工藝管道中支管臺未焊透的原因分析及預(yù)防對策_(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，市場對天然氣壓縮機(jī)的排氣壓力越來越高，除了對壓縮機(jī)的主機(jī)部件有較高的質(zhì)量要求外，對工藝管線的強(qiáng)度、韌性和焊接性提出了愈來愈高的要求。支管臺指在主管上開孔焊接整體補(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)場合。
對焊支管臺常用于主管和安全閥支管之間的過渡連接，螺紋支管臺常用于主管和測溫測壓端之間的過渡連接。
與傳統(tǒng)的連接型式相比，支管臺連接具有安全可靠、降低造價(jià)、施工簡單、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，支管臺特殊結(jié)構(gòu)和焊縫形式增加了檢測難度和工藝復(fù)雜性[3]，焊接施工過程中的未焊透很難科學(xué)的檢測出并有效的返修。接頭中的未焊透對結(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)。
支管臺焊接接頭內(nèi)部形貌觀察分析
實(shí)際生產(chǎn)過程中支管臺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孔不規(guī)則、組對間隙太小、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、開孔不規(guī)則
采用機(jī)械開孔的焊縫。從圖中可以看出，在其他因素不變的情況下，采用機(jī)械開孔，焊縫根部極大部分區(qū)域仍然存在未焊透，說明開孔不規(guī)則不是造成焊縫未焊透的主要原因。
2、調(diào)整組對間隙隔熱管托
調(diào)整組對間隙后火焰開孔方式的焊縫外觀如圖4所示，機(jī)械開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，說明組對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可以看出間隙過小和過大都不利于焊透。間隙過小，焊槍不易深入到焊縫根部，電弧不能很好的通過間隙過渡到焊縫背面。
間隙過大，熔孔太大，極易燒穿，焊縫背面過于凸起，不利于氣體流通，且不利于連接測溫、測壓等零部件。當(dāng)間隙為2.5~5 mm時(shí)，大幅提高單個(gè)支管臺焊縫焊透長度比。
在保證合理的間隙下，機(jī)械開孔方式的單個(gè)支管臺焊透長度略大于火焰開孔，焊縫外觀質(zhì)量也優(yōu)于火焰開孔，這是因?yàn)椴捎脵C(jī)械開孔有利于保證組對間隙均勻，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，同一支管臺焊透區(qū)域達(dá)到了100%。
對完整試樣進(jìn)行射線探傷，所有區(qū)域均達(dá)到了域級要求，說明全部焊透，并且無未融合、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)焊接管與管對接試件，焊縫區(qū)及熱影響區(qū)經(jīng)檢測得到相類似的組織，制作的彎曲試樣經(jīng)檢測滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，制作的拉伸、沖擊試樣經(jīng)檢測超過標(biāo)準(zhǔn)要求值。
防范應(yīng)對措施
（1）對入廠的支管臺嚴(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，組對時(shí)合理控制組對間隙。
（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焊透，預(yù)制支管臺和主管，支管臺和主管焊縫處于平焊位置焊接，有利于支管臺焊透。
（3） 嚴(yán)格按工藝要求清理、加工、組對、施焊、記錄、檢驗(yàn)等。隔熱管托
結(jié)論
（1）焊接間隙過小或過大是影響支管臺是否焊透的主要原因，支管臺和主管的間隙宜為2.5~5 mm。
（2） 支管臺和主管處于平焊位置焊接，重力下推動(dòng)熔池過渡，焊槍的可達(dá)性更好，焊工更易觀察熔池，有利于支管臺焊透。
（3）在保證合理的間隙下，采用機(jī)械開孔方式有利于提高單個(gè)支管臺焊透長度比以及焊縫外觀質(zhì)量。隔熱管托
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