海油工程中管道焊接质量控制与缺陷检测技术研究

1 海油管道焊接质量控制体系

1.1 焊前控制

一是材料管控：须严格检测基材（如钢管）及焊接材料（包括焊丝、焊条、焊剂）的化学成分、力学性能、尺寸精度及表面状态，确保其符合设计规范与相关标准。焊接材料应具备优良防潮性能，以适应当海洋环境的特殊要求。二是工艺评定（PQR/WPS）：依据国际标准执行焊接工艺评定试验，验证工艺能否产出符合标准的焊缝性能。基于合格评定结果，制定详细焊接工艺规程，指导现场操作。三是人员资质：焊接操作人员及焊工须经专业培训，并取得符合国际、国家或行业标准（如ISO9606,ASMESectionIX）的资质认证，确保具备必要技能。海上作业条件复杂，焊工需拥有更高适应能力。四是环境管控：配备防风防雨设施，有效调节焊接区域温度、湿度及风速。预热温度须达标且均匀分布，以减缓冷却速率，降低硬化风险及氢致裂纹倾向。

1.2 焊中控制

首要环节是参数监控：实时监测关键焊接参数（包括电流、电压、焊接速度、送丝速度、保护气体流量以及预热与层间温度），确保其严格符合批准的WPS 规范。自动化焊接设备通常具备数据记录功能。其次为过程监督：由资深焊接工程师或质量检查员实施现场监控，实时观察焊接过程，精准评估焊道形态、熔池状态及电弧稳定性，及时识别并纠正任何偏离 WPS 的操作。最终环节是层间清理：彻底清除焊道间熔渣与飞溅物，预防夹渣缺陷。针对高强度钢材，还需精确控制层间打磨深度，避免损伤母材。

1.3 焊后控制

焊接质量检验主要包括以下环节：一是外观检查（VT）：焊缝冷却后应立即进行 100% 目视检查（可借助放大镜），重点检查焊缝成形的连续性、均匀性，以及表面是否存在裂纹、咬边、焊瘤、凹陷、飞溅等缺陷。二是无损检测（NDT）：作为检测内部缺陷的关键手段，需通过专业方法评估焊缝内部质量。三是热处理：根据材料特性、壁厚参数及规范标准，可能需实施焊后热处理（PWHT），旨在消除焊接残余应力、优化接头组织结构，同时降低冷裂纹敏感性。四是硬度测试：需在焊缝区、热影响区（HAZ）及母材位置进行硬度测量，确保各区域硬度符合技术规范，防止局部硬度过高导致脆性断裂风险。五是破坏性试验：针对工艺评定或特定需求时，需截取焊接试板开展拉伸、弯曲、冲击、硬度及金相分析等破坏性试验，以全面验证接头综合性能。

2 海油管道焊接缺陷检测技术

2.1 射线检测（RT）

原理：利用 X 射线或 γ 射线穿透工件时，缺陷部位（如气孔、夹渣或未熔合区域）的材料密度较低，对射线的吸收衰减较小，而完好部位密度较高，吸收衰减较大，因此在感光胶片或数字成像板上形成明暗对比的影像差异，从而直观显示内部缺陷的结构和位置。这一过程依赖于射线源（如X 射线机或γ 射线装置）的稳定输出和工件的适当放置，确保成像清晰可靠。

应用：射线检测技术主要应用于工业无损检测领域，专门用于识别焊缝内部的体积型缺陷（包括气孔、夹渣等）和部分平面型缺陷（如未焊透、未熔合）。该方法能提供高分辨率的缺陷影像记录，支持后续分析和评估，广泛应用于石油化工、船舶制造、压力容器等行业的质量控制环节，帮助确保结构完整性和安全性。

海上应用特点：在空间受限的海上平台环境中，传统射线检测（RT）因辐射防护要求严格（如屏蔽设置和人员疏散），作业流程复杂且效率较低。数字化射线（DR）和计算机射线照相（CR）技术通过实时成像和快速数字处理功能，显著提升了检测速度和图像分析能力，减少人工干预。γ 射线源（如 Ir-192 或 Se-75）体积小、便携性强，适用于移动或狭小空间的检测场景，但需加强安全管控措施（如严格监控源活性和操作距离）以防止辐射风险。自动爬行器RT 系统（AUTORAD）采用自动化设备沿环缝匀速移动，结合射线源和接收器，大幅提高检测效率和一致性，尤其适用于大规模海上管道或容器的环缝检查。

2.2 超声检测（UT）

原理：当高频声波在材料中传播时，若遇到缺陷界面会发生反射或衍射现象，通过分析这些回波信号可精确定位缺陷的位置、尺寸及类

型。

应用：该方法尤其擅长检测平面型缺陷（如裂纹、未熔合或未焊透），同时也能有效探测体积型缺陷；其具备精确测量缺陷自身高度的能力，在缺陷定量评估方面表现卓越。

海上应用特点：首先，手动超声（MUT）操作灵活，但对人员技能和经验依赖度高，通常用于局部复查、难以接触区域或设备校准。其次，自动超声（AUT）作为海上管道环缝检测的主流技术，采用多角度晶片组成的探头阵列，借助机械驱动实现焊缝周向和轴向扫描，自动完成数据采集、存储及分析；其优势在于速度快、重复性好、定量精度高、数据可追溯且人员辐射风险低。

4.3 磁粉检测（MT）

原理：对铁磁性材料施加外部磁化场使其充分磁化后，在材料表面或近表面的缺陷区域（如裂纹、孔隙等），由于磁导率突变而产生漏磁场；该漏磁场吸引并吸附喷洒的磁性粉末，形成清晰可见的磁痕堆积，从而直观显示缺陷位置和形态。

应用：此方法主要适用于检测各类表面和近表面缺陷，包括但不限于裂纹、折叠、夹层、气孔等不连续性；广泛应用于工业制造、维修领域，尤其在检测薄壁结构或复杂几何形状部件时效果显著。

海上应用特点：在海洋作业环境中，磁性粒子检测因操作相对简单、快速高效、成本低廉而成为首选；它常用于焊前坡口清洁度与准备状态检查、焊后表面完整性评估（特别针对射线检测 RT 或超声波检测UT 难以识别的细小表面裂纹）、临时焊缝或修补焊缝的快速质量验证；其便携性适合海上平台或船舶的受限空间部署。

4.4 渗透检测（PT）

原理：首先，将渗透液均匀涂抹在清洁工件表面，利用毛细作用使其缓慢渗入表面开口缺陷（如裂纹、气孔等）中；等待适当时间让渗透液充分浸润后，彻底清除多余渗透液；接着，施加显像剂，显像剂通过吸附作用促使缺陷内的渗透液回渗至表面，形成清晰可见的痕迹，从而直观显示缺陷位置和形状。

应用：该方法广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工等行业，专门用于检测非多孔性材料（如金属、陶瓷或塑料）的表面开口缺陷，包括裂纹、气孔、折叠或夹杂等；特别适用于焊缝、铸件或机加工部件的质量控制，确保材料完整性。

海上应用特点：在海上作业环境中（如船舶、钻井平台或海上结构），设备简单、轻便且易于携带，适合在狭小空间或移动场景操作；适用于各种材料，包括奥氏体不锈钢等非铁磁性材料，常用于无法实施磁粉检测（MT）的焊缝表面检查，或作为 MT 方法的补充手段；然而，该方法对环境因素（如温度波动、风力和湿度变化）高度敏感，易影响检测效果，因此需严格控制操作条件，并确保工件表面彻底清洁（无油污、锈蚀或涂层），以保障检测精度和可靠性。

结束语

海油管道焊接质量需通过焊前严格预控、焊中实时精细化管理及焊后系统化检验实现全流程保障。射线、超声、磁粉与渗透检测技术的协同应用，结合自动化设备与数字化方案，显著增强了海上焊接缺陷的识别能力与评估效率。未来需持续优化检测技术的环境适应性、设备便携性及智能化水平，以支撑海洋油气设施全生命周期完整性管理，确保能源输送安全高效。

参考文献

[1] 贾振超 , 刘旭 , 吴荷祥 , 压力管道焊接技术与质量控制探析[J]. 山西冶金 ,,2024,47(01):233-234+244.

[2] 王思拓 . 管道焊接质量控制中的焊接缺陷检测与评估方法研究[J]. 建筑与装饰 ,2024(12):133-135