氨制冷压力管道焊接接头质量检测探讨

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摘要：氨制冷系统压力管道主要应用于冷冻业，其中压力管道是设备安全监管的核心内容，而影响管道安全的是焊接接头的质量，本文主要是对氨制冷压力管道焊接接头进行缺陷及显微组织检测，分析焊接缺陷产生的原因，以及对管道安全的危害，并提出提高氨制冷管道焊接质量的建议。

关键词：氨；制冷；压力管；焊接；质量；检测；分析

1氨制冷压力管道结构和技术性能

氨制冷系统主要是由螺杆压缩机组、高效卧式冷凝器、储氨器、排液桶、低压循环桶、屏蔽氨泵、中间冷却器、吊顶冷风机、集油器、紧急泄氨器、高效卧式蒸发器、氨液分离器等组成。氨制冷压力管道主要用于输送氨液和氨液，是通过氨泵进行加压强制供应，在连接低压排液桶到蒸发器，然后回到冷凝器中，形成一个封闭循环系统。所以氨制冷压力管道很重要，它承受着压力、温度、载荷的随时变化。氨制冷压力管道主要是由安全管道、热氨管道、吸气管道、液体管道、油管道、平衡管道、放空管道、排液管道等组成的。

2氨制冷压力管道焊接接头质量检测对象及方法

由于我国的氨制冷压力管道有的已经使用很多年了，其设计、安装、使用、检验等安全监督管理中存在很多问题。尤其是管道焊接接头的缺陷可能会导致冷库的氨气出现泄漏情况，应该正确分析氨制冷系统压力管道的焊接缺陷及发展，要确保管道制造、安装上防止缺陷，还要对已安装上的进行检查，及时发现缺陷，方便对管道的实效问题进行分析、剩余寿命预测和风险预测等。要对氨制冷系统中的焊接接头进行质量检测和性能分析，使用线切割设备在管道的接头处切下焊接接头检测试样。各试样的焊缝位于式样的中间，两端为母材，对切下来的焊接接头检测试样纵向截面按照规定要求，制成金相试样。通过相应的测试仪检测宏观焊接缺陷，在使用4％的硝酸酒精对焊接接头进行浸蚀，并通过扫描电镜检测显微组织。

3氨制冷压力管道焊接接头分类

为了给错边量、热处理、无损检测、焊缝尺寸等有针对性的提出要求，可以将接头分为四类，一是圆筒部分的纵向接头、球形封头与圆筒连接的环向接头、各种凸形头中的接头、嵌入管与壳体对接处的接头，这种接头所受的应力很大，所以在焊接时一般采用双面焊或者是要保证全部焊透才可以。二是壳体部分的环向接头、锥形封头与接管连接的接头、法兰与接管的接头，这种接头的焊法可以采用双面焊的对接焊缝，也可以用带有衬垫的单面焊，进行焊接。三是平盖、管板与圆筒非对接连接的接头、法兰与壳体、接管连接的接头等，这种焊接的受到的应力很小，一般都是用角焊缝连接，但是对于高压容器或是有剧毒介质的容器和低温容器就应该采取全焊透的发生进行焊接。四是接管、凸缘、补强圈等与壳体进行焊接，这种焊接主要是接管与容器的交叉焊缝，受力条件差，存在很大的应力。在后壁容器中这种焊缝的拘束很大，残余应力也很大，在使用时很容易产生裂纹等缺陷，所以要采取全焊透的方式，对接头进行焊接，对于低压容器应采用局部焊透的单面或双面角焊。

4焊接接头缺陷检测及分析

可以通过扫描电镜和能谱检测，发现焊接接头中的形状、尺寸、未熔合、未焊透、裂纹、杂质、孔穴等问题。对于焊接接头来说多少都会存在形状和尺寸的不良缺陷，主要以错边、角度偏差等的形成出现，造成这种尺寸缺陷的原因是安装对接的两个管道在进行焊接时没有对正，出现了一些偏差，会导致焊缝处存在很大的应力，可能会造成裂痕，漏氨等现象。有很多情况都是未熔合和未焊透的缺陷，主要是焊接的时候热输入太低，坡口边缘没有充分的融化，而没融合的地方会出现很大的应力，导致使用过程中出现裂痕，未焊透焊接接头会使使用强度降低，如果管道中有动载荷存在时，缺陷对焊缝的疲劳强度将有很大的影响。当有焊接时有物体夹杂在焊缝处，在使用过程中，可能会使裂痕扩展破坏，当夹杂物的尺寸很大，并且与外界连接的时候，会造成氨制冷剂进入焊缝之中，可能会使管道中的颗粒进入设备中，影响质量设备的正常运行。在焊接时，熔池的剧烈搅动会使坡口附近的腐蚀产物卷入熔池内部，凝固以后，熔池内的氧化物留在焊缝中，这对这种问题，就是要在焊接前清除坡口附近的腐蚀产物，或者在管道出现腐蚀以前进行焊接就可以有效地避免焊缝夹杂的出现。孔穴的缺陷的形状是不同的，但是形成的原理是一致的，就是在焊接的时候，熔池内的气体没有及时的溢出，残留在焊缝中形成的孔穴。另外当焊条、焊剂的够干，被焊的金属表面有锈、油污、或者是杂质，焊接区域保护不佳，都会出现孔穴现象，只是出现孔穴的大小程度不同。这些孔穴的出现会降低焊缝的致密性，减少焊缝的有效厚度。如果只是单个的孔穴对焊接质量的危害还不是很大，但是如果是很多的孔穴，会在负载的作用下相互连通，就会使应力区变大，由于产生很严重的应力，在使用过程中可能会导致裂纹的扩展。裂纹是由于焊接不良产生的缺陷，在使用时，由于应力的作用，裂纹会逐渐的变大。由于裂纹是呈扁平形状的，当加载方向垂直于裂纹平面时，裂纹的两端会出现很大的应力，导致脆性断裂。裂纹会出现缺口效应，很容易出现三向应力状态，导致裂纹的失稳和扩展。焊接裂纹是在管道内部表面开始的，只是定期的检查是发现不了的，具有很强的隐蔽性，所以对管道造成了很大的潜在威胁，管道焊接接头存在裂缝，这种裂缝是在错边结合处出现的，并且向内部延伸，裂纹会承受很大的载荷，在缺口处导致三向应力状态，使裂纹进一步扩展。

5改进建议

焊接工艺不合理会直接导致焊接缺陷产生，所以要根据管道的实际情况进行焊接工作，防止出现未熔合和未焊透的情况发生，在焊接的时候，一定要遵守焊接工艺要求，减少由于操作失误产生的错边、固体夹杂物及孔穴缺陷的出现，可以有效的防止裂纹的萌生。对新安装的管道进行全面的焊接质量检查，严格按照规定执行，同时还应该加强安全监督管理和定期检查工作。人们不断的应用新技术，以便于及早的发现缺陷，并及时的消除安全隐患，防止事故的发生。另外还应该加强对管道焊接质量的控制，根据国家标准要求采用氩孤焊封底，手工电弧焊盖面的焊接方法，同时还应该加强对焊接操作工人的技能培训。结束语如今人们的生活水平越来越好，所以制冷设备的应用也越来越广泛，这些制冷设备主要是满足人们的需求，但是制冷设备的安全性却使人堪忧，如今我国已经发生多起氨制冷压力管道泄漏事件，甚至是导致人员的伤亡，对国家和社会带来了严重的影响，所以我们应加强对氨制冷设备的管理，保证制冷设备正常可靠的运行。

作者:杨伟东 单位:七台河市特种设备检验研究所

参考文献：

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