超薄壁不锈钢焊接管在电厂凝汽器中的应用

王富贵

摘 要:近些年，国内凝汽器应用市场发展迅速，相应的建设项目中，不锈钢管材作为凝汽器的重要载体，其焊接质量是安装过程中重要的管控项目之一。分析凝汽器用不锈钢管道焊接质量控制的要点，主要体现在母材的质量控制及焊接工艺评定。

关键词: 不锈钢管；焊接质量控制；事前控制；焊接工艺评定

1 概述

焊接质量的控制通常体现在焊接前的事前控制、焊接过程的实操控制、焊接后的检测检验。在工程实践中，现场质量控制通常偏重于结果的符合性检查，而忽略了事前控制和过程检查，但是前置条件和操作条件的不确定性，可能直接导致结果异常，当发现问题时，可能会对项目的投资和工期造成较大影响。从某种意义上说，过程控制也是事前控制的验证及调整过程，而结果的检查是对事前控制的复核和总结，严格来说，在事前控制完成后，事后质量控制的目的就是评定操作过程中的不确定因素所产生影响和造成偏差的数据是否在允许范围内(不确定因素包括即使是熟练工人也会有的操作误差和环境的突变等)。所以，事前控制是质量控制最基础、最根本的阶段，尤其应该重视。所以，本文主要论述在工程实践中，从焊接质量事前控制的角度进行分析和论述。

2 不锈钢管道的焊接质量控制要点

2.1 母材的质量控制

凝汽器电厂所使用的不锈钢管材和其他管道组成件的质量是保障焊接的基础条件之一，在影响焊接质量的层面对进场的材料进行以下方面的检查和验收。首先，进场的管材要满足GB/T2102—2006《钢管的验收、包装、标志和质量证明书》(以下简称GB/T2102—2006)的相关规定，达到标志合格，才能进入实体检验阶段。例如规范要求，钢管的标志至少应包括:制造厂名称或商标、产品标准号、钢的牌号、产品规格及可追踪性识别号码，甚至外直径不小于36mm的钢管应在距钢管一端端头不小于200mm处逐根进行标志。在工程实践中，如果出现管材标志不全、无标志、质量证明文件和管材标志不一致等情形，就存在不能进入下一步的实体检验阶段的可能性，而应继续追溯落实本阶段信息的完整和可靠性，这一步的重要程度并不亚于实体检验阶段，因为通过“入门级”条件，及时中断可能存在质量缺陷(如非同批次混装)的材料进一步检验，才能为化学成分抽样提供有效样本。

不锈钢钢管不圆度是比较常见的材料缺陷之一，会直接影响焊接的对口质量，如造成错边缺陷超标。错边缺陷使结构的外形尺寸发生突变，造成形状不连续，在错边处引起较强的应力集中和弯曲应力，明显地降低焊接接头的强度和韧性，在个别情况下，错边还会引起裂纹，导致结构的破坏。而管道进场前受制造、堆放、运输和装卸等因素影响，钢管不圆度易超标，故应按照GB/T17395—2008《无缝钢管尺寸、外形、重量及允许偏差》(以下简称GB/T17395—2008)标准进行检测，其中不圆度应不大于外径公差的80%。当然这类的质量缺陷可以通过现场的二次加工解决，在工程实践中，往往刚到场的材料就需要二次加工修正，这样不但会涉及成本和进度控制的问题，还存在后期因修正不达标而产生质量缺陷，进而无法向供货商追责等一系列问题。

化学成分。除了外观检验外，关于不锈钢钢管的检验项目、试验方法和取样数量的问题，其钢管母材涉及的非外观检测项目就有8项。在工程实践中，在对焊接母材质量控制层面上，化学成分一项取样样本数量很少，试验成本相对较低，宜作为现场复测必检项目。按照GB/T14976—2012《流体输送用不锈钢无缝钢管》的相关规定，同批次材料对牌号、炉号、规格的同一性进行检查和验收，每批次按炉号抽取一个试样进行化学成分检验。在实践中，由于客观条件所限，如果材料在不满足GB/T2102—2006的情况下仍被推荐使用，建议在此基础上依照合同约定、规范要求和监理建议扩大抽验比例，直到抽检数量可以覆盖材料批次为止，防止出现不同批次材料混装交货的情形，但即便如此，同意增加材料复试比例以达到覆盖材料炉批次的情形时，工程风险已经由供货商向接收方转移。

由于凝汽器工程项目中不锈钢焊接阀门的数量通常较多，所以低温阀门的焊接质量也是不容忽视的一项内容。根据GB/T12230—2005《通用阀门不锈钢铸件技术条件》，从每一炉、每一批或每个铸件上取有代表性的样品。当钻屑取样时，一般应取自表面下至少6.5mm处，当铸件厚度小于12mm时取中心部位。虽然规范里强调了成品分析允许偏差不能作为铸件出厂的验收依据，但是作为具体项目所采用的阀门焊接部位的阀体部分的化学成分依然有参考意义。根据GB/T24925—2010《低温阀门技术条件》，抽样可以在生产线的终端经检验合格的产品中随机抽取，也可以在产品成品库中随机抽取，或者从已供给用户但未使用并保持出厂状态的产品中随机抽取。

2.2 焊接工艺评定

由于焊接工艺在方法层面是有确定性的规则的，但在实施过程中，由于受到主客观因素的影响，也成为产生焊接缺陷重要的来源之一。

①主要参数选择

根据NB/T47014—2011《承压设备焊接工艺评定》(以下简称NB/T47014—2011)，选用不锈钢管材牌号为06Cr19Ni10，外径为57mm，壁厚4mm，焊接方式为水平固定手工钨极气体保护焊，焊丝牌号H06Cr21Ni10，以此为例，分析焊接工艺评定的主要参数。

a.焊接方法选择钨极气体保护焊。

b.金属材料由承压设备母材中类别选择Fe－8，组别选择Fe－8－1，牌号选择06Cr19Ni10。

c.填充金属选择焊丝。并在气焊、气体保护焊、等离子弧焊用焊丝和填充丝分类中选择FeS－8(熔敷金属为奥氏体组织的不锈钢焊丝、填充丝)。

d.焊后热处理选择不进行焊后热处理。

②适用范围

在审查焊接工艺评定时，建设、监理单位有时需要判断承包单位提交的评定中评定因素的相互替代性问题。下面以牌号06Cr19Ni10的不锈钢管材焊接为例说明。

a.工程实践中，如果评定中采用的是焊条电弧焊，而实际采用的是手工钨极气体保护焊，则可以判断属于改变焊接方法，需要重新进行焊接工艺评定。

b.有的项目是CNG和凝汽器的合建站，所以经常会出现一种情况:依据YB/T5092—2016《焊接用不锈钢丝》(以下简称YB/T5092—2016)，承包单位提供的评定是采用CNG常用的管材牌号为022Cr17Ni12Mo2及焊材牌号为H022Cr19Ni12Mo2的焊丝，并采用手工钨极气体保护焊焊接形式做评定，这种情况下，按照NB/T47014—2011第6.2条，各种焊接方法的专用评定规则看，当变更任何一个重要因素时，都需重新进行焊接工艺评定。而这CNG站管道焊接与凝汽器站管道焊接所用的焊丝是不同的。

c.在工程实践中，还会遇到一类评定试件采用不锈钢钢板，且厚度和实际施焊的管材也不一致的情形。

任一角焊缝试件评定合格的焊接工艺，适用于所有形式的焊件角焊缝。而板件评定的适用性重点还是集中在试件的厚度适用性。要注意在评定中的试件超过10mm厚时，它的适用范围。比如不锈钢钢板试件厚度为12mm，这时得到的评定就不再适用于4．5mm厚的管材焊件了，需要重新评定。综上可知，焊件评定在规范允许范围内有一定程度的可替代性，但是在工程实践中，也存在着超范围的需要重新评定的情况，焊接工艺评定是焊接操作作业最基本的指导性文件，也是重要的预控程序之一。

3 结语

通过对不锈钢钢管和材料的检验以及焊接工艺评定和适用性的分析，可以得到影响焊接质量的重要的基础性条件。按照这个思路和方法，在工程实践中，对这些基础条件进行分析和查验，就属于焊接质量控制的事前控制。在施工过程中建设单位、监理单位，施工自检人员只有按照标准化的预控条件去排查，同时，只有使作业条件尽可能接近预设条件，才能最大程度地消除不确定性，从而保证焊接质量。

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