在项目实施过程中,这类因壁厚差异产生的“倒刺”质量问题的出现,主要基于两点:针对金属管道管件的连接,其次是“壁厚差异”,经归纳此类问题,可以发现有如下几个共同特征:
(1)所在位置
这类质量问题中,经现场发现,“倒刺”的位置是在对接焊缝的内侧处,是通过管道管件的对焊连接产生的。“倒刺产生”的对象,主要是指在同一管道系统中,通过对焊焊接在一起的管道、弯头、三通/四通、异径管、短接和带颈对焊法兰(包括焊接阀门等)。
(2)外径相同,内径不同
在工业项目的管道系统中,管道的规格一般是依据管道等级表来进行划分的。同一管道等级条件下,为了保证管道管件连接的质量,无论采用的是PN欧标系列或者Class美标系列,管道及管件的对接处的外径都是相同的,内径与壁厚相关。
(3)连接处的坡口
对于对焊的这类管道管件,在对接焊接之前,一般都会对焊接端口进行坡口处理,以保证焊接强度和质量。按照通用国家标准“GB/T12459-2017钢制对焊无缝管件”与“GB/T13401-2017钢板制对焊管件”要求,国内市面上生产的这些管件的端口在出厂前已经加工好了坡口(少部分壁厚过小的也可不打坡口)。
因此,“倒刺”问题的产生是一种在特定条件下的结果(金属材质、外径相同壁厚不同、有坡口),而这个特定条件在大多工程项目中都会有出现。对比一下正常状态下的管道管件的连接和产生问题的“倒刺”连接,就会更加清晰地发现问题的所在。
正常、理想的管道管件对接焊缝接头的外形如图1所示。
这种情况下,管道管件两端对接焊缝的内外侧除了一定焊缝余高外,两侧的外壁几乎是持平的。在许多工程项目中,经常出现了这种因管道管件连接端壁厚不一致而导致的“倒刺”质量问题,如图2及图3所示。
这种问题主要表现在管道管件的对接焊缝接头处,其外壁对接持平而内侧出现一个不平突起的“台阶”,这个“台阶”因为两端分别有不同角度的坡口,而使得内部一圈产生了一个“倒刺”,例如管道与弯头的接头处内侧,管道与对焊法兰接头处内侧,等等。
通过一些项目观察中发现,这种“倒刺”随着系统中的管道管件的口径越大,这个“倒刺”一般也越大,随着管道压力等级越大,“倒刺”也越深。
这种“倒刺”问题如果不是设计特别要求,一般工业项目中是不允许存在的,尤其是针对粘度大、颗粒物介质的管道系统。项目中出现了此类质量问题,都需要在生产运行前解决掉。