CN102466643A - 一种验收管线焊接过程中电弧烧伤缺陷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种验收管线焊接过程中的电弧烧伤缺陷方法；对于产生了不少于1处的电弧烧伤缺陷，将电弧烧伤最严重的缺陷烧伤区域表面处高于母材的凸起去除；粗磨、细磨、抛光、腐蚀烧伤区域；观察分析、测厚并验收，用超声波壁厚仪测量钢管打磨抛光后无明显烧伤特征最小剩余壁厚tresidual，与钢管的最小允许壁厚tmix比较，判断是否应该切除并重新焊接；最严重的烧伤缺陷管段不需要切除，剩余缺陷均可通过验收，只需对剩余烧伤缺陷打磨，去除无明显烧伤特征组织即可；如果需要切除并重新焊接，对于管线剩余缺陷，则需要重新进行步骤1)至步骤8)验收其余烧伤缺陷；本方法经济、高效、现场操作性强，保证了管线建设的进度和质量。

Description

一种验收管线焊接过程中电弧烧伤缺陷的方法
技术领域
本发明涉及一种验收管线焊接过程中的电弧烧伤缺陷，尤其适合现场验收管线焊接过程中电弧烧伤缺陷。
背景技术
目前，我国的油气管线建设事业方兴未艾。西气东输二线工程西段、中亚管道工程、川气东送管道工程等重点管线刚刚建成投产；而西气东输二线工程东段正在紧张建设；此外中缅管线、西气东输三线、四线等油气战略通道已经在筹划之中。据国家规划，至2020年，我国油气输送管线基本形成分布合理、联络成网、互相调配、安全可靠、覆盖全国主要区域的油气管网，以满足社会经济发展和人民生活需要。在管线施工过程中，环焊缝焊接是关键环节，它不仅直接关系到工程的焊接质量、施工效率和成本，而且对管线运行期间的安全可靠性和经济效益也有重要影响。管线在焊接时，由于电弧冲击或操作不当会引起管子内外表面损伤，外观表现为肉眼可观察到的烧伤痕迹(小凹坑、异金属堆积、金属表面变色等)。这种缺陷降低了钢管表面质量，改变了管表面局部金属组织及性能，为管线安全运行留下隐患。
目前，传统的验收方法是根据API STD 1104-2005(《管线和相关设备的焊接》)规定，对未经返修的电弧烧伤的验收需要测量缺陷的宽度、长度及深度。但是，当电弧烧伤中有肉眼和常规射线探伤可检测到的裂纹时，则全部需要进行切除焊口缺陷，并重新焊接。此外，传统的“常规射线探伤”只对裂纹类缺陷检测判断，无法检测出烧伤造成的非裂纹类缺陷(组织改变等)，不能彻底去除烧伤缺陷。这就意味常规验收方法耗资大，效率低，严重影响了工程进度和质量。
因此，为了克服传统方法的不足，需要有一种经济、高效、现场操作性强的方法来验收电弧烧伤缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种经济、高效、现场操作性强的方法来验收管线焊接过程中的电弧烧伤缺陷方法。
本发明所述的验收管线焊接过程中的电弧烧伤缺陷方法包括以下操作步骤：
1)寻找电弧烧伤最严重的缺陷：对于现场焊接环节中产生了不少于1处的电弧烧伤缺陷，首先通过宏观尺寸寻找其中电弧烧伤最严重的缺陷；
2)表面清理：使用80-100目锉刀或电动砂轮机将烧伤区域表面处高于母材的凸起去除；
3)粗磨：在烧伤区域表面先后使用120#、360#金相砂纸打磨，更换细砂纸后的打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止。或者使用便携式金相磨光机进行粗磨，更换细粒度磨头后打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止。以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液，防止钢管表面受热影响而导致组织变化；
4)细磨：在烧伤区域表面先后使用600#、800#金相砂纸打磨，更换细砂纸后的打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止。或者使用便携式金相磨光机进行细磨，更换细粒度磨头后打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止。以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液；
5)抛光：将细磨好的钢管部位用水冲洗干净后，使用电动抛光磨头先后加入粒度为2.5、1.5um的金刚石喷雾抛光剂进行抛光，直至表面接近镜面。以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液；
6)腐蚀：使用脱脂棉蘸4～8％的硝酸酒精溶液对抛光表面进行腐蚀，直至金属表面原镜面消失，颜色变为浅灰色；
7)观察分析：通过便携式金相显微镜用低倍(50倍以下)和高倍(200倍～500倍)镜头观察烧伤缺陷附近组织，对烧伤缺陷区与非烧伤区的组织进行分析比较。如果发现组织有明显区别，使用电动砂轮机对该部位进行轻微打磨，然后回到步骤3)进行粗磨-细磨-抛光-腐蚀-观察分析。如果观察发现无明显烧伤特征组织，则进行步骤8)；
8)测厚并验收：用超声波壁厚仪测量钢管打磨抛光后无明显烧伤特征组织区域的最小剩余壁厚tresidual，并与钢管的最小允许壁厚tmix(参考此类钢管的生产标准)比较，判断该烧伤缺陷是否应该切除并重新焊接；对于不少于1处的电弧烧伤缺陷，如果其中最严重的烧伤缺陷管段不需用切除，则剩余缺陷均可通过验收，只需对剩余烧伤缺陷打磨，去除无明显烧伤特征组织即可。如果需要切除并重新焊接，对于管线剩余缺陷，则需要重新进行步骤1)至步骤8)，验收其余烧伤缺陷。
本发明的有益效果为：电弧烧伤瞬间，钢管表面金属材料被“热处理”，因此电弧烧伤处的组织与非烧伤处组织有明显不同。本方法的最大特点是借助金相分析方法，不用全部切割钢管，其通过打磨、抛光受损管体，使用便携式金相显微镜进行组织鉴定分析，保证了工件完整性，避免了不必要的浪费；并根据分析和测量结果准确高效地判断电弧烧伤管段是否需要切除和重新焊接，全步骤操作只需要少量的专业技术人员，用常规的设备及消耗材料，在短时间内完成。这种方法经济、高效、现场操作性强，同时避免了大量人力物力的消耗，保证了管线建设的进度和质量。
附图说明
图1为现场验收电弧烧伤缺陷流程图
具体实施方式
实施例1：
某管线在焊接施工时，出现了不少于1处的电弧烧伤缺陷。
1)寻找电弧烧伤最严重的缺陷：首先利用游标卡尺寻找出外观尺寸最严重的烧伤缺陷。
2)表面清理：使用电动砂轮机将该区域表面处高于母材的凸起去除。
3)磨抛：分别使用120#和360#金相砂纸对烧伤区域进行粗磨；然后使用600#和800#金相砂纸对烧伤区域进行细磨。其中，更换细砂纸后的打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止。以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液，防止钢管表面受热影响而导致组织变化；将细磨好的钢管部位用水冲洗干净后，使用电动抛光磨头先后加入粒度为2.5、1.5um的金刚石喷雾抛光剂进行抛光，直至表面接近镜面。该过程同样需要不间断保持一定流量的水作为冷却液；
4)腐蚀：使用脱脂棉蘸4～8％的硝酸酒精溶液对上述操作得到的抛光表面进行擦拭，直至金属表面原镜面消失，颜色变为浅灰色；
5)观察分析：通过便携式金相显微镜用低倍(50倍以下)和高倍(200倍～500倍)镜头观察烧伤缺陷附近组织，发现烧伤处组织与母材组织有明显区别；使用电动砂轮机对该部位进行轻微打磨，重新进行粗磨-细磨-抛光-腐蚀系列操作，然后观察烧伤缺陷处金相组织与非烧伤区组织，发现烧伤处组织与母材组织已经无明显区别。
6)测厚并验收：用超声波壁厚仪测量钢管打磨抛光后区域的最小剩余壁厚tresidual，并与钢管的最小允许壁厚tmix比较(检测结果如附表1所示)。附表1显示tresidual＞tmix，表明该处烧伤缺陷不需要切除，只需对剩余烧伤缺陷打磨，去除无明显烧伤特征组织即可。
实施例2：
某管线在焊接施工时，出现了不少于1处的电弧烧伤缺陷。
1)寻找电弧烧伤最严重的缺陷：首先利用游标卡尺寻找出外观尺寸最严重的烧伤缺陷。
2)表面清理：使用电动砂轮机将该区域表面处高于母材的凸起去除。
3)磨抛：分别使用120#和360#金相砂纸对烧伤区域进行粗磨；然后使用600#和800#金相砂纸对烧伤区域进行细磨。其中，更换细砂纸后的打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止。以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液，防止钢管表面受热影响而导致组织变化；将细磨好的钢管部位用水冲洗干净后，使用电动抛光磨头先后加入粒度为2.5、1.5um的金刚石喷雾抛光剂进行抛光，直至表面接近镜面。该过程同样需要不间断保持一定流量的水作为冷却液；
4)腐蚀：使用脱脂棉蘸4～8％的硝酸酒精溶液对上述操作得到的抛光表面进行擦拭，直至金属表面原镜面消失，颜色变为浅灰色；
5)观察分析：通过便携式金相显微镜用低倍(50倍以下)和高倍(200倍～500倍)镜头观察烧伤缺陷附近组织，发现烧伤处组织与母材组织有明显区别；使用电动砂轮机对该部位进行轻微打磨，然后重新进行粗磨-细磨-抛光-腐蚀系列操作，观察烧伤缺陷处金相组织与非烧伤区组织，发现烧伤处组织与母材组织仍然存在明显区别；使用电动砂轮机对该部位进行轻微打磨，然后重新进行粗磨-细磨-抛光-腐蚀-观察操作，直到发现烧伤处组织与母材组织无明显区别。
6)测厚并验收：用超声波壁厚仪测量钢管打磨抛光后区域的最小剩余壁厚tresidual，并与钢管的最小允许壁厚tmix比较(检测结果如附表2所示)。附表2显示tresidual＜tmix，表明该处烧伤缺陷需要切除并重新焊接。然后，重新利用游标卡尺寻找出剩余缺陷中外观尺寸最严重的电弧烧伤缺陷。进行粗磨-细磨-抛光-腐蚀-观察操作，发现该烧伤处组织与母材组织无明显区别。
最后，用超声波壁厚仪测量钢管打磨抛光后区域的最小剩余壁厚tresidual，并与钢管的最小允许壁厚tmix比较(检测结果如附表2所示)。附表2显示tresidual＞tmix，表明该处烧伤缺陷不需要切除，只需将该管线剩余烧伤缺陷打磨掉，去除无明显烧伤特征组织便可通过验收。
以上所述，仅是本发明的较佳实例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何地简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
表1电弧烧伤检测分析结果
Figure BSA00000352291500061
注：IAF-晶内成核针状铁素体；B粒-粒状贝氏体；PF-多边化铁素体；P-珠光体。
表2电弧烧伤检测分析结果
Figure BSA00000352291500062
注：IAF-晶内成核针状铁素体；B粒-粒状贝氏体；PF-多边化铁素体；P-珠光体。

Claims (1)

1.一种验收管线焊接过程中电弧烧伤缺陷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)寻找电弧烧伤最严重的缺陷：对于现场焊接环节中产生了不少于1处的电弧烧伤缺陷，首先通过宏观尺寸寻找其中电弧烧伤最严重的缺陷；
2)表面清理：使用80-100目锉刀或电动砂轮机将烧伤区域表面处高于母材的凸起去除；
3)粗磨：在烧伤区域表面先后使用120#、360#金相砂纸打磨，更换细砂纸后的打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止，或者使用便携式金相磨光机进行粗磨，更换细粒度磨头后打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止；以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液，防止钢管表面受热影响而导致组织变化；
4)细磨：在烧伤区域表面先后使用600#、800#金相砂纸打磨，更换细砂纸后的打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止，或者使用便携式金相磨光机进行细磨，更换细粒度磨头后打磨方向要与上道方向成90°，直到上道磨痕磨掉为止，以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液；
5)抛光：将细磨好的钢管部位用水冲洗干净后，使用电动抛光磨头先后加入粒度为2.5、1.5um的金刚石喷雾抛光剂进行抛光，直至表面接近镜面，以上过程需要不间断保持一定流量的水作为冷却液；
6)腐蚀：使用脱脂棉蘸4～8％的硝酸酒精溶液对抛光表面进行腐蚀，直至金属表面原镜面消失，颜色变为浅灰色；
7)观察分析：通过便携式金相显微镜用50倍以下和200倍～500倍镜头观察烧伤缺陷附近组织，对烧伤缺陷区与非烧伤区的组织进行分析比较，发现组织有明显区别，使用电动砂轮机对该部位进行轻微打磨，然后回到步骤3)进行粗磨-细磨-抛光-腐蚀-观察分析，观察发现无明显烧伤特征组织，则进行步骤8)；
8)测厚并验收：用超声波壁厚仪测量钢管打磨抛光后无明显烧伤特征组织区域的最小剩余壁厚tresidual，并与钢管的最小允许壁厚tmix比较，判断该烧伤缺陷是否应该切除并重新焊接；对于不少于1处的电弧烧伤缺陷，其中最严重的烧伤缺陷管段不需要切除，则剩余缺陷均可通过验收，只需对剩余烧伤缺陷打磨，去除无明显烧伤特征组织即可；如果需要切除并重新焊接，对于管线剩余缺陷，则需要重新进行步骤1)至步骤8)，验收其余烧伤缺陷。
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