1、燃气钢管焊缝质量检验方法的比选上海燃气设计院孙永康0 序言1 管道焊接接头的检验方法随着天然气在上海的不断发展，钢管在输送燃为确保管道的焊接质量，对管道焊接接头必须气管道中的比例越来越高。钢管与钢管之间连接方按其工作介质、工作压力、钢材的类别和管道等级，式有三种：焊接连接、螺纹连接、法兰连接。其中分别进行各种检验，对燃气管道来说，焊接接头的焊接是应用最广泛的连接方式。所以焊接质量的好常用检验方法下列有： （ 1）外观检查； （ 2）射线探坏直接影响到管道供气的可靠性和安全保障，从以伤；（ 3 ）超声波探伤； （ 4）磁粉探伤； （ 5）渗透探往燃气管道发生安全事故的统计资料表明，焊缝是伤等，下
2、面分别对上述检验方法进行简单介绍和比管道发生燃气泄漏的主要部位之一。我国对管道焊较。接工艺评定以及焊接质量已经颁布了相应的标准和验收规范。但是在燃气管道的设计和施工中，对焊1.1 外观检查接接头（焊缝）不同检验方法之间的关系以及选用外观检查是利用肉眼、量具或放大镜检查焊缝常常会产生模糊，本文从焊接接头检验各种方法的的外形尺寸和表面缺陷的检查方法。它是一种最简原理介绍入手，阐明各种检验方法的优缺点和不同单，当又是不可缺少的检查手段。按照CJJ33 89适用范围，并依据目前的燃气施工验收规范和石油城镇燃气输配工程施工及验收规范规定，管道部输气管道施工验收规范，结合上海的实际情况，焊后必须对焊缝进行
3、外观检验。检查前应将妨碍检针不同的设计条件提出不同的检验方法和要求，供查渣皮、飞溅物清理干净。外观检验应在其他检验燃气管道工程设计和施工参考。之前进行。焊缝外观质量分级标准详见表1。表 1 焊缝外观质量分级标准检验质量分级项目缺陷名称裂纹不允许焊每 50mm焊缝长度内允许直径0.3每 50mm焊缝长度内允许直径 0.4 ，表面气孔不允许，且 2mm的气孔 2 个孔间距 6缝且 3mm的气孔 2 个孔间距 6 倍孔径倍孔径外表面夹渣不允许深 0.1 ，长 0.3 ，且 10mm深 0.2 ，长 0.5 , 且 20mm 0.05 , 且 0.5mm连续长度0.1 且 1mm咬边不允许100m,且
4、焊缝两侧咬边总长10%长度不限观不加垫单面焊允许值 0.15 , 且0.2 , 且 2.0mm质未焊透不允许1.5mm,缺陷总长在 6焊缝长度每 100mm焊缝内缺陷总长 25mm内不超过量 0.2+0.02 0.2+0.02 0.2+0.04分根部收缩不允许且 0.5mm且 1mm且 2mm级长度不限角焊缝 0.3+0.05 , 且 1mm,每 100mm0.3+0.05 , 且 2mm,每 100mm焊缝不允许标厚度不足焊缝长度内缺陷总长度 25mm长度内缺陷总长度 25mm角焊缝焊差值 1+0.1a 2+0.15a 2+0.2a准脚不对称余高 1+0.1b, 且最大为 3mm1+0.20
5、b, 且最大为 5mm注： a设计焊缝厚度， b 焊缝宽度，母材厚度除注明角焊缝缺陷外，其余均为对接、角焊缝通用。当咬边经磨削修整并平滑过渡时，可按焊缝一侧较薄母材最小允许厚度值评定。1.2射线探伤射线探伤是利用X 射线、射线和其它高能射线对受检部位进行透照的一种探伤方法。这些射分级中规定，根据缺陷的性质和数量，焊缝质量线都具有穿透金属并对照像底片感光的能力。当射分为四级： I 级焊缝内应无裂纹、未熔化、未焊透和线、工件和胶片如图1 布置时，射线就穿透工件，条状夹液；级焊缝内应无裂纹、未熔合、未焊透；照射到底片上。由于射线射线透过金属会产生衰减，级焊缝内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板工件的
6、厚度差或组织结构的不同，射线的衰减程度的单面焊中的未焊透，不加垫板的单面焊中的未焊亦有差异，对底片就产生不同程度的感光。如焊缝透允许长度按表 10条状夹渣长度的级评定；焊缝内部存在各种形状的缺陷，则由于截面的减少或组缺陷超过级者为级。织结构的不连续性而使底片上显现黑度深浅不同的长宽比小于或等于3 的缺陷定义为圆形缺陷，影像。从中可辨认出焊缝的轮廓，缺陷的形状和大圆形缺陷的分级如表2 所示：小。图 2 表示出带陷的焊接接头X 射线探伤底片上长宽比大于 3的夹渣定义为条状夹渣，条状夹典型的图象。渣的分级如表 3 所示：GB 3323 97钢熔化对接接头射线照相和质量图 1 X射线透照探伤法图 2焊
7、接缺陷在X 射线照相底片上的影像1- 胶片 2、 3- 内部缺陷 4-焊缝5-X射线 6-X 射线管表 2圆形缺陷的分级母材评 定区10 1010 2010 30厚1010151525255050100100质 量等级度12345636912151861218243036缺陷点数大于级者注：评定区尺寸和母材厚度单位均为mm。表 3条状夹渣的分级质量等级单个条状夹渣长度条状夹渣总长T 12:4在任意直线上，相邻两夹渣间距均不超过6L的任何一组夹12 T 60:(1/3)T渣，其累计长度在12T 焊缝长度内不超过TT 60:20T 9:6在任意直线上，相邻两夹渣间距均不超过3L的任何一组夹9 T
8、45:(2/3)T渣，其累计长度在6T 焊缝长度内不超过TT 45:30大于级者注：表中“ L”为该组夹渣中最长者的长度。当被检焊缝长度小于12T （级）或6T（级）时，可按比例折算。1.3超声波探伤超声波探伤是利用超声波高频（二万赫兹以上）能透过金属材料深处，在界面边缘发生反射的特点来检查焊缝内部缺陷。当超声波束通入焊缝内部遇到缺陷就会发生发射波束，并在荧光屏上形成脉动波形，根据脉动波形可以判断缺陷的位置和大小。GB11345 89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级 中规定，根据质量要求检验等级分为A、B、 C三级，检验的完善程度A 级最低， B 级一般， C级最高， A 级检验难度系数
9、为1， B 级检验难度系数图 3 距离波幅曲线示意图为 56， C 级检验难度系数为10 12。在现行的焊缝超声波探伤标准中，可采用距离在超声波探伤中，对缺陷的判定标准规定如下：1） 发射波不超过评定线的缺陷、反射波幅位波幅曲线进行缺陷的定量。这种曲线是根据所选用的探头、仪器和试块的实测数据绘制的，该曲线于区的非裂纹性缺陷均评为级。2） 最大发射波超过评定线的缺陷，检验者判表示工件的底波和各种缺陷与探测距离之间的相对关系。曲线的具体绘制方法可以参照GB11345 89定为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和中附录 D。曲线图由判废线 RL，定量线 SL 和评定线尺寸如何，均评为级。反射波幅位于EL
10、 组成，定量线与判废线之间称为区，判废线以区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定上为区， 评定线以上至定量线以下为区。如图3为级。3） 最大发射波幅位于区的缺陷，根据缺陷所示。指示长度按照表4 的规定予以评级。表 4区缺陷的等级分类检 验 等 级ABC板厚评定等级mm8 508 3008 300m1/3 ；1/3 ；2/3 ；最小 12最小 10，最大 20最小 10 ，最大 302/3 ；1/2 ；3/4 ；最小 12最小 10，最大 30最小 12 ，最大 503/4 ；2/3 ；最小 20最小 12，最大 50最小 16 ，最大 75超过三级者注： 为坡口加工侧母材板厚，母材板厚不同时，以
11、较薄侧板厚为准。 管座角焊缝为焊缝截面中心线高度。1.4 磁粉探伤则磁粉就会在漏磁场堆集，显示缺陷的位置、大小磁粉探伤法主要用于检查碳钢及低合金钢等磁和形状。性材料焊接接头表面和近表面的缺陷。这种方法的磁粉探伤所能发现的缺陷已具有一定的尺寸。原理是基于钢材焊接接头中的缺陷改变了该部位的因此所发现的缺陷应清除，必要时加以补焊。磁阻，引起了磁力线的密集。当无缺陷的材料被磁化时磁力线均匀地通过材料的横截面。如果材料内存在如图4 所示的缺陷，则缺陷部位的磁阻突然发生变化，使磁力线绕过缺陷而聚集于材料表面，形成了较强的漏磁通。如在材料表面均撒磁性粉末，磁粉探伤原理如图4 所示。于管壁表面的煤油将透过微小
12、孔隙在涂有白垩粉的一面呈现出明显的油斑或条带。为判断焊缝缺陷的位置，应及时观察渗透的位置变化，时间过长将使渗透煤油蔓延而无法判断。检验时间一般为20 分钟左右。图 4 磁粉探伤原理图1.5煤油渗透试验在焊缝的一面涂抹上白垩粉水溶液，待干燥后再在焊缝的另一面涂煤油。由于煤油表面张力小且具有较强的渗透能力，当焊缝存在穿透性缺陷时，涂2 管道焊接接头的检验方法的比较管道焊接接头的检验方法各有优缺点和不同的适用范围，不同检验方法具体比较如表5 所示：表 5管道焊接接头的检验方法的比较序号焊缝检验方法优点缺点检验范围1外观检验简单，直观，费用最低。检验精度不够， 不能精确判定焊检查焊缝外形尺寸和表面缺缝
13、质量。陷。2射线探伤投射灵敏度高、 能永久保存费用高、设备笨重、不能发现发检测焊缝近表面和内部缺陷。记录。裂等一类线性缺陷。适用范围广，灵敏度高，对表面要求高、 不能确定缺陷性质检测出任何部位 （表面、近表人体无害，运用灵活，可立和尺寸、检测精度取决于探伤人3超声波探伤面、内部）缺陷。焊缝厚度必即得出探伤结论，费用较员的经验、 不能保存永久检测记须大于 8mm。低，可检厚度很高。录，不能检验薄壁管焊缝。灵敏度高、速度快，能直观不能检测非铁磁材料， 不能发现4磁粉探伤缺陷、操作方便、设备简单、内部缺陷，表面质量要求高，难检测表面及近表面微小缺陷。费用低。于确定缺陷深度。不受材料限制， 不需专门设
14、不能精确判定焊缝缺陷大小，难5渗透探伤备，操作简单，不受检测焊检查表面及贯穿性缺陷以量化分级。缝厚度限制。3 燃气管道安装焊缝检验方法的选用求焊缝系数为1的焊缝或规定进行100射线照相或或超声波检验的焊缝，其外观质量GB50235 97工业金属管道工程施工及验收规不得低于 GB50236现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范的级焊缝标准；范、 GB50236 98现场设备、工业管道焊接工程一般钢质燃气管道的焊缝外观检验应符合施工及验收规范 、 SY/T 4103-1995 钢质管道焊接GB50236 的级焊缝标准。焊缝的宽度以每及验收、 SY0401 98输油输气管线工程施工验收边超过坡口边
15、缘2mm为宜。规范、 CJJ 33 89城镇燃气输配工程施工及验收（ 2） 渗透试验规范、 GB50251 94输气管道工程设计规范、可采用渗透试验对管道焊缝进行初级试DBJ08 65 97城市天然气管道工程技术规程中验，发现和检查焊缝缺陷对不同压力级制的燃气管道焊缝检验均有明确的规（ 3） 射线和超声波探伤定。综合上述规范条例，结合上海目前人口密集、1） 8MPa以上的高压或超高压燃气管道，所有焊地下管线复杂等实际情况，提出上海燃气管道工程缝 100全周长 X 射线拍片探伤 , 级焊缝合焊缝检验方法和规定：格。对于管道壁厚大于或等于8mm的焊件，（ 1）外管检验可以先对焊缝进行100全周长超
16、声波探伤 ,管道焊后必须对焊缝进行外观检验。工艺要焊缝级合格，然后再对所有焊缝30进行全周长X 射线探伤复检 , 级焊缝合格。2） 中压 A埋地管道（ 0.4MPa P0.2 MPa），燃气管道所有焊缝 100全周长 X 射线拍片探伤 , 级焊缝合格。 对于管道壁厚大于或等于8mm的焊件，可以先对焊缝进行100全周长超声波探伤，级焊缝合格。然后再对所有焊缝 20进行全周长 X 射线探伤复检 , 级焊缝合格。3） 中压 B埋地管道（ 0.2 MPaP 5kPa），燃气管道所有焊缝 20全周长 X 射线拍片探伤 , 级焊缝合格。4） 中压室内管道（ 0.4MPa P 5kPa），燃气管道所有焊缝
17、100全周长 X 射线拍片探伤 , 级焊缝合格。对于管道壁厚大于或等于8mm的焊件，可以先对焊缝进行 100全周长超声波探伤，级焊缝合格。然后再对所有焊缝 30进行全周长 X 射线探伤复检 , 级焊缝合格。5） 低压埋地管道（P5kPa），燃气管道所有焊缝 15全周长 X 射线拍片探伤 , 级焊缝合格。6） 低压室内管道（P5kPa），燃气管道所有焊缝 100全周长 X 射线拍片探伤 , 级焊缝合格。对于管道壁厚大于或等于 8mm的焊件，可以先对焊缝进行100 全周长超声波探伤，级焊缝合格。然后再对所有焊缝 15进行全周长 X射线探伤复检 , 级焊缝合格。7） 穿跨越河流、铁路、公路等的管道焊
18、缝以及室内地下管道（包括地下室及半地下室）焊缝均应进行100全周长X 射线探伤，级焊缝合格。（ 4） 磁粉检验对有特殊要求的燃气管道可采用磁粉探伤检查焊缝表面及近表面细小缺陷。4 结束语管道焊缝检验的各种方法各有优缺点和不同的检验范围，在实际设计和施工过程中，应严格按照相关规范和质检部部门的有关规定进行操作。上述选用检验标准部分高于规范要求，主要是考虑上海人口密集、地下管线复杂等实际情况，从提高工程质量、避免事故隐患的角度出发而提出的，笔者认为这是非常必要的。参考文献 1 压力管道安全技术 ，东南大学出版社 2 钢质压力容器焊接工艺 ，机械工艺出版社 3 GB50235 97工业金属管道工程施工及验收规范 4 GB50236 98现场设备、 工业管道焊接工程施工及验收规范 5 SY/T 4103-1995 钢质管道焊接及验收 6 GB50251 94输气管道工程设计规范 7 CJJ33 89城镇燃气输配工程施工及验收规范（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）
