压力管道焊接接头裂纹原因分析

宋吉全

摘要：在工业生产中，一些企业会用到锅炉压力容器设备，由于该设备运转环境较为特殊，所以易产生各类运行问题。做好压力管道检验十分重要，在检验过程中，裂纹是一种常见问题，也是较为严重的问题。因此，在检验中如何快速地找出裂纹，采取措施解决管道裂纹问题非常有必要，这对于设备机组稳定运行至关重要。本文主要分析压力管道焊接接头裂纹原因。

关键词：焊接接头;裂纹;失效分析

引言：

压力管道作为输送液体或气体的管状特种设备，保障管道质量合格是管道安全运行的前提。根据管道设计承压能力采用不同材质，同时分为不同级别[1-3]。某中压管道使用Q345R钢正火板材料，管线的规格是φ700mm×18mm和φ1300mm×24mm，设计压力2.2MPa，工作压力2.0MPa，采用板材下料—板单元卷板—纵缝对接—筒单元滚圆—退火—筒单元环缝对接的制造工艺流程，使用气保焊进行焊接，在对焊接接头进行无损探伤时发现部分管道纵焊缝存在裂纹缺陷。

1、锅炉压力容器压力管道检验中裂纹的问题

1.1蠕变裂纹

由于长期受到高温影响以及应力粘合作用，压力管道容易出现蠕变开裂现象，导致管道金属结构出现损坏，管道部分区域出现变形问题，降低了压力管道的安全性。通常情况下，蠕变开裂多发生于集管热影响区、高温蒸汽管、加热膨胀管等区域。蠕变开裂特征十分明显，裂纹方向大多都是与最大拉应力垂直，裂纹的走势通常为曲折形式，出现裂纹的区域面积较大，而且各条裂纹大多以平行排列的方式排列，主裂纹位置大多在裂纹中部区域内。蠕变问题还有一些细微的特征，例如蠕变孔，在裂纹区域会分布一些不规则的小孔，裂纹孔形状普遍为椭圆形。此外，裂纹在焊缝受损区域排列较为特殊，大多与焊缝方向平行分布，裂纹会顺着焊缝表面延伸至焊缝内容，主裂纹两侧的平行微裂纹则会沿晶粒进行分布，向着主裂纹的边界进行扩展，形成裂纹区。

1.2应力腐蚀裂纹

管道在受到应力作用下，或者接触到腐蚀质时，也会出现裂纹现象。大多情况下，这类裂纹在集装箱管座内、汽水管道等区域出现的频次较高。通过分析该类裂纹机理可知，大多情况下管道裂纹特点为垂直性，这是因为管道受到为外界荷载过大而引起的，随着温度的提升，管道荷载压力环境出现变化，加之管道元件与循环水接触，所以管道的强度则会变弱，如果管道承受的荷载达到了临界值，那么管道非常可能出现变形这类问题，一旦管道变形程度超过了材质强度范围，则会形成应力裂纹。

2、压力容器压力管道裂纹处理方案

2.1焊接过程质量控制

在进行压力管道正式焊接前，要依据管道焊接试验在焊接工艺评定的基础编写焊接工艺指导书。在具体焊接开始前应做好准备工作，包含焊接材料的检查，管道的接缝清理，焊前预热、焊后后热处理等相关工作。焊接过程中要严格按照焊接工艺指导书进行焊接，如指导中规定的焊接电压电流及焊道宽度，焊接速度等等。焊接人员应该按照指导书中的焊接工艺以及焊接标准完成焊接。焊接时应采取措施确保现场实际焊接环境符合与焊接工艺指导书中规定的焊接环境要求，避免在焊接完成后出现返工情况。

2.2焊接人员的质量控制

焊接人员的焊接工艺以及焊接方法，是对压力管道焊接质量的重要保障之一。操作人员的技术能力以及操作水平和综合素质，都会对压力管道焊接造成不同程度的影响。所以对于管理人员应当首先建立完善的焊接管理制度，要明确进行焊接施工的相关人员的具体工作范围以及施工标准。要求施工人员应当严格按照施工技术标准以及施工规范，进行焊接工艺的具体操作，避免出现焊接质量问题。在具体施工过程当中，应指派专业程度较高的工程人员对焊接操作进行现场指导。这样更容易发现焊接中存在的各类问题，并进行现场指导，使得焊接质量得到最大化的提升。

2.3施工现场的质量控制措施

要实现压力管道良好的焊接效果，就需要对参与进行压力管道焊接的施工人员进行管理。通过规章制度与施工规范来约束焊接人员在施工过程中的各类操作。并对其施工过程中存在的问题进行現场纠正和指导，保证焊接人员在进行焊接过程中能够符合焊接标准，提升压力管道的焊接质量。除了对施工人员进行管理之外，还要对现场的焊接设备以及焊接材料进行管理。如在焊接过程中能保持焊条的干燥，要对焊条进行烘干处理。在进行烘干处理时，要保证烘干设备的温度以及烘干时间。除此之外要保证焊接材料的含水率符合要求，对已经焊接完成的部分进行全面的检验，对于出现的焊接问题要进行及时的返工以及补焊工作。

2.4对焊缝内部质量的无损探伤检验

在检测压力管道焊缝内部质量时，常用的无损探伤检验为射线透照检测与超声检测技术。通过射线透照检测技术能够更加准确的采集焊缝内部的质量参数信息，同时采集到的检验结果也更加直观。首先对焊缝部位发射超声波，通过获得的声波反馈就能分析得出焊缝内部质量的实际情况。在对焊缝内部结构进行无损探伤检验时，必须注意保证焊缝已经经过24h的完全冷却，这样获得检测结果才更加准确。

2.5维护保养对事故隐患的影响以及防治措施

在压力管道长期使用后，管道内部的防腐涂层、密封件都会发生磨损或老化问题，此时就会影响到整个管线的密封状态以及耐腐蚀状态，存在安全隐患。因此必须定期做好检查与维护保养工作，及时清理管道内壁上附着的污垢，保证管路通畅;如发现防腐涂层出现缺损，要及时补刷防腐涂层;当发现管材、零部件出现老化、磨损问题时，应及时予以更换;对松动的支撑件、固定件要及时加固、拧紧。

结束语：

钢材复验的结果满足标准要求，焊接接头力学性能满足规范要求。裂纹一般在靠近熔合线附近的焊缝中产生，裂纹的深度与接头成形状况直接相关，成形越差，裂纹深度越大，为穿晶断裂形式裂纹。在返修补焊的焊接接头焊趾处过渡圆滑，未发现此处有裂纹产生。建议在滚圆前将焊缝余高打磨光滑，对于打磨裂纹焊道低于母材且裂纹较浅时，可进行补焊。

参考文献：

[1]张国银.压力管道工程焊接技术与质量控制[J].居舍，2020（27）：82-83.

[2]赵朝贵.压力管道焊接技术与质量控制探究[J].居舍，2020（26）：84-85.