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于晨阳，袁 和，李成科，乔玉山
（陕煤榆林化学有限责任公司，陕西 榆林 719000）
煤化工企业的生产离不开管道的输送，输送介质覆盖面广，成分复杂，对管道的焊接技术有更高的要求，对焊接质量控制方面面临着更大的挑战。对于不同材质的管道应优化焊接工艺，调整焊接工艺参数，并采取相应质量控制措施，有利于提高管道在苛刻环境下的服役期限，管道的平稳运行对化工生产起到至关重要的作用[1]。技术人员应充分考虑管道焊接技术在具体实际操作中的适用性，并结合煤制乙二醇的生产要求和管道的结构特点，明确在使用过程中具体的工艺流程，对现有安全质量不符合标准的地方，立即予以弥补，以确保设备能够继续安全地运行。
1.1 底层焊接工艺
底层焊接工艺主要采用氩弧焊，从管道底部到顶部进行焊接，焊接接口和接头部位采用角磨机打磨，可以提高焊接接头的使用性能，增强部件的焊接质量[2]。
底层焊接时应注意事项：焊接前做好各项准备工作，检查氩气纯度、焊接材料、焊接工艺程序等，避免或减少焊接缺陷的形成；
焊接管道时，应控制坡口角度、形状及局部尺寸等，并使用角磨机对接口进行打磨，避免焊接过程中造成管道底部下陷和顶部内陷；
焊接时需要用挡板阻挡风，以消除外部环境对焊接质量产生影响；
为了防止焊接熔透，应对接口进行均匀焊接，以确保焊接接头的密度大致相等；
焊接完成后，应严格检查焊缝质量，发现焊接缺陷及时进行有效修复，确保焊接质量。
1.2 中层焊接工艺
在中层施焊前，必须及时清理焊接作业表面，保持管道的清洁度，防止焊后残留物对焊接质量的影响；
在焊接过程中焊条应首选采用直线型运条，以此来防止焊接飞溅物对底层焊接表面造成损伤；
当焊接管道管壁较厚时，可选择多层多道焊接，控制好接头的厚度，保证与管道的结合；
在进行表面基础焊接时，应采用线型带材进行焊接，为下一步工作提供良好的作业面。中层焊接完成后，必须及时清理焊缝处熔渣，并检查焊缝质量，发现焊接缺陷需立刻修复，同时做好中层焊接质量验收工作。
1.3 盖面焊接工艺
当焊缝宽度过宽时，将导致管道焊缝出现应力，在生产运行过程中会产生质量缺陷或存在可能出现缺陷的倾向。因此，应严格控制焊缝宽度，通常在焊条直径的3 倍以内；
同时确保焊接过程中盖面焊接部位收弧与起弧的合理性和准确性，避免产生引弧现象，可有效提高焊接质量。盖面焊接完成后，及时清理管道残留物，避免焊缝处出现裂纹、气孔等现象，影响焊缝质量。
1.4 手工电弧下向焊接工艺
手工电弧下向焊适用于碳素钢和普通低合金钢，且直径≥159 mm，具有生产效率高、焊接质量好、焊接速度快等特点，主要分为热焊、填充、盖面等类型。首先，必须采用热焊工艺，确保焊接过程中无裂纹；
由于焊接速度较快，焊接前需要对焊接借口进行彻底清理。其次，手工电弧下向焊基本满足所有焊接方法，但对管道壁厚要求较高。因此，在使用过程中有必要注意管道的壁厚，只有根据管道的实际情况选择不同的焊接工艺，才能充分保证焊接质量。
2.1 错边和变形
焊接过程中操作不当会导致焊接错边和角变形，错边和变形主要发生在管道的对接过程中，由于定位焊间距过大或焊接时长焊缝未采用退焊法，变形过大，焊接时开裂导致错位。而错边和变形将导致管道的压力集中在某一个点上，会大大降低管道的强度，焊接变形可以进行矫正，但对口错边和焊接后导致的错边只能返工。
2.2 焊接夹渣
焊接过程中，焊层之间的熔渣未及时清理干净或焊接电流较小、焊接速度过快都容易在焊缝处产生夹渣，从而降低焊缝的塑性和韧性，尤其带有尖角的夹渣，在管道服役过程中易产生应力集中，尖端还会形成裂纹源。在应力作用下，首先在夹渣处产生裂纹并沿展，导致强度下降、焊缝开裂。在焊接过程中，焊层和焊道之间的熔渣未清除，焊接电流过小，母材与焊接材料的化学成分不当都是产生焊接夹渣的主要原因。为防止夹渣的产生，除了正确选择焊材、使之更好地脱氧、脱硫等，其次就是注意焊接工艺的选择，合理的焊接工艺参数对焊接质量至关重要。当焊缝处有夹渣时，应及时铲除夹渣处的焊缝金属，然后补焊。
2.3 未焊透与未熔合
焊接过程中，母材金属未被电弧熔化，焊缝金属没有进入焊接接头根部的现象称为未焊透；
当母材金属与焊缝金属，或焊缝金属之间未熔化结合在一起产生的缺陷称为未熔合。未焊透与未熔合产生的主要原因是焊接电流小、焊接热输入低、坡口和间隙尺寸不合理等。这种缺陷降低了焊缝强度，并在管道焊接处产生裂纹，通常发生在远离管道外表面的管道内壁侧，严重时将导致安全事故。
2.4 裂纹
焊接裂纹是管道焊接过程中常见的一种非常危险的工艺缺陷。焊接裂纹一般包括热裂纹、冷裂纹和再热裂纹。产生裂纹的原因有：环境潮湿、管道湿度大、未先干燥。焊接温度过高会导致焊缝区域内残留微量氢，焊后快速的冷却和收缩过程会增加内应力并产生裂纹，常产生在应力集中的焊件根部以及焊缝热影响区处。因此，焊接前应对焊件进行合理的预热；
焊接时选用低氢焊条，以降低焊缝中的氢含量。
3.1 焊接施工前的准备工作
3.1.1 设计合理的焊接方案
在焊接设计方案中，应注意系统考虑焊接任务量、焊接能力、工艺参数、材料、环境、焊接要求等因素，并绘制出对应的焊接图纸。这将为之后的焊接施工提供技术保障，确保焊接的标准化。
3.1.2 加强焊接材料控制
焊接材料的管理应严格执行相关的材料管理标准和管理流程，实现材料存储、使用和回收利用全过程的综合管理[3]。加强对焊接中所用的电极、焊条、焊剂等材料的储存环境管理，避免材料变性，同时，试用前应检查材料的规格、质量以及清洁度。合理控制管道或焊条中硫、磷等物质的含量，并清理坡口侧内外边缘，确保该区域无水渍、油污和锈蚀污染。最后做好焊接材料的预热，避免材料受潮影响后期焊接质量。
3.1.3 提高焊接技术水平
焊接工艺是影响化工管道焊接质量的核心因素，施工前期的技术准备非常重要。技术管理人员熟悉图纸及相关技术要求，及时合理安排有效的工艺是提高效率的重要途径。同时，焊接施工人员的技术要求和专业知识必须符合施工标准的要求，从操作工艺上保证管道的焊接质量。选择合理的焊接方法，特别是半自动和自动焊接，是提高效率的重要措施。
3.2 焊接工艺条件的优化控制
3.2.1 焊接速度的控制
焊接过程中，需保证焊条的熔化速度和焊缝的成形速度是均匀变化，尽可能使整个焊缝分布均匀，避免焊缝过宽过厚，否则会引起局部应力集中，影响焊接强度。因此，在焊接作业过程中，必须安排进度计划，控制焊接速度，对每道焊接工序进行监督，确保每道工序符合质量要求，使整体焊件质量达到标准。
3.2.2 焊接温度的控制
在特殊环境中，将母材和焊材的预热温度控制在一定范围内，是保证焊接质量达到要求的必要条件。一般要求温度高于0 ℃，当环境温度低于0 ℃而高于-20 ℃时，工件预热到15 ℃后进行焊接；
若低于-20 ℃，需停止焊接。如果是焊接熔池的话就要根据材料来定：如不锈钢焊接温度在1 520 ℃～1 570 ℃，碳钢为1 450 ℃～1 480 ℃。多层焊接时，层间温度不能过高，不锈钢控制在120 ℃以下，普通的低碳钢控制在300 ℃～350 ℃以下。焊件由于电焊，温度也很高，存在着很大的火灾危险性，所以在作业时，一定要注意安全。
3.2.3 焊接线能量的控制
焊接过程中，应根据母材和焊材的熔点、组织、性能，合理控制电压和电流，避免焊接时输入超过标准线能量，造成焊接接头和热影响区组织过热，以此降低焊缝和热影响区的硬度和韧性。在实际的焊接作业中，通过调整焊机的关键参数，检查焊接设备的运行状态是否符合设计要求，并计算焊接速度来控制能量。只有确定了合理的焊接参数，利用合理的焊接规范，才能进行焊接操作。
3.3 焊后质量检测
焊后质量检测是焊接施工的最后一道工作，是为了保证焊件结构的完整性、使用性和安全性。检测过程中应明确质量要求、检测项目。在焊接工艺检查中，应由专业的检测人员依据焊接技术标准、焊接施工图样、焊接结构设计等文件对焊接接口的外观、形状和尺寸等问题进行详细检测，并在检测后进行及时的记录。在焊缝外观检验合格后，按比例对管道整体焊接部位进行无损检测，并根据无损检测比例要求和实际焊接数量和质量，实行随机选择焊接接头的原则，确保焊接施工质量按最严格的标准进行检测。管道在使用过程中会产生腐蚀和磨损，焊缝处尤为严重，因此在后期使用中应加强焊缝处的修护，避免焊接接口处物料泄漏而造成不必要的事故隐患。
焊接工作贯穿于煤制乙二醇管道安装的整个过程，对于后期的生产使用有深刻影响。不仅要规范焊接工艺应用，还应保证焊接材料整体质量、加强焊接过程质量管理，为之后管道的平稳安全服役做好充分的保障，从而确保为煤化工企业带来经济效益增长和社会价值实现。
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