LOGO壓力管道管理一、前言1、管道運輸是與鐵路、公路、水路、航空并列的五大運輸行業之一；2、管道的定義及其分類⑴管道的定義：“由管道組成件、管道支吊架、隔熱層和防腐層組成，用以輸送、分配、混合、分離、排放、計量或控制流體流動”的設備（見國標GB50316《工業金屬管道設計規范》）。⑵壓力管道的定義：《壓力管道安全管理與監察規定》明確指出：壓力管道是指在生產、生活中使用的可能引起燃爆或中毒等危險性較大的特種設備，它具體指具有下列屬性的管道：第一節壓力管道基本知識a、輸送GB5044《職業性接觸毒物危害程度分級》中規定的毒性程度為極度危害介質的管道；b、輸送GB50160《石油化工企業設計防火規范》及GBJ16《建筑設計防火規范》中規定的火災危險性為甲、乙類介質的管道；c、最高工作壓力大于等于0.1MPa（表壓，下同），輸送介質為氣（汽）體、液化氣體的管道；d、最高工作壓力大于等于0.1MPa，輸送介質為可燃、易爆、有毒、有腐蝕性的或最高工作溫度等于高于標準沸點的液體管道。e、前四項規定的管道附屬設施及其安全保護裝置等。liangr@2003年6月1日開始實施的《特種設備安全監察條例》，把涉及生命安全、危險性較大的鍋爐、壓力容器（含氣瓶）、壓力管道、電梯、起重機械、客運索道、大型游樂設施共七類設備，定為特種設備并實行安全監察。《條例》為壓力管道下的定義和范圍是：利用一定的壓力，用于輸送氣體或液體的管狀設備。其范圍規定為最高工作壓力大于等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質或可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作壓力高于等于標準沸點的液體介質，且公稱直徑大于25mm的管道（見《條例》第88條）。liangr@《壓力管道設計單位資格認證與管理辦法》（給出的壓力管道分類、分級方法如下：1、長輸管道為GA類，級別劃分為：a、符合下列條件之一的長輸管道為GA1級：輸送有毒、可燃、易爆氣體介質，設計壓力P>1.6MPa的管道；輸送有毒、可燃、易爆液體介質，輸送距離≥200km且管道公稱直徑DN≥300mm的管道；輸送漿體介質，輸送距離≥50Km且管道公稱直徑DN≥150mm的管道。b、符合下列條件之一的長輸管道為GA2級：輸送有毒、可燃、易爆氣體介質，設計壓力P 1.6MPa的管道；GA1 范圍以外的長輸管道。liangr@2、公用管道為GB類，級別劃分為：燃氣管道為GB1管道；熱力管道為GB2管道。3、工業管道為GC類，級別劃分為：a、符合下列條件之一的工業管道為GC1級：輸送GB5044《職業性接觸毒物危害程度分級》中，毒性程度為極度危害介質的管道；輸送GB50160《石油化工企業設計防火規范》及GBJ16《建筑設計防火規范》中規定的火災危險性為甲、乙類可燃氣體或甲類可燃液體介質且設計壓力P≥4.0MPa的管道；輸送可燃流體介質、有毒流體介質，設計壓力P≥4.0MPa且設計溫度≥400℃的管道；輸送流體介質且設計壓力P≥10.0MPa的管道。liangr@b、符合下列條件之一的工業管道為GC2級：輸送GB50160《石油化工企業設計防火規范》及GBJ16《建筑設計防火規范》中規定的火災危險性為甲、乙類可燃氣體或甲類可燃液體介質且設計壓力P<4.0MPa的管道；輸送可燃流體介質、有毒流體介質，設計壓力P<4.0MPa且設計溫度≥400℃的管道；輸送非可燃流體介質、無毒流體介質，設計壓力P<10.0MPa且設計溫度≥400℃的管道；輸送流體介質，設計壓力P<10.0MPa且設計溫度<400℃的管道。注：輸送距離指產地、儲存庫、用戶間的用于輸送商品介質管道的直接距離。liangr@（3）管道的特點：管道相互聯系、牽扯和影響，且長細比大，易于失穩，受力情況更復雜；壓力管道設計除了要考慮常規因素外，還需考慮柔性、振動、支撐等特殊因素；管內流體流動狀態復雜，緩沖余地小，工作條件變化頻率大；管道的組成件種類繁多，各有各的特點和技術要求，選材和總成困難；管道上的可能泄漏點多于壓力容器。管道在布置、安裝和檢驗方面與壓力容器存在很大的差別。liangr@二、標準體系liangr@世界各國應用的標準體系雖多，但大體上可以分為兩大類。就管子系列標準而言：一類是以DN15-φ22mm、DN20-φ27mm、DN25-φ34mm、DN32-φ42mm、DN40-φ48mm、DN50-φ60mm、DN65-φ76（73）mm、DN80-φ89mm、DN100-φ114mm、DN125-φ140mm、DN150-φ168mm、DN200-φ219mm、DN250-φ273mm、DN300-φ324mm、DN350-φ356mm、DN400-φ406mm、DN450-φ457mm、DN500-φ508mm、DN600-φ610mm等為對應外徑尺寸的所謂“大外徑”系列；另一類則是以DN15-φ18mm、DN20-φ25mm、DN25-φ32mm、DN32-φ38mm、DN40-φ45mm、DN50-φ57mm、DN65-φ73mm、DN80-φ89mm、DN100-φ108mm、DN125-φ133mm、DN150-φ159mm、DN200-φ219mm、DN250-φ273mm、DN300-φ325mm、DN350-φ377mm、DN400-φ426mm、DN450-φliangr@480mm、DN500-φ530mm、DN600-φ630mm等為對應外徑尺寸的所謂“小外徑”系列。就法蘭系列標準而言：一類是以200℃作為計算基準溫度，而壓力等級按PN0.1、PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.5、PN4.0、PN6.3、PN10.0、PN16.0、PN25.0、PN40.0等分級的所謂的“歐式法蘭”。（這一系列標準為德國DIN標準，并為前蘇聯等歐洲國家所使用，故通常稱之為歐式法蘭）另一類則是以大約430℃（對150Lb級則是300℃）作為計算基準溫度，而壓力等級按PN2.0（CL150）、PN5.0（CL300）、PN6.8（CL400）、PN10.0（CL600）、PN15.0（CL900）、PN25.0（CL1500）、PN42.0（CL2500）分級的所謂的“美式法蘭”。（這一系列標準為美國ANSI標準，并為世界各國石油工業廣泛采用，故通常稱之為美式法蘭）目前，國內的壓力管道及其元件的應用標準很多，又均不完整。以管法蘭標準為例，常用的標準就有國家標準（GB）、機械行業標準（JB）、石化行業標準（SH）和化工行業標準（HG）等。這些標準各有各自的溫度－壓力表、密封面尺寸和接管尺寸，相互之間互換性差，有些甚至不能配套使用。liangr@第二節 壓力管道安裝liangr@壓力管道安裝的特點與方法材料核對管材和附件到達施工現場后，首先應檢查制造廠家的制造許可證、合格證、材料質量保證書和化學元素分析等資料，與設計標準核對。然后進行材料的外觀檢查，并核對有關橢圓度、外徑、壁厚等物理指標，必要時進行化學元素分析抽查。只有在確定核實無誤后，才能正式啟用。管道的連接根據管材和使用條件的不同，通常管道的連接方式有螺紋連接、法蘭連接、焊接、承插式聯接、粘接等多種方法。1）螺紋連接管道連接中使用的螺紋，分英制螺紋和公制螺紋兩種。其中，英制螺紋又分為圓柱管螺紋和圓錐管螺紋。）法蘭連接法蘭安裝應注意的事項：①管道安裝過程中，成對的法蘭正確連接一般不會出現問題。但在與設備接管或管道附件連接時，有時會出現選用不同的標準或等級的問題，施工單位一定要預先注意核對。②焊接鋼管與無縫鋼管外徑不同，如果忽視這個問題，加工好的法蘭有可能不能插入。不得不進行二次加工，要注意防止。③采用法蘭連接的管道，需要改變管徑時，有時可采取異徑法蘭做法，在現場施工中也稱做“大小法蘭”。但是這種做法增大了流體阻力，如果管遁介質是稠粘的物質，甚至會產生管道阻塞。）焊接管道 安裝以焊接最為普遍。liangr@①壓力管道的焊前準備管子接頭型式及坡口加工要求管子坡口的加工應按圖紙規定進行，因為它對焊接質量影響很大，必須十分重視。坡口的型式和尺寸，應本著能保證焊接質量，填充金屬少。減少焊接應力和變形，適應探傷要求，改善勞動條件，便于操作等原則選用。管子的切斷和坡口的加工方法除應按設計要求外，還應按下列規定選用：A.碳素鋼、普通低合金鋼等可采用機械切斷（包括剪、車、銑、刨、鋸、鑿等）、砂輪切割、氣割或等離子切割等；對于淬硬傾向較大的鋼種，宜采用等離子切割，如果施工現場條件限制，采用氣割應有相應的工藝措施，采取割前預熱，切割后保溫緩冷，以防止切口和坡日邊緣產生裂紋和淬硬層，冷卻后坡口表面用砂輪修磨。liangr@B.不銹鋼及耐熱鋼管子宜采用機械切割、砂輪切割或等離子切割。C.有色金屬管材宜采用機械切割或等離子切割。氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸按GB985標準。埋弧焊焊縫坡日的基本形式和尺寸參照

GB986標準。不同厚度焊件對口時，厚度差可按不同方法處理。管子組對前，應清除管口內外壁表面的油、漆、垢、銹，每側各為lOmm以上，直至發出金屬光澤，并檢查無裂紋及夾層等缺陷。liangr@②管道對口質量要求管子組對質量，直接影響焊工的操作。也是保證焊接質量的重要因素。對口局部間隙過大，要修正規定尺寸，嚴禁在間隙內填充異物。管子內壁應齊平，防止錯口，造成根部未焊透。因此，必須采用專用對口夾具。A.焊口的位置應避開應力集中區且便于施焊及熱處理，一般應符合下列要求：管道對接焊口，其中心線距離管子彎曲起點不小于管子外徑、且不小于100mm(焊接、鍛制、鑄造成型管件除外），距支吊架邊緣至少50mm。兩個對接焊口間距離不得小于管子直徑，且不小于100mm。管接頭和儀表插座一般不可設置在焊縫和熱影響區內。liangr@c.焊接管的管孔應盡量避免開在焊縫上，并避免管孔與相鄰焊縫熱影響區相重合。如必須在焊縫上及附近開孔時應滿足以下條件:管孔兩側孔徑不小于60mm范圍內的焊縫應滿足焊接接頭機械性能試驗指標，并經無損檢測合格；管接頭需焊后熱處理消除應力。B.管道組裝前應將焊口表面及附近母材內外壁的油、漆、垢、銹等清理干凈，直至發出金屬光澤，清理范圍規定如下：a.手工電弧焊對接焊口，每側各為10～15

mm;b.埋弧焊接焊口，每側各為為20mm;

c.角接接頭焊口，焊腳K值+10mm。C.對接管口端面應與管子中心線垂直，其偏斜度不得超標。liangr@D.焊件對口時一般應做到內壁齊平，如有錯口，其錯口值應符合GB50235的要求：對鋼管局部錯口值不應超過壁厚的10%，且不大于2

mm;焊口的局部間隙過大時，應設法修整到規定尺寸，嚴禁在間隙內加填塞物。E.焊接施工場所應采取防風、防雨、防雪、防寒等措施焊接施工過程包括：對口裝配、焊接、熱處理、檢驗等工序。上道工序符合要求后方準進行下道工序。liangr@2.2 常用材料的焊接石油化工生產裝置中，經常用到的有焊接要求的管道材料有低碳鋼、合金鋼、不銹鋼和異種鋼。（一）材料的可焊性金屬材料的可焊性是指在一定的工藝條件下通過焊接形成優質接頭的性能。如果一種金屬材料用普通簡單的焊接工藝條件就可獲得優質的焊接接頭，那么就認為該種金屬材料具有良好的可焊性。反之，如果需要特殊復雜的焊接工藝條件才能獲得優質接頭，則認為該種金屬材料的可焊性差。這里所說的焊接工藝條件是指焊接方法、焊接參數、焊前預熱及焊后熱處理、接頭型式、坡口型式及尺寸、環境溫度、焊接位置、焊接材料等。優質接頭是指焊縫的機械性能和耐腐蝕性能好，熱裂和冷裂的傾向小，各種非人為的焊接缺陷少.。liangr@（二）低碳鋼的焊接由于低碳鋼的含碳量較低，故其可焊性比較好，一般無須采取特殊的工藝措施就可獲得優質的焊接接頭。但對于沸騰鋼，由于它脫氧不完全，硫、磷雜質元素的分布也很不均勻，焊接時出現熱裂和冷裂的傾向較大。因此，對于沸騰鋼材料，不宜用在重要場合和有應力腐蝕、交變應力的場合。一般情況下，低碳鋼的焊接以手工電弧焊為主，不需要采用氣體保護焊焊接方法，只有當焊縫根部要求潔凈、或者構件壁厚較薄容易焊漏時才考慮用氣體保護焊打底。焊接材料采用酸性焊條和堿性焊條均可，均能獲得較好的焊接接頭。但對于特殊場合，如臨氫、受交變載荷作用、處于低溫工況時或者工作在有應力腐蝕傾向的環境時，宜選用堿性焊條。liangr@（三）合金鋼的焊接石油化工壓力管道中常用的合金鋼有16Mn、09Mn2V、12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、1Cr5Mo等材料，這些材料均屬于高強度易淬硬金屬材料，故其可焊性較差，焊接時容易產生熱裂紋和冷裂紋，故焊接時應采用相應的措施來保證焊接接頭的性能。1、碳錳低合金鋼（16Mn，09Mn2V等）的焊接從碳當量上來看，它的碳當量比低碳鋼高，但由于它不含鉻（Cr）、鉬（Mo）等合金元素，故其淬硬性和熱裂的傾向性比鉻鉬鋼或鉻鉬釩鋼小。碳錳低合金鋼的焊接材料應選擇強度等于或略高于母材的材料，以免因焊縫強度過高而使其塑性和韌性下降。liangr@2、鉻鉬鋼（12CrMo、15CrMo、1Cr5Mo）和鉻鉬釩鋼（12Cr1MoV）的焊接由于這類材料中含有較多的高熔點合金元素，故容易出現低熔點成分的偏析，并且由于這類材料的強度高，塑性差，對焊接變形的適應性差，故很容易出現熱裂紋。由于這類材料存在鉻、鉬等增加材料淬透性的元素，故其淬硬性也比較強，焊縫及其熱影響區很容易出現淬硬馬氏體組織，加之氫在材料中的擴散速度較慢，因此這類材料又很容易出現冷裂紋，工程實踐也證明了這一點。為此，在選擇焊接材料時，應選用低氫型焊條，并在施焊前嚴格烘干。焊前應進行預熱，焊后應進行熱處理，以釋放或降低焊接殘余應力。liangr@（四）不銹鋼的焊接壓力管道中常用的不銹鋼一般為奧氏體不銹鋼，偶然用到鐵素體和馬氏體不銹鋼也是作為閥門的閥桿、墊片之類的非焊件，故這里僅介紹奧氏體不銹鋼的焊接性能。由于奧氏體不銹鋼具有很好的塑性，又具有單一的奧氏體常溫組織，沒有淬硬性（即不出現淬硬馬氏體組織），故它具有很好的可焊性，一般不會出現冷裂紋。但是，奧氏體不銹鋼具有較大的熱膨脹率，且結晶時的樹枝狀結晶方向比較明顯，低熔點的雜質或共晶物易集聚在晶界上，如果處理不好，易出現熱裂紋。焊接時，宜采用低碳型焊條，并適當加入鈦、鋁等變質劑，能起到細化晶粒，改善偏析，防止熱裂紋的作用。liangr@（五）常用異種鋼的焊接對于異種鋼的焊接接頭，尤其是成分差別比較大的異種鋼焊接接頭，其焊縫組織存在著稀釋和被稀釋的問題，因此焊縫金屬的組織和成分可能與兩種母材均不同，在考慮其焊接接頭性能問題時應充分注意這個因素。為了解決稀釋和被稀釋的問題，曾經廣為應用的焊接方法就是采用加過渡層的焊接辦法，但這種焊接方法工藝復雜，費工費時。因此，在考慮異種鋼接頭的使用工況后，也可以采用簡單的焊接方法來處理。下面就以常見的復合鋼板、碳鋼和鉻鉬鋼、碳鋼和不銹鋼、鉻鉬鋼和不銹鋼的焊接問題作簡單介紹。liangr@1、碳鋼和不銹鋼復合鋼板的焊接首先應該清楚，碳鋼－不銹鋼復合板是利用其較薄的不銹鋼復層具有抗腐蝕性能較好的特點來工作的，此時不能在焊縫處破壞其耐蝕性，也就是說，焊縫處的內側應保留不銹鋼的成分和耐腐蝕性。對此，工程上常采用加過渡層的方法進行焊接，即復層的焊接材料應選用相應的不銹鋼材料，在焊完復層后，清除干凈焊渣和飛濺物，然后再焊接過渡層。過渡層的焊接材料應選用合金含量（尤其是鎳含量）較高的材料，以防止由于基層的稀釋而產生不良影響。最后焊接基層（即碳鋼層）。焊接基層的過程中，應盡可能采用小電流、小直徑、高速度的焊接參數，以免基層金屬溶入到復層中。liangr@2、碳鋼和鉻鉬鋼的焊接可以肯定地說，此時的焊接接頭不會用于高于碳鋼使用條件的工況下，故焊縫金屬的性能只要不低于碳鋼的性能即可。由于常用鉻鉬鋼的合金含量比較低，經碳鋼稀釋后，其性能沒有發生太大的變化。而碳鋼（一般為低碳鋼）又與鉻鉬鋼的含碳量差別不太大，也就是說鉻鉬鋼對碳鋼的含碳量不敏感，故此接頭的組織和性能均不會產生突變。焊接時只要按照焊接性較差的鉻鉬鋼選擇焊接工藝條件即可。一般情況下，焊接材料宜選比鉻鉬鋼合金元素含量稍低的焊接材料，以減少碳鋼側的淬硬性。焊前預熱和焊后熱處理按鉻鉬鋼確定。liangr@3、碳鋼和不銹鋼的焊接它與碳鋼－不銹鋼復合鋼板不同，其焊接接頭不要求具有不銹鋼的耐腐蝕性能，因此不必采用過渡層焊接，也不要求在超過碳鋼允許的溫度以上工作。因此，此時的焊接接頭性能只要不低于碳鋼母材金屬即可。但是，由于不銹鋼合金含量較高，而它的含碳量又比碳鋼低許多，因此，雖然二者單獨焊接時，可焊性比較好，但二者相互交融稀釋的結果，會形成一系列不同組分的高碳合金，這些合金當中有些具有較大的淬硬傾向。又由于碳鋼和不銹鋼的熱脹系數差別較大故存在較大的熱應力，此時的焊接接頭可能會出現熱裂紋和冷裂紋等一系列問題。解決或緩解碳鋼與不銹鋼接頭缺陷的辦法是采用高鉻鎳焊接材料。高鉻鎳焊接材料可以補償碳鋼對不銹鋼的稀釋作用，同時鎳又能阻止碳的遷移。焊接接頭最好進行焊后熱處理，以消除馬氏體可能帶來的延遲裂紋。liangr@4、鉻鉬鋼和不銹鋼的焊接鉻鉬鋼與不銹鋼的焊接既具有碳鋼與不銹鋼焊接相似的特殊問題，又具有鉻鉬鋼本身可焊性差的問題，并且這樣的接頭又是用在使用條件較苛刻（一般是用在高溫下，例如加熱爐爐管與工藝管道的連接處）的情況下，故工程上應力求避免這種接頭的出現。如果不可避免鉻鉬鋼與不銹鋼的連接時，應采用法蘭連接。liangr@壓力管道的焊接缺陷及防止措施焊接缺陷的種類、產生原因及預防措施1

）裂紋裂紋按其產生部位不同可分為縱向裂紋、橫向裂紋、根部裂紋、弧坑裂紋、熔合區裂紋和熱影響區裂紋等；按其產生的溫度和時問不同又可分為熱裂紋（包括結晶裂紋和熱影響區液化裂紋等）、冷裂紋（包括氫致裂紋和層狀撕裂等）以及再熱裂紋。(1)熱裂紋熱裂紋一般是指高溫下所產生的裂紋所以又叫高溫裂紋，它的產生原因是由于焊接熔池在結品過程中存在著偏析現象。偏析出的物質多為低熔點共晶和雜質，它們在結晶過程中以液態間層存在。由于熔點低往往最后結晶凝固，強度極低，當焊接拉力足夠大時，會將液態間層拉開或在凝固后不久被拉斷而形成裂紋。liangr@熱裂紋的防止措施：①限制鋼材及焊材中易偏析元素和有害雜質的含量，減少硫、磷等元素含量及降低含碳量；②調節焊縫金屬化學成分，改善焊縫組織，細化焊縫晶粒，以提高塑性、減少或分散偏析程度，控制低熔點共晶的有害影響；③提高焊條和焊劑的堿度，以降低焊縫中雜質含量，改善偏析程度；④控制焊接規范，適當提高焊縫形狀系數，采用多層多道焊法，避免中心線偏析，防止中心線裂紋；⑤采取各種降低焊接應力的工藝措施；⑥斷弧時采用收弧板，填滿弧坑；⑦采用盡量小的焊接線能量，防止液化裂紋產生。liangr@(2)冷裂紋冷裂紋是在冷卻過程中或冷卻至室溫以后所產生的裂紋。冷裂紋可以在焊接后立即出現，也可以延至幾小時、幾天、兒周甚至更長時間以后發生，又稱為延遲裂紋或氫致裂紋。冷裂紋一般在焊接低合金高強度鋼，中碳鋼、合金鋼等易淬火鋼時容易發生，主要由于氫的作用而引起。而低碳鋼、奧氏體不銹鋼焊接時遇到較少。形成冷裂紋的基本條件是焊接接頭形成淬硬組織、擴散氫的存在和濃集、存在較大的焊接拉伸應力。liangr@冷裂紋的防止措施：①選用堿性低氫焊條和堿性焊劑，減少焊縫中的擴散氫含量；②焊條和焊劑應嚴格按規定要求進行烘干，隨用隨取;③選擇合理的焊接規范和線能量，如焊前預熱，控制層間溫度、緩冷等；④焊后立即進行消氫處理，使氫充分逸出焊接接頭；⑤焊后及時進行熱處理，改善其韌性；⑥提高鋼材質量。減少鋼材中層狀央雜物，防止層狀撕裂；⑦采用降低焊接應力的各種工藝措施等。liangr@2

）未焊透焊縫金屬與母材之問，未被電?。ɑ蚧鹧妫┤刍粝碌目障斗Q為未焊透。產生原因是接頭的坡口角度小，問隙過小或鈍邊過大；管子厚薄不均，錯邊量過大；焊接電流或焊炬火焰能率過小，或焊速過大等都容易形成未焊透。防止措施控制接頭坡口尺寸，管道單面焊雙面成形的接頭，其裝配間隙應為焊條直徑，并有合適的鈍邊，管子對口應嚴格控制錯邊量，壁厚不同的管子應按要求進行加工成緩坡形。liangr@3

）邊緣及層間未熔合焊縫金屬與母材之間，焊縫金屬之問彼此沒有完全熔合在一起的現象稱為未熔合。（1）產生原因熱能過小；焊條、焊絲或焊炬火焰偏于坡口一側，或焊條偏心，偏弧使電弧偏于一側，使母材或前一層焊縫金屬未得到充分熔化就被填充金屬敖蓋面造成。當母材坡口或前一層焊縫表面有鐵銹或污物，焊接時由于溫度不夠，未能將其熔化而蓋上填充金屬，也會形成邊緣及層間未熔合。(2

）防止措施焊條和焊炬的角度要合適，運條要適當，要注意觀察坡口兩側熔化情況；選用稍大的焊接電流和火焰能率。適當控制焊速，使熱量增加足以熔化母材或前一層焊縫金屬；發現焊條偏心或偏弧，應及時調整角度，使電弧處于正確方向；仔細清理坡口和焊縫上的臟物。liangr@4

）夾渣夾雜在焊縫中的非金屬夾雜物稱為夾渣。（l）產生原因坡口角度過小，焊接電流過小，熔渣粘度大等，將使熔渣浮不到表面而引起夾渣。焊條藥皮塊狀脫落未被熔化；多層多道焊，熔渣沒有清理干凈而殘留在焊縫中；氣焊時焊炬火焰能率不夠，焊前工件清理不好，采用氧化焰，或擺動幅度小沒有將熔渣撥出等，均會引起夾渣。（2）防止方法適當調整焊接電流，使熔池達到一定溫度，讓熔渣充分浮出；采用良好工藝性能的焊條；仔細清理母材上的臟物或前一層（道），上的溶渣；焊接過程中始終要保持清晰的熔池，熔渣和液態金屬良好分離；氣焊時應選用合適的焊咀和火焰能率；并采用中性焰，焊接時仔細操作將熔渣撥出熔池。liangr@5

）氣孔氣孔是由于焊接熔池在高溫時吸收了過多的氣體，而冷卻時氣體來不及逸出而殘留在焊縫金屬內而形成的。形成氣孔的氣體來自大氣，溶解于母材、焊絲和焊條鋼芯中的氣體、焊條藥皮或焊劑熔化時產生的氣體、焊絲和母材上的油、銹等臟物在受熱后分解產生的氣體以及各種冶金反應所產生的氣體。熔化焊中，氫、一氧化碳是產生氣孔的主要氣體。（l）產生原因焊接過程中一切導致產生大量氣體的因素都是產生氣孔的原因，主要有以下兩方面原因：①焊接材料方面：焊條或焊劑受潮，或未按規定進行烘干；焊條藥皮變質，脫落，或因烘干溫度過高而使藥皮中部分成分變質失效；焊芯銹蝕，焊絲清理不干凈，焊劑中混入污物等均易產注氣孔。liangr@②焊接工藝方面：手工電弧焊時，采用過大的電流造成焊條藥皮發紅而失去保護效果，使用堿性低氫焊條焊接時電弧拉得過長；埋弧焊時使用過高的電弧電壓，或網路壓力波動太大；手工鎢極氬弧焊時氬氣純度低，保護不良；氣焊時火焰成分不對，焊炬擺動幅度過小，熔池得不到充分攪伴，氣體排不出來，或焊速過快，焊絲填加不均勻等都易形成氣孔。（2）防止措施不使用藥皮脫落、并裂、變質、藥皮偏心、焊芯銹蝕的焊條。各種焊條、焊劑都應按規定要求進行烘干。焊接坡口二側應按要求清理干凈；要選用合適的焊接電流、電弧電壓和焊接速度；堿性焊條施焊時應短弧操作，焊條在施焊中發現偏心應及時轉動和調整傾斜角度；氬弧焊時，要嚴格按規定標準選擇氬氣純度；氣焊時，應選用中性焰并熟練操作。liangr@6）咬邊焊縫邊緣母材上被電弧燒熔的凹槽稱為咬邊。（

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）產生原因手工電弧焊產生咬邊主要原因是焊接時電流過大，電弧過長，焊條角度及運條不當所致；埋弧自動焊時，焊速過快，熔寬下降，易形成咬邊；氣焊時若火焰能率過大，焊咀傾斜角度不當，焊咀和焊絲擺動不當等都易產生咬邊肖（

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）防止措施手工電弧焊時應選擇合適的電流、電弧長度，焊條操作角度要合適；焊條運條擺動時在坡口邊緣稍作停留稍慢一些，而中間略快一些；自動焊時焊接速度要適當；氣焊時火焰能率要適當，焊咀與焊絲擺動要適宜。liangr@7

）背面凹陷（內凹）（

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）產生原因根部焊縫低于母材表面的現象稱為內凹，手工電弧焊單面焊雙面成型管子仰焊，常產生這種缺陷。仰焊時，由于熔池在高溫時的表面張力小，使鐵水在自重作用下下墜，產生凹陷。（

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）防止措施應選擇合理的焊接坡口，其角度和組裝間隙不宜過大，鈍邊不宜過?。缓附与娏鲬m中，施焊過程調整好焊接電流，嚴格控制好熔池形狀和大小，操作時要注意二側穩弧。liangr@8

）焊瘤（

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）產生原因正常焊縫外多余的金屬瘤稱為焊瘤，這種缺陷的產生原因是由于熔池溫度過高，液態金屬凝固較慢在自重下外流而形成的。（

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）防止措施立焊、仰焊時應嚴格控制熔池溫度，不使其過高，盡量采用短弧焊；焊條擺動中間宜快，二側稍慢些；坡口間的組裝間隙不宜過大，焊接電流選擇要適當，不宜過大；當熔池溫度過高過大時應滅弧，待熔池溫度稍下降后再引弧焊接。liangr@9

）弧坑（

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）產生原因是指焊縫收尾處產生的下陷。產生的原因主要是熄弧時沒有再次引弧把其填滿，或因電流過大，埋弧焊時沒有分兩步按下“停止”按鈕。（

2

）防止措施手工焊時收弧時焊條需在熔池處作短時間停留或作幾次點焊，使足夠的填充金屬填滿熔池；薄壁管焊接時要正確選擇焊接電流；自動焊時要分二步按“停止”按鈕，即先停止送絲后切斷電源。liangr@10）電弧擦傷由于焊條或焊鉗不慎與工件接觸，或地線與工件接觸不良，引起電弧，而使工件表而留下的傷痕。電弧擦傷一般不被人們注意，但是它的危害極大；由于電弧擦傷處快速冷卻，便度很高，有脆化作用。在易淬火鋼和低溫鋼中，可能成為發生脆性破壞的起源點；不銹鋼有電弧擦傷，會降低耐腐蝕性能。所以，在施焊過程中，不得在坡口以外的地方引弧，管件與地線接觸一定要良好，發現電弧擦傷，必須打磨，并視深度予以補焊。liangr@11

）焊縫尺寸不符要求包括焊縫成型粗劣、焊縫高低不平、焊縫加強高低差超過標準。（

l

）產生原因由于坡口角度不當或裝配間隙不均勻、焊接規范選擇不當、運條速度、焊條角度不當或操作不熟練所引起。（

2

）防止措施口角度要合適，裝配間隙要均勻，選擇正確的焊接規范，手工焊時焊工要熟練掌握運條，焊接速度，焊條角度，才能獲得均勻美觀訊外觀成型。liangr@12）夾鎢手工鎢極氬弧焊中，用接觸引弧或因鎢極強烈的發熱，端部熔化、蒸發，而使鎢過渡到焊縫并殘留在焊縫內而形成夾鎢。（1）產生原因當焊接電流過大超過極限電流值或鎢極直徑太小，使鎢極強烈地蒸發，端部熔化；氬氣保護不良引起鎢極燒損；焊接時，鎢極觸及熔池或焊絲而產生飛濺等，都會引起焊縫夾鎢。（

2

）防止措施應根據工件厚度相應選擇焊接電流和鎢棒直徑；使用符合標準要求純度的氬氣；施焊時，盡量采用高頻引弧，接觸引弧時速度要快，不影響操作的情況下，盡量采用短弧，增加保護效果；操作要仔細，避免鎢極觸及熔池和焊絲，并按時修磨鎢棒端部。liangr@2.3.2焊縫缺陷的返修由于焊接缺陷存在于焊縫，容易產生應力集中，縮短使用壽命，造成脆性斷裂。因此，對超過標準的缺陷，必須進行返修。對于管道的焊縫缺陷，通常采用打磨和碳弧氣刨清除。然后進行手工補焊，其返修操作要點如下：（1）根據檢驗結果（射線探傷），分析原因，確定性質，并按原焊接工藝制定詳細的返修工藝，并由考試合格且具有合格項目的比較有經驗的焊工進行返修。（2）根據檢驗部門的返修通知單和X光片（或缺陷位置和尺寸圖），由焊接檢驗員、焊工和探傷人員協同工作，確定返修部位，對厚壁管，應用超聲波核實定位正確性和缺陷深度，最后確定清除缺陷的起刨面及深度，減小返修的盲目性。liangr@(3）采用碳弧氣刨分層刨槽時，在將要刨至缺陷深度時，應邊刨邊檢查，直至確實證明缺陷已被清除，用砂輪機修磨后，就可進行焊接。對無法確定缺陷是否被清除時，可再用射線探傷，驗證缺陷清除與否，如沒有清除，繼續用碳弧氣刨清理。避免補焊好后，經拍片發現，因沒有把缺陷清除而增加返修次數。這樣不但能節省工時和材料，又控制返修次數，從而保證了焊接質量。(4）必要時，在氣刨前采用與管道焊接相同的溫度預熱。碳弧氣刨清槽后，打磨的焊道必須由淺到深，刨槽應有一定坡度和適當角度，刨槽面呈V型（或U型），以利補焊。刨槽內的氧化鐵滲碳層，返修兩側10～15mm，范圍內的油污、銹、泥等應全部打磨干凈，刨槽長度不應小于100mm。焊接時，采用多層多道焊，小電流、不擺動焊法。liangr@(5）裂紋、未焊透等線狀缺陷返修，清除缺陷時應特別注意觀察。在打磨時，用著色試驗分層檢查邊磨邊著色，直至缺陷全部消除。對需要預熱的合金鋼管道焊接時，應采用電加熱器進行預熱，由熱電偶測溫和控溫，控制層間溫度。(6）嚴格控制層間溫度，注意起弧、收弧質量，每道起弧、收弧處應錯開。補焊應力求－次焊完，如果一次不能完成，至少應焊滿壁厚的一半，當補焊長度超過500mm時，應采用分段焊接，并嚴格控制焊接線能量。(7）返修完成后，對不需進行熱處理的管道，必要時進行消氫處理，加熱溫度為250～350℃，保溫時間不少于lh；對要求進行熱處理的管道，焊后應采用原熱處理工藝要求進行熱處理。liangr@（8）返修部位的焊縫必須修磨，使焊縫外形打磨與原焊縫寬度、高度基本一致，并按原焊縫的探傷要求進行嚴格檢驗，如發現不允許缺陷，應重新修補，補焊次數不宜超過

2次。（9）要求焊后熱處理的管道，應在熱處理前進行返修，若在熱處理后返修，則返修后應重新進行熱處理。liangr@第三節

在用壓力管道事故分析liangr@3.1壓力管道破壞事故分析壓力管道與壓力容器一樣，其破壞事故可能會引起災難性的后果。隨著壓力管道管理工作的不斷強化，逐步嚴格控制制造和安裝質量，加強役前檢驗、使用管理和定期檢驗、壓力管道的安全可靠性會不斷提高。對壓力管道破壞事故做認真的調查分析，找出確切的事故原因，其目的就是要逐步摸清和掌握管道安全運行的規律和科學管理的方法，從事故中找尋設計、材料、制造、安裝、運行和檢驗等各方面的經驗教訓，以期提高管理的技術水平。管道的事故原因往往是多方面的，常常是多種不安全隱患和因素交叉在一起，促成了事故的發生。對事故的技術分析就是要找出這些不安全因素和它們之間的影響和關系，從不同的角度提出預防事故的措施。管道發生的破壞事故無論大小，都要組織有關人員進行調查與處理，必要時組織有關專家調查分析，最后寫出技術報告，并上報質量技術監督行政部門。1）事故現場處理①現場緊急處理②現場保護與記錄（攝像、斷口的保護）③收集并保存原始操作記錄④事故現場調查（管道檢查與測量、安全保護情況）⑤事故過程調查⑥事故歷史情況調查（制造安裝、運行）2）技術檢驗與鑒定①材料檢驗（化學成分、機械性能、金相組織）liangr@②斷口分析（宏觀、顯微、化學）3）事故綜合分析事故綜合分析的目的是最終對事故的過程、性質、破壞型式及性態、事故的原因提出科學的結論。綜合分析的基礎和依據是事故調查及技術鑒定，調查及技術鑒定的資料須經仔細分析研究、去偽存真、由表及里，才能最終準確判斷事故發展過程及失效之原因。最后，還要根據理化機制分析的結論進行管理機制的分析，提出改進建議和采取的相應措施。（l）破壞程度及爆炸性質①管道破壞程度：管道事故的破壞程度可分為鼓脹、泄漏、爆裂與爆炸四種等級。liangr@②破壞的性質：工作壓力下的破斷超壓破斷化學爆炸及二次爆炸破斷(2

）破壞型式的確定壓力管道破壞型式是指宏觀性態（韌性或脆性）或微觀機理（微孔聚集、解理、疲勞、腐蝕、蠕變等），習慣上可以分為以下五種基本的破壞型式，即韌性破斷、脆性破斷、疲勞破斷、腐蝕破斷和蠕變破斷，要鑒別管道的破斷型式，除了運行操作的因素之外，主要是根據破斷后管道的形貌、性態斷口分析、材料分析、金相分析等各種技術分析的結果做綜合鑒別。liangr@(3

）事故原因的確定通過以上調查、技術檢驗與鑒定、綜合分析，便可比較方便地確定事故的原因了。通?？蓪⑹鹿试蚍譃樗念?；設計、安裝檢修、運行管理、安全保護裝置。①設計原因設計方面的原因有設計選材不當，如低溫條件下選材不當、腐蝕條件下選材不當、高溫條件下選材不當，以至引起管道在壽命周期內破斷。曲于結構設計不當致管道局部應力集中過大、管道柔性不足、固定方法不當、振動及溫度補償吸收能力不足，在交變載荷作用下過早疲勞破壞。或因管道工藝設計缺陷，致有關介質互竄，達到一定比例后引發事故。liangr@②安裝檢修原因安裝檢修原因在管道事故中占有一定的比例。安裝施工中因焊接工藝不當，如焊條、焊絲選用不當，焊條焊劑未按要求洪干與保存，焊接加熱、冷卻、保溫不當造成焊接裂紋；焊后熱處理工藝不當造成殘余應力導致開裂；焊接中咬邊、錯邊、未焊透等形成局部應力集中；焊接過程中產生的夾渣、氣孔、弓｛弧坑、焊瘤、過大余高等焊接質量低劣；代材不符合要求、誤用錯用管材等都有可能導致破壞事故的發生。liangr@③運行管理原因包括因超溫、超壓運行操作使管道最大應力超過強度極限；閥門等的誤操作使流量、溫度、壓力失控；物料互竄導致達到混合爆炸極限；檢修前后未對管道系統進行置換、采用非惰性氣體置換、置換不徹底；操作人員違反工藝紀律、巡檢制度不執行、巡檢項目內容不落實；不及時查找隱患、缺陷整改不及時；在役管道定期檢驗制度貫徹不力等，都是運行管理不當，最終導致管道事故的發生。liangr@④安全保護裝置原因包括管道系統未按要求設置安全閥、爆破片、壓力表等安全保護裝置；安全保護裝置設計排放能力過小；未按規定要求實施定期檢修或校驗；爆破片材料使用狀態不對、選材不當、精度不夠；安全保護裝置管理不善、鉛封破碎、不能起到可靠的安全保護作用。當確定這一類原因時，均應對安全保護裝置作技術檢驗與鑒定，然后才能作出結論。在綜合分析之后，應明確指出事故原因是上述四類中的哪一類。liangr@3.2事故分析實例這里僅舉出一些壓力管道事故例子,從技術分析的角度,來反映事故分析的方法。例1汽油管道破斷(1)事故概況1988

年8月。 XX石油二廠重整裝置一段汽油管線發生了破斷著火事故。該管道使用不足4年，正常操作壓力為0.

6MPa

，操作溫度200℃，介質是半成品焦化汽油。管道原為意大利產品，

1966

年安裝，規格為 168X7mm，84年改造時換了部分 159X5、20鋼的國產管，爆破發生在新換的國產管上。爆破管段長370mm，破口呈縱向裂紋，炸開的裂紋擴展至兩頭焊口的熱影響區，并轉為橫向斷開，張開成一塊沿圓周展開的平板（

370mmX500mm）。liangr@(2

）原因分析①宏觀檢查：爆破管段已很薄，上面布滿了分布均勻的麻坑，坑深為0.7～0.75mm，坑徑在1.5～4mm之間，坑邊緣處壁厚1.6mm，坑中央壁厚僅0.8mm，彎頭及直管均受明顯腐蝕。但舊管和法蘭內壁腐蝕比新管輕得多。②理化檢驗化學成分分析：分析結果見表，數據顯示新管的含碳量偏高。liangr@金相分析：意大利舊管金相紐織為鐵素體加珠光體，晶粒度為4～5級，硬度136HB，國產破裂管段為鐵素體加珠光體，晶粒度較細，部分珠光體呈網狀，晶粒度8級，硬度為110HB。電鏡檢查：分別取法蘭和爆裂管段的縱向斷口和橫向斷口，在掃描電鏡下檢查，發現兩種材料破斷性態不同，舊管呈解理機制，而新管多韌窩，并且管中含MnS夾渣較多。liangr@腐蝕產物分析：取爆裂管、直管及法蘭上的腐蝕產物作X光能譜和結構分析，結果表明，管內壁均含有硫的成分，表現為

Fe7

S8、Fe9S8、FeS等形式，此外還有Fe3O4、

Fe2O3

等，表明管內壁被氧化。其他還有Si、Ca、Ti、Mn等成分。介質焦化汽油含硫量高，導致管壁腐蝕減薄嚴重，由于新、舊管材料不同，腐蝕速度不同，舊管是陰極得到了保護，新管是陽極，加速了腐蝕。新、舊管在介質中存在電解質的情況下形成了電化學腐蝕。新管含碳量高，非金屬雜質較多，易形成顯微空洞和韌窩。針狀鐵素體和網狀組織抗腐蝕性差。liangr@(3

）結論①新管經腐蝕后實際壁厚已小于計算的允許最小壁厚值，是爆裂的直接原因。②焦化汽油介質含硫量高，腐蝕性強，是腐蝕減薄和爆裂的客觀原因。③新、舊管材料不同，形成電化學腐蝕，舊管作為陰極得到保護，新管作為陽極受腐蝕，這是新管爆裂的根本原因。④爆裂的直管段處于90°彎頭的下方，介質經彎頭進入直管段時產生很大的渦流，對管壁沖蝕嚴重，這是新管爆裂的重要原因。liangr@例2供熱管爆炸（

l

）事故概況1990年5月，XX石化總廠睛綸廠連續兩次發生兩次供熱管突然爆炸事故。爆炸發生在 529X8mm管道彎管固定架附近的管子環焊縫處，管材為C3（平爐特類碳素鋼）。斷口平整，整個環焊縫沿壁厚有1/3～1/2沒焊透（見圖)，在環焊縫斷口上還發現有一長200mm，深3～4mm的半橢圓形裂紋。（

2

）原因分析①管材成分分析：分別取A、B兩管段作成分分析，分析結果及規定標準成分如表所示。liangr@②金相檢查：管材金相組織經檢查屬于正常的鐵素體加珠光體組織，晶粒比較細?。?-8級），焊縫金屬表面組織較粗大，有較多的板條狀先共析鐵素體組織，由于該組織的存在而使晶界弱化，裂紋易在先共析鐵素體內生成和擴展，從而使焊接接頭的塑性與韌性下降。熱影響區組織也較粗大，先共析鐵素體沿一次結晶晶界呈網狀分布，這種組織同樣能使塑性降低而脆性增加。以上組織的存在為環焊縫呈脆性破斷提供了條件。liangr@③斷口分析A、B兩管段的斷口上分別有一條長200～250mm、深3～4mm的半橢圓裂紋。在掃描電鏡上觀察，可明顯辨別出沿管子環向從內到外有間距相等的條紋并伴隨裂紋存在，條紋間距比較大，條數也不多，符合低周、高應力、大應變疲勞裂紋特征。A、B兩管每年停車大修一次，要經歷一次降溫降壓到升溫升壓的過程，這一過程造成的壓力波動大大超過運行中的壓力波動，因而形成了高應力、大應變、低周次疲勞損傷。此外，檢查時發現管內存有1/2～2/3的冷凝水，當系統送蒸汽時產生液擊，造成極具破壞的沖擊力，這也是產生低周疲勞的原因。經仔細分析，疲勞條紋的個數與檢修次數大體