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焊接质量通病防治措施

前 言

为了全面实现漕泾工程关于达标创优的质量目标和浙江火电项目经理部全面创建工程精品的质量规划，力求在提高现有安装质量的前提下追求质量精品，确保漕泾工程的可靠度和可信度，努力实现品牌建设的战略目标，在安装过程中防治质量通病的发生，特制定以下措施：

l. 范围和适用领域
本措施适用于上海漕泾电厂 项目。
2．引用标准
2.1 ISO9000系列标准。
2.2 DL438-2000火力发电厂金属技术监督规程。
2.3《火电建设施工质量检验及评定标准》（焊接篇）。
2.4 DLT752－2001火力发电厂异种钢焊接技术规程。
2.5 DL869-2004火力发电厂焊接技术规程。
2.6制造厂和设计院技术文件的要求。
3．质量保证基本要求
3.1队伍选择：
3.1.1 资格：具备建筑或安装工程三级及以上的施工企业，并具备有焊接工程安装的经验。
3.1.2 技术能力考核：
焊工经过培训，已经竣工的工程项目被评为优良等级。
3.1.3 同类型工程调查：
应对已完工程进行外观检查，并听取用户意见，证明该队伍焊接质量良好。
3.2 人员组织：
3.2.1 人员：
工长应具备工龄5年以上，并施工过同类工程3个以上，焊接人员中技工应占50％以上。
3.2.2 组织：班组、工地、公司（工程处）质量组织健全，配有专业质检人员。需方应参与重点项目的检查。
3.2.3 考核：队伍质量应按《施工队伍资质考核记录表》考核合格。
上述工作由供方焊接班组组织，必要时在质量控制部参加下进行。
3.3 质量方针、目标：
3.3.1 质量方针：
科学管理、规范施工、精益求精、提供顾客满意的产品。
3.3.2 质量目标：
优化管理体系、创建优质工程、保证顾客满意，使受监焊口无损探伤检验率100%；受监焊口一次合格率≥98%，且焊缝美观；钛管封口焊着色检查合格率达100%。
3.3.3 实现方针、目标的措施：
3.3.1 一般按表 1要求进行工序质量过程控制，该控制应列入双方过程控制计划中。
表1：施工过程控制策划表
3.3.3.2 按本程序的要求进行质量监督活动。
3.4 为消除焊接质量通病施工作业的主要要求:
3.4.1防治焊接质量通病要求做好一下控制
3.4.1.1气孔的控制
（1） 按国家标准要求，加强施工环境控制，现场建立合理的施工清洁区。
（2） 按焊接施工方案要求进行坡口清理，严格控制坡口两侧的清洁度。
（3） 加强焊工基本技能的培训，控制焊接电弧的合适长度。
（4） 严禁管内有穿堂风，采取端部封堵等措施。
（5） 加强现场通风条件，控制空气潮湿度小于等于90%。
（6） 采用低氢型焊条。
（7） 控制氩气纯度大于等于99.99%。
（8） 选择设备性能稳定的电焊机且标定合格。
（9） 按工艺评定要求，控制氩气流量，避免出现紊流。
（10）焊材的烘焙控制
a、焊条的烘干规范、焊干温度和保温时间，严格按焊条生产厂家推荐的烘干规范或有关的技术规范要求进行。国外焊材的烘干规范，按所提供的焊材质保书或有关技术规范要求进行烘干。
b、焊条烘干时，应缓慢升温、保温、缓慢降温，严禁将需烘干的焊条直接放入已升至高温的烘箱内，或者将烘至高温的焊条从高温炉中突然取出冷却，以防止焊条药皮因骤冷或骤热面产生开裂或脱落现象。
c、同一烘干箱每次只能装入同种烘干规范的焊条进行烘干，对烘干规范相同，但批号、牌号或规格不同的焊条，堆放时必须有一定的物理间隔，且焊条堆放不宜过高（一般为1~3层），以保证焊条烘干均匀。
d、烘干后的焊条，应贮放在温度为100~120℃的恒温保温箱内，随用随取。
e、（11）8m/s2m/s，雨天施工时，做好防雨措施3..4.1.2 夹渣的控制
（1） 加强焊工基本技能的培训，控制铁水与熔渣分离。
（2） 按焊接工艺数据单要求，控制焊接电流。
（3） 加强焊接过程的层道清理。
（4） 使用合适规格的焊条。
（5） 焊接接地线应该在工件中合理接地，控制电弧偏吹。
3.4.1.3 未熔合的控制
（1） 加强焊工基本技能的培训，消除根部未熔合缺陷产生。
（2） 注意层间修整，避免出现沟槽及运条不当而导致未熔合。
（3） 严格按WPS要求，采用合理的焊接电流。
（4） 正确处理钨棒的打磨角度和焊接停留时间。
3..4.1. 未焊透的控制
（1） 加强坡口质量检查，控制合理的钝边量。
（2） 加强装配质量检查，严把装配质量关，控制合理的错边量。
（3） 加强标准培训及伪缺陷在结构的模拟检验，避免内部缺陷的错判。
（4） 加强焊工基本技能的培训。
（5） 按焊接工艺数据单要求采用合理的焊接电流。
（6） 使用合适规格的焊材。
（7） 正确处理钨棒的打磨角度。
3..4.1.5 （1） 加强原材料的验收质量，控制两部件的壁厚差达到标准要求。
（2） 加强质量检验人员在现场对装配质量的检查，严把装配质量关，控制合理的错边量。
（3） 加强焊工自检和质检员专检工作，按要求进行点焊，达不到要求有权拒焊，确保装配质量。
（4） 加强图纸的审查，避免设计在设备、阀门与管道尺寸接口存在问题。
3..4.1.6咬边的控制
（1）加强焊接标准和评定缺陷标准的学习，正确判断咬边的深度和长度。
（2）加强焊工基本技能培训。
（3）严格按焊接工艺数据单要求，正确选择焊接电流。
（4）加强焊工的自检和质检员专检工作，正确处理咬边缺陷。
3.4.1.7夹钨的控制
（1）加强焊工基本技能的培训。
（2）正确处理钨棒的打磨角度。
（3）选择质量好的钨棒做电极。
3.4.1.8.裂纹缺陷的预防措施
（1）选用碱性低氢型焊条。焊条使用前要进行烘干，如焊条受潮，在焊接过程中水分在高温下会分解出氢溶入钢材中。焊条的烘干温度为350-400℃，恒温2小时，然后放于温度保持在100-120℃保温筒内，随用随取。
（2）焊前预热。被焊工件各部位温差越大,焊缝冷却速度越快,则焊接接头的残余应力越大，预热既能减小工件各部位的温差，又能缓慢冷却速度，是降低焊接接头残余应力的有力措施之一。
（3）选择合理的焊接顺序和焊接参数，减小焊接应力和变形。密封填块与管子间的左右间隙应尽量保证均匀，防止焊件左右焊缝温度偏差过大，引起应力，密封焊接时，电流不宜过大，焊缝不宜过厚，焊接速度应稍快，以控制熔池温度，减小焊接应力和变形；
（4）焊后热处理是消除工件残余应力的有效方法，同时利用高温也可将氢从钢材中扩散逸出，减少钢材中的氢浓度，如不做热处理，焊后至少应将焊件加热至350℃或进行保温、缓冷的后热处理。
（5）新型耐热钢特点及焊接质量问题
a、焊接冷裂纹 新型耐热钢T/P91、T/P92、T/P122 、T/P23等它们的C、S、P等元素含量低、纯净度高，其焊态低碳马氏体仍具有一定的塑性，焊接冷裂纹倾向大为降低， T/P91、T/P92、T/P122钢防止冷裂纹所需的最低予热温度均低于P22钢。但是，它们终久还是有一定的焊接冷裂纹倾向的，焊接时必须相应地采取一些必预防措施，如需要一定的予热及层间温度等，根据国内外有关研究单位的试验结果及制造安装单位的实践经验，预热及层间温度宜控制在200~300 ℃范围内，钨极氩弧打底时可适当降低至150~200℃。
焊缝韧性
与母材不同，焊缝金属在其熔敷成型及冷却过程中，不可能取得控制轧制和形变热处理的机会，其中的Nb和V元素也不具备形成碳（氮）化合物以极细微颗粒弥散析出以促使焊缝晶粒细化的条件，大部分仍固溶在焊缝金属中，通过固溶强化反而降低焊缝韧性。因此，对于T/P91、T/P92、T/ P122钢，焊缝金属的冲击韧性总是低于母材的。从韧性角度看，焊缝是整个焊接接头的薄弱部位。
①、 焊接方法的影响
常用的几种焊接方法，GMAW焊缝，由于比较纯净，含氧量低，冲击韧性较高，SAW及SMAW焊缝则较低，远低于母材的韧性。
②、焊缝的韧性除上述与焊接方法有关外，还与焊接材料有关。鉴于焊缝金属溶敷成型条件与钢材治炼轧制完全不同，焊接材料熔焊金属的成份与母材是不尽相同的。为了提高焊缝的韧性，各国焊材制造厂做了大量的工作，除尽量控制P、S、N、O、H杂质及气体含量外，与母材相比普遍作了如下调整:
▲ Nb的含量取0.04~0.08%左右，低于母材0.06~0.1%的水平。这样调整既不降低焊缝的抗蠕变性能，也可限制由于其固溶强化造成对焊缝韧性的降低。
▲适当加Ni，一般控制在0.1~1.0%之间，Ni能降低材料的AC1温度，从而提高材料的回火反应程度。Ni还能降低δ铁素体形成的敏感性，而δ铁素体的存在对焊缝韧性是不利的。但Ni含量不应过高（如﹥1%），否则焊缝的AC1下降得太多，可能低于焊后热处理的温度，这将导致热处理冷却后产生新的未回火马氏体。
▲锰适当地比母材高一些，以促进焊缝脱氧，但Mn+Ni≯1.5%，以免焊缝经热处理后重新形成马氏体。
▲适当降低硅含量，如使其低于0.30%，以防止δ铁素体形成。
从以上分析可知，选用一种既保证常温和高温强度，塑性和韧性又好，并且含氢量低，操作性能好的焊接材料是十分重要的。
③预热及层间温度、焊接线能量的影响
实践经验证明：P91蒸汽管道采用高的预热及层间温度，大线能量（250~350℃，60KJ/cm）时的焊缝冲击韧性仅为3.9~19.5J/cm2,金相组织晶粒粗大，存在魏氏体及网状晶界。后来他们降低预热及层间温度，减小线能量（220~250℃，25KJ/cm），焊缝冲击韧性就达到了“焊规”的要求。焊接T/P91、T/P92、T/P122钢均要求在保证不产生焊接冷裂缝的基础上，避免采用过高的预热温度，严格控制层间温度及焊接线能量，以免焊缝冷却太慢，产生铁素体，严重降低焊缝韧性。
控制焊接线能量，在熔化良好的条件下不要采用过大的焊接电流，对厚壁管要求采用多层多道焊，焊层不应太厚，以便后焊道对前焊道产生良好的“回火”效应，一些单位的焊接工艺试验结果和实践经验表明，焊道厚度宜控制在2.5～3mm以下。
④焊后热处理规范的影响
不允许焊后立即升温进行回火，因为在焊接过程中奥氏体并末完全转变成马氏体，热处理后根据其冷却速度又会形成马氏体或铁素体加碳化物。
除小径薄壁管外，也不允许冷却至室温后再升温进行热处理以防产生冷裂纹。要求焊后冷却至Mf点以下，即80~100℃，保温1h，待马氏体完全转变后立即升温进行回火。
回火温度及恒温时间，综合国内外有关研究机构的试验结果及制造、安装单位的实践经验，焊后热处理规范以750~770℃，恒温时间4h以上（小径薄壁管可只恒温1h）为宜。要注意的是，焊接材料的成分与母材不尽相同，为提高焊缝金属的冲击韧性加了些镍，并对有关元素的含量作了调整，但各制造厂所提供的同一型号的焊接材料成分是有区别的，熔焊金属的AC1温度也可能不同，采购焊材时应向供方了解制造厂推荐的焊后热处理温度和恒温时间。
c、 时效倾向
T/P91、T/P92、T/P122钢都具有较明显的时效倾向。时效倾向发生在500—650℃的温度范围内，这正是这些钢材的工作温度。可以看到3000h时效后其韧性下降了许多，P92钢的冲击功从时效前的220J左右降到70J左右；P122钢从时效前的80J降到了40J以下，但在3000h以后冲击功下降的倾向就不明显了。时效过程中，Cr、W、Mo等合金元素与Fe、Mn、Si形成金属间化合物“Laves相”，导致韧性恶化。
d、热影响区软化及IV型裂纹
通过热处理强化的铁素体钢，由于低于临介温度的过回火作用和在临界温度范围内微观结构的变化，在HAZ外端的硬度会下降，在对焊接接头进行持久强度试验时，往往断在这个部位，该部位称作软化带。焊接接头软化带的高温持久强度与母材同一温度的持久强度的比值称作热强系数。热强系数的大小与材料有关，也与试验温度及试验时间有关。合金成分愈复杂的钢，热强系数愈低。试验温度愈高，试验时间愈长，热强系数愈低。
铁素体热强钢在高温长期运行中，往往在焊接接头的软化区发现裂纹，称作Ⅳ型裂缝。为了控制Ⅳ型裂缝，焊接时 在保证焊接熔化良好，不产生焊接冷裂纹的基础上，应尽量不采用过高的预热及层间温度，不采用过大的焊接线能量，采取多层多道焊并避免过厚的焊道，努力使热影区软化带变得窄一些，缩小其影响。
（2）对本工程焊接P91、P92钢焊接工艺措施
P91、P92钢焊前应和焊后应进行焊接热处理，焊接热处理循环曲线如图1，预热、焊后热处理的加热及测温应符合DL/T819《火力发电厂焊接热处理技术规程》的要求。
温度
760±10℃
＞4h

200~250℃ 300℃
150～200℃ 80～100℃
＞1h
时间（h）
图1 焊接热处理热循环曲线图
*小径薄壁管焊接接头允许冷至室温。
**小径薄壁管焊接接头可按每毫米5分钟计标，且不小于1h。
b、采取小线能量及多层多道焊,并且盖面层焊退火焊道。线能量控制在20KJ/cm以内，焊道宽度不超过焊条直径的4倍，焊道厚度不超过焊条直径。
c、电焊条、焊剂一定要烘干，并做好保温、发放、回收、贮存等管理工作。
d、当焊接接头不能及时进行热处理时，应于焊后立即做加热温度为350℃，恒温1h的后热处理。
e、遇异种钢焊接时，应按“焊规”正确选择好焊接材料，并正确确定预热温度、层间温度以及焊后热处理温度和恒温时间。
f、遇不同外径、或不同内径、不同壁厚钢管及管件焊接时，应按“焊规”要求进行处理，使焊缝与两侧母材之间圆滑过渡。
通过采用以上控制措施，焊接工程可以实现从施工管理、技术管理、质量管理的全方位控制，减少或杜绝焊接质量通病的出现。
3.4.2焊接施工总平面布置
3.4.3.1焊接必须具有足够的工作场地。
3.4.3.2必须具备合格的工作环境。
3.4.3.3焊工使用电源、焊机应合理供应。
3.5 为消除焊接质量通病施工准备的质量：
3.5.1焊接作业指导书经审批，并按程序进行了技术交底。
3.5.2施工图纸按程序进行了审核。
3.5.3 焊工工作地点具备足够场地。
3.6.4 施工工作地点照明应良好，应有防雨防风措施。
3.7 施工中消除焊接质量通病的措施
3.7.1机务类焊接质量通病及防治
3.7.1.1设备泄漏通病
3.7.1.2、阀门泄漏通病
阀门因焊接引起的
3.7.2管道类焊接质量通病及防治
3.7.2.1管道内锈浊、重皮、积尘土、焊渣通病防治措施
防治措施：
（1）汽、水、油管道清洁度控制

支吊架焊接质量通病
支吊架部件安装控制
(1) 拉杆平直、无弯曲，螺纹无断齿、毛刺等缺陷，与螺母配合良好；
(2) 滑动板光滑无毛刺，相互间平行吻合；
(3) 导向板与底板垂直，每对导向板相互平行，间隙符合要求；
(4) 抱箍支座及垫板等圆弧段平滑吻合，无凹凸现象；
(5) 孔眼与拉杆间隙小于等于2~3mm；
(6) 弹簧套筒及弹簧盒平整，内外壁光滑，上下套筒配合良好，弹簧外观与几何尺寸符合要求。
(7)小型型钢的切割应采用切割机切割,焊接部件有坡口，完成后敲除氧化皮，用磨光机打磨光滑。
(8)支吊架生根结构上孔采用机械钻孔，如无法机械钻孔，所割孔径宜小于所开孔径，然后用电磨打磨，
(9)支吊架的安装，要遵守以下原则：
a、 固定支架生根牢固并与管子接合良好。
b、 滑动支架滑动面洁净，接触良好，热位移偏差符合设计规定。
c、 导向支架支座与导向板两侧间隙均匀，无卡涩现象。
d、 吊架吊杆无弯曲，螺纹完整与螺母配合良好，吊耳灵活，偏装值正确，抱箍与管道吻合良好。
e、恒作用力吊架规格及安装调整符合要求，转动灵活。
f、 所有焊接工作符合《验标》焊接篇，焊接成型良好，无错焊、漏焊，焊后焊缝氧化皮要敲除。
g、 所有活动支架活动部分均应裸露，不应被水泥及保温层敷盖，严禁把弹簧、吊杆、滑动、导向装置的活动部分包在保温层里。
h、 为避免焊接高温影响混凝土与预埋件的连接强度，在预埋件上焊接辅助钢结构时，采用小规范焊接工艺，连成可采用间歇焊接工艺。
i、 管道支吊架的定位与设计的偏差值，对水平管道不应超过50mm，对垂直管道不应超过100mm，着力点的定位与设计的偏差值，不应引起根部辅助钢结或承载结构超设计规定的应力水平或偏心受载。
j、 安装过程中严禁把支吊架零部件作为敲打工具使用，特别要保护好有螺纹部件，螺纹部件的连接应涂黑铅粉。
3.7.2.3小管道安装焊接质量通病
防治措施：小管道的安装控制
（1）下料、坡口应采用机械方法，严禁使用热加工法。
（2）管路敷设应整齐、美观、固定牢固，尽量减少弯曲和交叉，不允许有急弯和复杂的弯，成排敷设的管路，其弯曲弧度应保持一致。
（3）成排管路敷设的布置应尽量采用对称形状。
（4）应严格按图施工,不得随意修改管道走向和支吊架型式。
（5）应尽量采用标准弯头和机械弯管，如采用现场弯制，应保证弯曲半径一致，并无明显缺陷。
（6）小管道宜采用全氩焊接方法。
（7）仪表管的膨胀节应采用Ω形，不宜采用U形。
（8）自行布置设计的小管道必须符合《电力建设施工及验收技术规范》管道篇DL5031-94版的要求，小管道安装完成后必须经质量部门验收后给予确认。
3.8 焊接质量检验:
焊接质量检验贯穿在施工整个过程中，必须确保质量检验过程中所用检验方法的合理性、检验仪器的可靠性和检验人员的技术水平。焊后的产品要运用各种检验方法检查接头的致密性、物理性能、力学性能、金属组织、化学成分、抗腐蚀性能、外表尺寸和焊接缺陷。
焊接质量文件的检验
(1)焊接作业指导书和焊接
(2)焊材检验记录、烘烤记录、发放记录。
(3)焊接施工记录。
3.9 不合格项目处理：
重大不合格项目，应由项目质检部门印发不合格通知单，一般项目先行口头通知整改，若无效发书面整改通知单并按有关程序处理。
3.10 焊接质量文件记录：
3.10.l 按相关验收规范及验评标准要求予以完善。
3.10.2 按监理验收细则和施工验收细则要求项目予以完整。
4.质量监督与审核
4.1 质量活动安排和实施：
根据施工情况，由施工工地（段）检查员应组织班组（队）检查员三天组织一次质量活动，检查重点项目，发现程序问题，在每天施工班组站班会中即时提出改正意见，杜绝类似缺陷再次出现。质量监督施工供方质量监督部门应对施工全过程进行监督。
4.2质量审核:
施工供方每半年进行一次质量通病守则的审核，需方根据要求参加提出问题，以利整改。
4.3 管理者评审:
对本措施的质量方针，目标供、需双方每年应各自进行一次评审。
5. 焊接质量验收
5.l 焊接质量验收实行焊工自检、班组、施工单位、监理单位四级验收制度。
5.2 焊接工程验收中，现场验收组应进行现场焊缝抽查，检查后参加工程质量评级和移交。
5.3 工程验收中，质量文件组重点检查焊接作业指导书、焊接施工记录、焊工技术等级考核记录、焊接检验记录、焊材出厂检验记录、焊材材质复验记录、焊材烘烤记录和焊材发放记录，检查项目应参加工程评级和移交。