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测定螺旋钢管焊偏的办法
发布时间:2016-07-24 09:50



焊偏量是指螺旋钢管内外焊道的偏移量,焊偏量过大,使得内外焊道的熔合区减小,严重时会造成层间未焊透及未熔合等缺陷。在油气输送管线工程中,对焊偏量都有明确的技术要求,比如陕京三线及西气东输二线管道工程等要求,内外焊道的焊偏量小于等于3.0mm。在目前国内焊管厂进行的油气输送管螺旋埋弧焊接生产中,一般采用的是多焊丝内外焊接的形式,由于多丝焊接产生的焊道本身并不总是左右完全对称的,且内外焊道的偏移也是不可避免的,所以内外焊道焊偏总是存在的。
 
   国内常用的油气输送管标准,一般为美国石油学会的API SPEC 5L-2007《管线钢管规范》和国标GB/T9711-2011 PSL2《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分:B级钢管》等,其中对于焊偏量都有相应的要求,但是对于焊偏量的判定方法则比较模糊,所以如何对焊偏量进行准确的判断,以便保证焊缝的质量符合相应的标准要求,值得详细探讨。因此,河北友发钢管制造有限公司对工程实际中使用的几种焊偏量测定方法进行比较分析,以便找出最合理的焊偏量测定方法。
一 测定办法
1. 金相法金相法(或酸蚀法)是抛光焊道剖面,显示出内外焊道后,进行焊偏量测量的方法。可见该方法能够直观显现焊道偏移,因而可以方便地进行焊偏量的测量。各个焊管生产厂家实际所使用的金相法焊偏量测量方法,又可以归纳为中心线法、弧顶偏离法和中脊线法三种。
2. 中心线法可以在包含焊道的取样块上,抛光焊道剖面,在光学显微镜下进行焊偏量测量;也可以在平头后的钢管管端使用5%(体积分数)硝酸酒精溶液擦拭包含焊道部位,清晰显示焊道后再进行焊偏量测量。
3. 弧顶偏离法该方法一般在车间焊接后检查岗位或者终检岗位进行,可以在酸蚀后勾划出焊道弧顶轮廓,画出过弧顶的垂直线后进行焊偏量的测量,也可以使用光学显微镜进行焊偏量的测量。
4. 中脊线法该方法是采用测量内外焊道结晶中脊线的距离来测量内外焊道的焊偏量,在双丝或多丝焊接中,中脊线很多时候并不是规则的直线,所以在车间实际测量中该方法应用的较少。
5. X射线法
X射线法是在生产线上在线使用X射线设备及显示或存储设备,直接观察焊偏量的方法。在车间X射线岗位,是以焊道投影的黑度不同来判断焊偏量的,所以基本上也是以焊趾的中心线为依据的,其焊偏量的确定方法与中心线法基本一致。
二 讨论
在螺旋埋弧焊接钢管的焊接生产过程中,内外焊道焊偏总是存在的。由于焊偏的存在,可能造成的结果是内外焊道熔合量过小、未熔合及未焊透等缺陷。由于实际内外焊道的形貌并不是完全左右对称的,所以依据该标准对焊偏量进行测量时,内外焊道中心线的选择不明确。
 
    API SPEC 5L-2007和API SPEC 5L-2004中规定,只要无损检测证实焊缝完全焊透并充分熔合,焊偏(焊缝偏离)不应作为拒收的依据。在API SPEC 5L-2007中对埋弧焊接(SAW)和熔化极气体保护焊与埋弧焊组合焊接(COW)钢管的焊偏量做了如下要求:焊偏量在下述规定范围内且无损检测结果表明焊缝完全焊透和熔合,SAW钢管和COW钢管焊缝的焊偏不应成为拒收的理由;其中对于壁厚t≤20mm(0.8in)的钢管,焊缝最大焊偏量应不超过3mm(0.1in),对于壁厚t>20mm(0.8in)的钢管,焊缝最大焊偏量应不超过4mm(0.16in)。所以API SPEC 5L对于焊偏量的规定,都是基于保证内外焊道充分熔合的基础上。
    中心线法可以保证给出唯一的焊偏量值,但是此焊偏量是以盖面焊的宽度为测定基准,由于焊偏的存在,此方法并不能准确地反映内外焊道熔合部位的实际偏移量。中脊线法基于焊道结晶中线测量焊偏,由于实际焊道的中脊线并不是规则的直线,内外焊道的中脊线通常并不是平行的,因而也难以准确测量焊偏量;弧顶偏离法是在考虑内外焊道充分熔合的基础上进行焊偏量的测量,由于内外焊道的熔合,需要依靠未熔合部分的轮廓延伸勾划内外焊道的弧顶,因而主观性较强,通常难以保证焊偏量测量值的唯一性。
综合以上分析,现在工程实际中进行焊偏量测量的三种金相方法各有优缺点,每种方法都难以准确反映实际焊偏量。2011年7月发布的API SPEC 5L-2007-ADDENDUM 3,对焊偏量的测量作出了定量唯一的规范,此方法的基本点在于,焊偏的规定是基于规范内外焊道熔合部分的偏移量,焊道表面部位可以不予考虑偏移,以达到控制焊偏的目的;由于该方法测量结果唯一,从而消除了不同测量方法引起的争议。
 
     在车间生产线上,以X射线法来测量焊偏量具有在线、无破坏等优点,相比金相法也更快捷、简单。但是X射线法测得的焊偏量与中心线法测得的焊偏量基本一致,故难以充分保证焊接钢管是否符合标准要求,故X射线法可以做为焊偏量测量的辅助方法,可以给焊接岗位和终检岗位提供快速的焊接质量反馈信息。
3 结论
(1)工程实际中常用的3种螺旋埋弧焊接钢管焊偏量金相测量方法,即中心线法、弧顶偏离法和中脊线法各有优缺点,但都难以准确反映内外焊道的实际偏移量;建议采用API SPEC 5L-2007-ADDENDUM 3中的新增补方法,该方法不仅能准确地反映内外焊道的实际偏移量,而且测量结果唯一,因而可以达到控制焊偏的目的。
(2)X射线法测定的焊偏量和中心线法测定的焊偏量基本一致,难以充分保证钢管焊接质量符合标准要求,但具有在线、无损及快捷等优点,故X射线法仅可以做为焊偏量测量的辅助方法。

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