管道有限公司
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隨著油氣工業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)天然氣壓縮機(jī)的排氣壓力越來(lái)越高，除了對(duì)壓縮機(jī)的主機(jī)部件有較高的質(zhì)量要求外，對(duì)工藝管線的強(qiáng)度、韌性和焊接性提出了愈來(lái)愈高的要求。支管臺(tái)指在主管上開(kāi)孔焊接整體補(bǔ)強(qiáng)的管件。隔熱管托
往復(fù)活塞式壓縮機(jī)式最常用的容積式壓縮機(jī)，具有技術(shù)成熟、壓力范圍廣、熱效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、排氣量調(diào)節(jié)范圍大、材料要求不高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油和化工等領(lǐng)域的各類氣體壓縮機(jī)場(chǎng)合。
對(duì)焊支管臺(tái)常用于主管和安全閥支管之間的過(guò)渡連接，螺紋支管臺(tái)常用于主管和測(cè)溫測(cè)壓端之間的過(guò)渡連接。
與傳統(tǒng)的連接型式相比，支管臺(tái)連接具有安全可靠、降低造價(jià)、施工簡(jiǎn)單、改善介質(zhì)流道、系列標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)計(jì)選用方便等突出優(yōu)點(diǎn)。隔熱管托
但是，支管臺(tái)特殊結(jié)構(gòu)和焊縫形式增加了檢測(cè)難度和工藝復(fù)雜性[3]，焊接施工過(guò)程中的未焊透很難科學(xué)的檢測(cè)出并有效的返修。接頭中的未焊透對(duì)結(jié)構(gòu)影響極大，它減少了焊縫的有效承載面積，降低了焊接接頭的強(qiáng)度并造成了應(yīng)力集中，增大了機(jī)組的安全風(fēng)險(xiǎn)。
支管臺(tái)焊接接頭內(nèi)部形貌觀察分析
實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中支管臺(tái)連接焊縫存在大量未焊透現(xiàn)象。造成未焊透的可能原因有開(kāi)孔不規(guī)則、組對(duì)間隙太小、焊接位置不當(dāng)、電流太小、運(yùn)行速度太快、電弧發(fā)生吹偏等。
原因分析
1、開(kāi)孔不規(guī)則
采用機(jī)械開(kāi)孔的焊縫。從圖中可以看出，在其他因素不變的情況下，采用機(jī)械開(kāi)孔，焊縫根部極大部分區(qū)域仍然存在未焊透，說(shuō)明開(kāi)孔不規(guī)則不是造成焊縫未焊透的主要原因。
2、調(diào)整組對(duì)間隙隔熱管托
調(diào)整組對(duì)間隙后火焰開(kāi)孔方式的焊縫外觀如圖4所示，機(jī)械開(kāi)孔方式的焊縫外觀如圖5所示。從圖4和圖5中可以看出，大部分地區(qū)均已經(jīng)焊透，說(shuō)明組對(duì)間隙是未焊透的主要原因。
立焊和仰焊位置焊透效果不佳，由于這2個(gè)位置和平焊相比，不能像平焊位置那樣在重力下促使熔滴脫離焊絲末端有利于熔池過(guò)渡。
采用手工鎢極氬弧焊打底，平焊位置焊接焊槍的可達(dá)性更好以及焊易觀察熔池，焊工更易采用短弧焊接，熱量更集中，熱影響區(qū)更小，變形更小，有利于提高焊接質(zhì)量。
不同組對(duì)間隙與焊透率的關(guān)系如表1所示，從表1可以看出間隙過(guò)小和過(guò)大都不利于焊透。間隙過(guò)小，焊槍不易深入到焊縫根部，電弧不能很好的通過(guò)間隙過(guò)渡到焊縫背面。
間隙過(guò)大，熔孔太大，極易燒穿，焊縫背面過(guò)于凸起，不利于氣體流通，且不利于連接測(cè)溫、測(cè)壓等零部件。當(dāng)間隙為2.5~5 mm時(shí)，大幅提高單個(gè)支管臺(tái)焊縫焊透長(zhǎng)度比。
在保證合理的間隙下，機(jī)械開(kāi)孔方式的單個(gè)支管臺(tái)焊透長(zhǎng)度略大于火焰開(kāi)孔，焊縫外觀質(zhì)量也優(yōu)于火焰開(kāi)孔，這是因?yàn)椴捎脵C(jī)械開(kāi)孔有利于保證組對(duì)間隙均勻，焊縫寬度差和余高差較低。
隔
熱管托
3、保證焊接位置
采用機(jī)械加工坡口以及保證組對(duì)間隙的基礎(chǔ)上，調(diào)整焊接位置，焊件處于平焊位置焊接，結(jié)果如圖6、7所示，從圖中可以看出，同一支管臺(tái)焊透區(qū)域達(dá)到了100%。
對(duì)完整試樣進(jìn)行射線探傷，所有區(qū)域均達(dá)到了域級(jí)要求，說(shuō)明全部焊透，并且無(wú)未融合、夾雜缺陷。
參數(shù)驗(yàn)證
探傷合格的試樣經(jīng)切割、打磨、腐蝕后的焊縫微觀組織如圖8所示，熱影響區(qū)微觀組織如圖9所示。圖8組織主要為鐵素體、珠光體，圖9組織主要為鐵素體、索式體。
焊縫區(qū)及熱影響區(qū)中無(wú)魏式組織且出現(xiàn)針了狀鐵素體組織，針狀鐵素體在奧氏體晶內(nèi)形核、長(zhǎng)大，具有細(xì)化奧氏體晶粒、提高焊焊縫和熱影響區(qū)金屬韌性的作用。隔熱管托
針狀鐵素體中具有細(xì)小的亞晶結(jié)構(gòu)和高密度的可移動(dòng)位錯(cuò)，易于實(shí)現(xiàn)多滑移，有益于性能的提高[6]。
采用同樣的參數(shù)焊接管與管對(duì)接試件，焊縫區(qū)及熱影響區(qū)經(jīng)檢測(cè)得到相類似的組織，制作的彎曲試樣經(jīng)檢測(cè)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，制作的拉伸、沖擊試樣經(jīng)檢測(cè)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求值。
防范應(yīng)對(duì)措施
（1）對(duì)入廠的支管臺(tái)嚴(yán)格按照其制造標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收，確保其形狀、尺寸與公差等滿足要求，防止制造不標(biāo)準(zhǔn)影響焊縫質(zhì)量，組對(duì)時(shí)合理控制組對(duì)間隙。
（2） 采用滿足要求的焊工進(jìn)行施焊，防止焊工技能影響支管臺(tái)焊透，預(yù)制支管臺(tái)和主管，支管臺(tái)和主管焊縫處于平焊位置焊接，有利于支管臺(tái)焊透。
（3） 嚴(yán)格按工藝要求清理、加工、組對(duì)、施焊、記錄、檢驗(yàn)等。隔熱管托
結(jié)論
（1）焊接間隙過(guò)小或過(guò)大是影響支管臺(tái)是否焊透的主要原因，支管臺(tái)和主管的間隙宜為2.5~5 mm。
（2） 支管臺(tái)和主管處于平焊位置焊接，重力下推動(dòng)熔池過(guò)渡，焊槍的可達(dá)性更好，焊工更易觀察熔池，有利于支管臺(tái)焊透。
（3）在保證合理的間隙下，采用機(jī)械開(kāi)孔方式有利于提高單個(gè)支管臺(tái)焊透長(zhǎng)度比以及焊縫外觀質(zhì)量。隔熱管托
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