管道建设的关键工序——焊接与探伤

2025-06-30 15:10:00

绵延几千千米的管道是通过一根根钢管焊接而成的,为了保证焊接质量,焊接完成后,还需要对焊缝进行严格的探伤检验。100千米的管道就有上万条焊缝,任何一条焊缝出现质量问题,都会造成油气泄漏而引发事故,甚至带来环境污染和人员伤亡。因此,焊接和探伤,无疑是决定整条管道可靠与否的关键工序。

数千年前,古巴比伦两河文明已经开始使用软钎焊技术。在中世纪,铁匠通过不停锻打红热状态的金属而使其实现连接,此为锻焊技术。“焊接”在词典中被描述为:通过加热或加压,使工件达到结合的一种加工方法。简单来说,就是将工件熔接或粘接在一起。

管道的工业应用始于1862年,但建设技术水平一直不高。到20世纪30年代,管道直径也只有200毫米左右,输量极为有限,当时主要还是依靠海运和铁路运输石油。直到1941年,美国加入第二次世界大战,为了保证能源供给和躲避敌人对油轮的袭击,利用埋地管道进行能源输送才得以发展,廉价可靠的金属连接工艺随之受到重视,促进了焊接技术的发展。第二次世界大战以后,先后发展了手工电弧焊、埋弧焊、熔化极气体保护电弧焊、药芯焊丝气体保护电弧焊、电渣焊等焊接技术。20世纪下半叶,焊接技术的发展日新月异,研发出激光焊接和电子束焊接技术,并发展了半自动焊和自动焊技术。今天,焊接机器人在工业生产中得到广泛应用,而研究人员仍在深入研究焊接的本质,继续开发新的焊接方法。

为了保证焊接质量,管道建设中为焊前、焊中、焊后制定了成套的监管措施。焊前,开展焊接工艺评定,根据评定结果在科学论证及工程经验的基础上,制定焊接工艺规程,确定焊接材料、坡口形式、钢管对口间隙、每个管口的焊层数、每层焊接的温度范围、由上向下焊还是由下向上焊、焊接过程中各种参数的控制范围、焊后无损检测程序及返修规程等。焊中,焊接作业人员需要经过专业培训并通过专门的考试,持证上岗,严格按照焊接工艺规程和作业要求施焊。焊后,严格按照既定程序和要求对焊缝进行探伤检测,并对缺陷部位进行处理。

在焊接作业高度流程化和智能化的今天,管道建设用上了全自动焊机,通过搭建焊接小屋,即使在条件恶劣的野外,也可以创造出满足焊接要求的环境。

焊缝探伤即无损检测,是保证焊接质量的重要环节,用以发现和评判是否存在不可接受的焊接缺陷,进而评估焊缝质量是否合格。若判为不合格,则需要按照规程进行返修,返修后再进行探伤检测。返修最多可进行两次,若超过两次,探伤仍不合格,则要把整个焊口切割掉,重新加工坡口、组对焊接。

管道焊缝常见的焊接缺陷有气孔、裂纹、夹渣、未焊透等。常用的无损探伤方法有射线探伤、常规超声波探伤、多通道自动超声波探伤等。射线探伤是用X射线或γ射线穿透焊缝金属,并通过照相底片显示其内部影像,其原理与我们检查身体照X光片是一样的。常规超声波探伤类似于我们检查身体时的B超检查,利用超声波穿透焊缝金属,检查在示波器上的波形,不同形式的波形可以表征有无缺陷及何种缺陷。多通道自动超声波探伤,则类似于我们检查身体时的CT检查,可以分层、立体地反映缺陷形态,并用计算机记录下来。管道的每道焊缝都要进行无损探伤,并将探伤资料保留存档。

随着全自动焊技术的大规模推广应用,对无损探伤提出了新的要求。全自动焊的焊缝缺陷主要为边缘未熔合、层间未熔合等线型缺陷,而全自动相控阵超声检测(AUT)技术对线型缺陷尤其是未熔合缺陷的检出率高,同时具有无污染、实时显示等特性,更适合全自动焊的焊缝检测。

随着科技的不断进步,特别是机械化、自动化、智能化综合一体化控制技术的突飞猛进,未来管道焊接工程也将朝着这一方向发展,自动焊接和自动探伤功能将不断完善,精度会不断提高,其效率和质量也将不断提升,从而使管道建设的关键工序更有质量保障。

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