铬钼钢管道焊接质量剖析及处理摘要
铬钼钢材质管道焊接是石油化工管道安装工程中难度较大的环节，要求工序较多，在实际操作中容易出现问题，本文从铬钼钢焊接施工现场发现的细节问题入手，进行综合深入分析，剖析原因，保证现场施工质量受控。
关键词停监；报验；冷裂纹；热处理
第1章前言
在MTO项目建设过程中，建设单位质量工程师在施工现场发现某施工单位没有按照质量监督站下发的《工艺管线监督计划》中的开工条件确认这一停监点的要求向质量监督组报监，就开始工艺配管的施工，正在施工的工艺管道介质为过热蒸汽管道（材质为1Cr5Mo，规格为Ф114x5mm），通过质量工程师的进一步检查，发现焊接施工中出现如下问题：
1 管端焊接坡口修磨后未进行100%渗透检验，就直接进行焊接施工。
2 部分焊工在焊接施工过程中，未按照施工方案要求对焊口两端进行封堵，造成管段内有“穿堂风”流动。
3 焊工焊接时未按要求采取焊前预热措施就进行焊接，且焊后消氢处理不及时。
4 焊口热处理时，多个焊口加热用一个测温点进行温度控制，已完成热处理的个别焊口表面未发现加热氧化痕迹。
5 焊接工艺指导书未发放到焊工，方案交底未落实，焊工在焊接施工中没有执行焊接工艺。
6 现场施工是通过劳务分包进行分包施工，施工单位疏于管理，出现“以包代管”局面。
第2章原因剖析
2.1管理原因分析
根据中国石化工程质量监督工作程序的规定：工程项目施工质量停监点的申
报单位有建设单位负责确定。建设单位可以指定EPC总包单位、PMC、监理单位或者施工单位中的任何一家为停监点的申报责任主体，而且一个项目中停监点申报单位是唯一的，如有变更，必须有建设单位正式书面通知质量监督机构，在本项目中，施工单位被建设单位指定为停监点的申报责任主体，但该施工单位没有进行停监点的申报就开展下一工序的施工，严重违反了国家关于工程项目建设的法律法规，而其除了未履行停监点的报验义务外，施工单位现场施工自身质量管理存在重大缺陷，首先，其技术管理人员没有将有关技术要求向现场操作人员进行交底，现场施焊的焊工甚至连基本的焊接工艺指导书都没有；其次，未能有效地将分包队伍的管理纳入到自身的质量保证体系当中，从而使得对分包队伍管理流于形式；第三，施工单位内部的工序管理也存在失控现象，这也是引起管端焊接坡口未进行100%渗透检验和未采取焊接预热措施就直接施焊的重要原因，个别焊缝没有热处理痕迹就通过了交接验收就更加说明了施工单位的工序管理流于形式，工序之间的交接验收已经完全蜕变为毫无质量控制内容的工序移交活动；第四，现场施工技术人员对现场工序质量的控制也很不到位，在对焊缝进行热处理时，施工人员用一个测温点控制多个焊口的热处理温度，施工人员却熟视无睹，不予制止纠正。
2.2对焊口造成缺陷分析
施工单位的上述质量行为分别违反了《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002以及《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH3520-2004的规定，也对焊缝的质量产生不利影响，现分析如下：
1、1Cr5Mo材质属于高合金钢，淬硬倾向较大，《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002规范7.2.6条明确规定材料淬硬倾向较大的管道坡口应进行100%渗透检测，该管道施工时管端焊接坡口未进行100%渗透检验就直接进行焊接施工会将母材原始缺陷或坡口加工过程中产生的缺陷遗留在焊缝中。
2、焊口的管子两端不封堵，预热，焊后消氢不到位对1Cr5Mo钢的冷裂纹控制不利。影响冷裂纹的主要因素有三个：钢的成分（反映淬硬倾向）、扩散氢（反映氢脆程度）及拘束度（反映拉伸应力）。焊接Cr-Mo钢时，工程上采用预热，焊后消氢以及消除应力热处理来防止冷裂纹产生。
1）预热:
在钢和焊缝化学成分一定时，即碳当量一定，冷却速度增大，淬硬倾向增大。为限制组织硬化程度，唯一方法就是调整焊接条件以获得适宜的焊接热循环，常用t8/5（焊接熔池的温度从800°C降到500°C的时间，通过控制t8/5可以改变熔池的冷却速度，从而达到防止冷裂纹、控制组织以达到满意的性能）理论作为焊接条件确定依据。在焊接方法一定时，焊接线能量也不能随意变化，以防止
过热脆化，此时为获得适宜的冷却速度，预热是最重要的手段，另外对减少残余应力和限制扩散氢也有一定作用，上述施工单位焊工焊口两端不封堵，管内流动的空气形成穿堂风，使根部焊接接头冷却速度加快，易形成硬化组织，《现场工业设备、管道焊接工程施工规范》GB50236-2011 规范7.3.7条明确规定：管子焊接时，管内应防止穿堂风。根据相关规范《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH3520-2004及现场实际情况，该管道焊接焊前预热应采用电加热方式进行，预热温度宜在距对口中心50 mm～100 mm范围内进行测量，最低预热温度应为250-350°C，而且预热温度有热电偶控制。
2）焊后消氢处理：
氢在金属中有两种形式，能运动的“扩散氢”和不能运动的“剩余氢”。只有扩散氢对钢的冷裂纹发生直接影响，扩散氢会造成氢脆，增大裂纹倾向。由于扩散氢能够运动，可以通过消氢处理来去除。氢致裂纹产生温度在-100-100°C 之间，故消氢温度不应低于200°C；《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》SH3501-2002消氢处理温度定为300-350°C，氢的扩散速度与温度有关，并需要一定时间，因此消氢处理必须按照规定的温度时间才能有效果，而且氢致裂纹不会立即出现，具有潜伏期，所以焊后消氢处理必须在冷裂纹尚在潜伏期未开裂前实施，尽量在焊后立即处理，上述案例由于施工单位不能确定焊后立即进行焊后热处理，因此消氢处理必须及时，如上述施工人员焊后消氢不及时会可能导致冷裂纹的出现，根据相关规范及现场实际情况，该管道焊接后消氢处理（后热）应采用电加热方式进行，温度为300-350°C，时间为1小时。
3）焊后热处理：
焊后热处理的的作用是消除剩余应力，改善组织、除氢。其效果依赖于加热温度和保温时间，由于每个焊口的现场加热、散热条件不可能完全相同，如果几个焊口的热处理温度用一个电偶来控制，只能保证放置电偶焊口的温度，而不能保证其他焊口的热处理温度，上述施工单位施工中出现的已完成热处理工序的个别焊口表面没有加热氧化的痕迹就是热处理温度没有达到规定要求的表现，另外上述行为还有可能导致没有放置热电偶的焊口超过规定的热处理温度，甚至超过Ac1点使焊接接头的组织恶化。根据《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》SH3520-2004、《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011及现场状况，该管道焊接焊后热处理参数应选择为加热温度750-780°C，升温速度每小时小于200°C，保温时间为0.5小时，冷却采用空冷，实际操作中严格控制升温、恒温及降温过程，采用电加热方式，加热范围以焊缝中心为基准，两侧各不小于焊缝宽度的三倍，且不小于25 mm，加热区以外的100 mm范围应予以保温，且每道焊口必须在下方设置热电偶。
综上说述，施工单位的上述种种质量行为对铬钼钢的焊接质量是极其有害
的，必须严格加以禁止。
第3章问题处理
上述问题主要是行为质量问题，表现在劳务分包单位与发包的施工单位内部质量管理体系没有健全，导致施工过程中质量管理体系运行失控，针对此状况，作为建设单位管理人员及时采取如下措施进行处理：
1.对施工单位下达暂时停工令，要求施工单位对质量管理体系出现问题进行原因分析，制定合适的整改措施，并督促分包单位立即建立相适应的质量管理体系及相应质量管理制度，责令施工单位立即委派相应管理人员对分包单位进行管理，并将劳务分包队伍纳入自己管理体系，严格施工工艺纪律，保障工序质量。要求相关监理单位加强现场监控，按照合同认真履行质量监督及管理，加大平行检验及旁站力度，确保质量管理体系始终处于受控状态。
2.要求施工单位对1Cr5Mo材质管道焊接及热处理施工重新进行技术交底，建设单位及监理单位参加，焊接作业指导书做到现场焊工人手一份，并加大对焊材管理，工序交接切实落实"自检、互检和专职质检员检查"三检制，并根据质量控制点及停监点要求及时报验，坚决杜绝上一工序未报验或不合格进入下一工序施工。
3.在督促施工单位及监理单位严格执行工艺和加强过程管理的同时，建设单位委托第三方检验单位采取相应的检测手段，通过射线探伤、超声波探伤以及硬度检测对已成型的管道焊接质量进行全面合理检查，并根据检查结果，制定最佳解决方案，并在建设单位及质量监督部门监督下认真落实执行。
参考文献：
1 SH3520-2004《石油化工铬钼耐热钢焊接规程》
2 GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》
3 SH3501-2002《石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范》
4 石油化工工程质量监督案例
5 GB50184-2011 《工业金属管道施工质量验收规范》
6 GB50517-2010《石油化工金属管道工程施工质量验收规范》