朱晓东

国家管网集团山东公司维抢修中心

摘要：为提升油气管道焊接作业中焊工的实操技能与焊接质量管控能力，聚焦大口径1016×17.5 mm管道，遴选12名一线焊工开展了为期11天的X70管线钢GTAW打底+FCAW-G填充盖面组合自动焊专项集训。采用“理论 + 实操”一体化模式，遵循GB/T 31032―2023《钢质管道焊接及验收》和焊接工艺评定文件，累计施焊20道焊口，并抽取15道焊口进行PAUT相控阵与RT射线联合无损检测，统计缺陷类型，从人、机、料、法、环五个维度剖析缺陷成因，并结合实训短板优化培训方案，旨在为同类焊工集训及施工现场焊接质量管控提供参考。

关键词：X70管线钢；组合自动焊；GTAW+FCAW-G；PAUT+RT联合检测；焊工实训；质量管控

X70钢作为国内长输油气干线主力管材，导热性能优良、焊接热输入敏感度高，对焊工标准化操作要求高。为提升焊工的专业技能水平及焊接质量管控能力，结合大口径管线动火连头一次焊接合格率提质的现场刚需，遴选12名一线焊工开展了为期11天的X70管道GTAW打底+FCAW-G填充盖面组合自动焊专项集训，配置3台熊谷A-302全自动焊接设备，全程遵循GB/T 31032―2023《钢质管道焊接及验收》、DEC-OGP-G-WD-002-2020-1《油气管道工程线路焊接技术规定》及PQR-2021301《焊接工艺评定报告》要求。参训焊工年龄在37～46岁，大多为本科、大专学历，长期从事管道维抢修施工，手工焊功底牢靠，具备转型组合自动焊的扎实基础。实训采用2人编组、6个工位轮换交替实操模式，设3个氩弧焊工位、3个自动焊工位。累计施焊20道焊口，抽取15道焊口经 PAUT 相控阵与 RT 射线无损检测，发现存在各类缺陷。梳理缺陷分布规律，从人、机、料、法、环五个维度剖析缺陷成因，以优化培训课程与现场过程管控，提升培训成效，从源头减少自动焊焊缝缺陷发生率。

1  焊接缺陷统计及成因分析

1.1  缺陷类型与空间分布

在抽检的15道焊口中，共发现22处缺陷，现从类型、等级及位置三个方面进行统计：夹层未熔合缺陷8处（36.4%），多位于焊道熔合线，均由RT检出；线性缺陷7处（31.8%），部分深度达17 mm，均由PAUT检出；条状缺陷4处（18.2%），集中分布在焊口腰部；圆形2处、点状缺陷 1 处，合计占比 13.6%（图 1）。

图 1 缺陷类型分布图

按缺陷等级划分：Ⅱ级缺陷11人次（50%），以小型线性和点状缺陷为主；Ⅲ级缺陷4人次（18%），多为中等长度夹层未熔合；Ⅳ级缺陷7人次（32%），为大深度线性缺陷，危害性最高。在空间分布上，70%的缺陷集中在起弧和收弧接头位置，其余30%出现在焊口两侧腰部，表明接头焊接与中层填充是质量控制的薄弱环节（图 2）。

图 2 缺陷等级分布图

1.2  五要素缺陷成因分析

（1）人员因素。学员固守手工焊作业理念，在坡口尺寸不合格时仍违规施焊；且缺乏缺陷整改与溯源意识，导致同类缺陷反复发生。绝大多数焊工初次操作熊谷A-302焊机，缺乏对设备原理及参数调试的专项学习，在管口组对、坡口精修、预热、层间温度控制等关键工序上重视不足。受集训周期和年龄限制，人机协同训练时间较短，部分人员抵触自动化新工艺，导致遥控面板参数调节及焊接故障应急处置能力不足，持续增加了缺陷产生的概率。

（2）设备工装因素。自动焊送丝机构运行过程中出现间歇性卡滞，多焊机同步启动造成电网电压波动，电弧不稳诱发未熔合等缺陷；坡口采用火焰切割，加工质量较低；使用较薄切割砂轮片打磨焊道容易出现较深的夹沟，进一步增加了出现夹层未熔合的概率；气保工位未配备气体检测装置，无法监测保护气体成分，气体纯度不足易造成焊缝氧化及气孔缺陷。防风棚数量不足，仅满足自动焊工位使用，氩弧焊工位无有效防风设施。

（3）母材与焊材因素。X70钢材热敏感性强，管材本身的壁厚偏差和组织偏析易催生未熔合缺陷；火焰切割使坡口表层生成淬硬组织，且坡口角度、对口间隙波动大，诱发夹渣和气孔；大口径管材出厂存在失圆问题，导致组对错边。此外，管材剩磁、现场杂散磁场及地线安装错位形成磁偏吹，引起电弧偏移，导致单侧熔深不足和未熔合。焊丝库房温度不满足15～25℃、湿度≤60%的存储规范，致使焊丝受潮锈蚀，焊接时产气形成气孔缺陷。

（4）工艺执行因素。未严格按照PQR―2021301《焊接工艺评定报告》要求管控预热温度、层间温度及焊道间隔时间；施焊时未依据坡口实际尺寸预先调试主机参数，坡口两侧热输入不均匀，诱发未熔合、夹渣缺陷；焊道接头打磨不符合规范，未形成1∶5缓坡过渡；各层焊道接头错开间距小于 30 mm；坡口面铁锈、油污清理不干净，焊接轨道铺设平整度不达标、保护气体流量参数设置失误；已出现的微小缺陷未及时返修，缺陷持续延展、劣化失效。

（5）环境因素。集训期间连续低温阴雨，现场施焊条件达不到焊接作业环境要求（规范要求环境温度12～18℃、空气相对湿度28～33%RH）；氩弧焊作业工位未设置封闭式防风围挡，现场风速超出工艺允许限值。低温、高湿外加气流扰动，大幅降低氩气保护屏障稳定性，造成打底焊焊缝保护不良，焊缝成型质量不合格。

2  优化策略

（1）强化人员思想建设与分层实训。一是落实质量安全教育，摒弃传统手工焊固有思维，确立质量优先准则，建立缺陷闭环管理制度，确保探伤缺陷溯源并现场返修，严禁对不合格坡口进行施焊。二是重构模块化培训课程，细化熊谷 A-302 全自动焊机教学内容，增设设备原理、参数联机调试及遥控操作课程，扩充坡口处理、管口组对及温控实操课时；结合学员基础与年龄实施分组教学，加强人机联动练习，提升熔池控制与故障应急处理能力。三是建立阶段性考核准入制度，以考核促进学员主动掌握新工艺，消除对自动化焊接的排斥心理；作业期间同步开展自主质量巡检，从源头减少人为重复性缺陷。

（2）优化设备维保与工装配置。全面检修改造供电线路，为焊机加装稳压设备，采用错峰开机策略以规避电压波动；拆解保养送丝机构，消除送丝卡顿故障；淘汰火焰切割坡口工艺，引进全自动冷切割坡口机，提高坡口加工质量；配置合格的打磨砂轮片，严格执行1∶5接头缓坡打磨标准；配齐混合气检测仪及压力表校验器具，建立设备日常巡检台账，实现设备故障与焊接质量的双向追溯。

（3）全流程管控管材与焊材质量。管材进场需复检壁厚与圆度，不合格者严禁用于实训；施焊前利用专用对口器校圆并控制错边量与间隙；购置全自动冷切割坡口机替代火焰切割以消除坡口淬硬层，提升坡口加工质量；对带磁管材实施焊前消磁，规范固定接地线位置以消除磁偏吹影响。改造焊材库房以实现恒温恒湿，完善焊丝入库验收、分区存放及领用登记制度，每日剩余焊丝按规定回收存放，杜绝受潮锈蚀。

（4）推进工艺标准化闭环管控。焊前依据实测坡口尺寸精准设定焊接速度、摆幅、坡口边缘停留时间等工艺参数；逐项核查坡口清洁度、对口间隙及错边量，坡口指标不合格管口严禁组对装配；提前校准行走轨道平整度、调试保护气体流量，经试焊工艺稳定后再开展正式施焊。施焊期间强化全过程巡检，发现微小缺陷立即现场返修；依托典型缺陷案例常态化开展工艺复盘，固化标准化作业行为。

（5）完善作业环境监测与防护措施。所有氩弧焊工位加装专用防风棚，开工前检查防风有效性；配备便携式温湿度仪实时监控环境指标，在低温工况下适当提高预热温度以抵消环境不利影响；焊丝统一存放于保温筒内，严禁露天放置以防受潮。当温湿度超标时，须采取防风、控温及焊丝保温三项补救措施，满足工艺条件后方可施焊，以确保气体保护焊接质量稳定。

3  结语

本次X70管道组合自动焊集训实现了“以实训促技能、以探伤促质量” 的培训目标。12名学员均熟练掌握GTAW+FCAW-G整套焊接工序，3名学员实操焊口取得PAUT、RT联合检测双Ⅰ级优质试件成绩，整体培训成效显著。但探伤检出的未熔合及纵深线性缺陷，也暴露出学员质量意识不足、工艺执行力薄弱及现场全流程管控疏漏等短板，为后续培训优化指明了方向。质量观念缺失是缺陷反复发生的核心内因，仅依靠设备升级与工艺优化无法根治质量通病。后续应建立焊工终身质量跟踪档案，常态化组织回炉复训，持续跟踪学员施工现场焊口检测数据，并根据薄弱项动态增补专项实操课程，推动集训成果转化为现场施工质量管控能力。唯有实现质量责任入脑、工艺标准入心、实操技能入手 “三位一体”，才能建成专业化焊工自动化作业队伍。

作者简介：朱晓东，1973年生，本科，管道维抢修焊工技能专家，主要从事油气管道应急抢修及焊接工作。联系方式：13964696682，41597664@qq.com。