在項目實施過程中,這類因壁厚差異產生的“倒刺”質量問題的出現,主要基于兩點:針對金屬管道管件的連接,其次是“壁厚差異”,經歸納此類問題,可以發現有如下幾個共同特征:
(1)所在位置
這類質量問題中,經現場發現,“倒刺”的位置是在對接焊縫的內側處,是通過管道管件的對焊連接產生的。“倒刺產生”的對象,主要是指在同一管道系統中,通過對焊焊接在一起的管道、彎頭、三通/四通、異徑管、短接和帶頸對焊法蘭(包括焊接閥門等)。
(2)外徑相同,內徑不同
在工業項目的管道系統中,管道的規格一般是依據管道等級表來進行劃分的。同一管道等級條件下,為了保證管道管件連接的質量,無論采用的是PN歐標系列或者Class美標系列,管道及管件的對接處的外徑都是相同的,內徑與壁厚相關。
(3)連接處的坡口
對于對焊的這類管道管件,在對接焊接之前,一般都會對焊接端口進行坡口處理,以保證焊接強度和質量。按照通用國家標準“GB/T12459-2017鋼制對焊無縫管件”與“GB/T13401-2017鋼板制對焊管件”要求,國內市面上生產的這些管件的端口在出廠前已經加工好了坡口(少部分壁厚過小的也可不打坡口)。
因此,“倒刺”問題的產生是一種在特定條件下的結果(金屬材質、外徑相同壁厚不同、有坡口),而這個特定條件在大多工程項目中都會有出現。對比一下正常狀態下的管道管件的連接和產生問題的“倒刺”連接,就會更加清晰地發現問題的所在。
正常、理想的管道管件對接焊縫接頭的外形如圖1所示。
這種情況下,管道管件兩端對接焊縫的內外側除了一定焊縫余高外,兩側的外壁幾乎是持平的。在許多工程項目中,經常出現了這種因管道管件連接端壁厚不一致而導致的“倒刺”質量問題,如圖2及圖3所示。
這種問題主要表現在管道管件的對接焊縫接頭處,其外壁對接持平而內側出現一個不平突起的“臺階”,這個“臺階”因為兩端分別有不同角度的坡口,而使得內部一圈產生了一個“倒刺”,例如管道與彎頭的接頭處內側,管道與對焊法蘭接頭處內側,等等。
通過一些項目觀察中發現,這種“倒刺”隨著系統中的管道管件的口徑越大,這個“倒刺”一般也越大,隨著管道壓力等級越大,“倒刺”也越深。
這種“倒刺”問題如果不是設計特別要求,一般工業項目中是不允許存在的,尤其是針對粘度大、顆粒物介質的管道系統。項目中出現了此類質量問題,都需要在生產運行前解決掉。