随着油气工业的发展，市场对天然气压缩机的排气压力越来越高，除了对压缩机的主机部件有较高的质量要求外，对工艺管线的强度、韧性和焊接性提出了愈来愈高的要求。支管台指在主管上开孔焊接整体补强的管件。

往复活塞式压缩机式最常用的容积式压缩机，具有技术成熟、压力范围广、热效率高、适应性强、排气量调节范围大、材料要求不高等优点，广泛应用于石油和化工等领域的各类气体压缩机场合。

对焊支管台常用于主管和安全阀支管之间的过渡连接，螺纹支管台常用于主管和测温测压端之间的过渡连接。

与传统的连接型式相比，支管台连接具有安全可靠、降低造价、施工简单、改善介质流道、系列标准化、设计选用方便等突出优点。

但是，支管台特殊结构和焊缝形式增加了检测难度和工艺复杂性[3]，焊接施工过程中的未焊透很难科学的检测出并有效的返修。接头中的未焊透对结构影响极大，它减少了焊缝的有效承载面积，降低了焊接接头的强度并造成了应力集中，增大了机组的安全风险。

2 支管台焊接接头内部形貌观察分析

某机组支管台和主管焊缝的外观形貌如图1所示，内部剖面如图2所示。

从图2可以看出，实际生产过程中支管台连接焊缝存在大量未焊透现象。造成未焊透的可能原因有开孔不规则、组对间隙太小、焊接位置不当、电流太小、运行速度太快、电弧发生吹偏等。

3 原因分析

3.1 开孔不规则

采用机械开孔的焊缝外观图3所示。从图中可以看出，在其他因素不变的情况下，采用机械开孔，焊缝根部极大部分区域仍然存在未焊透，说明开孔不规则不是造成焊缝未焊透的主要原因。

3.2 调整组对间隙

调整组对间隙后火焰开孔方式的焊缝外观如图4所示，机械开孔方式的焊缝外观如图5所示。从图4和图5中可以看出，大部分地区均已经焊透，说明组对间隙是未焊透的主要原因。

立焊和仰焊位置焊透效果不佳，由于这2个位置和平焊相比，不能像平焊位置那样在重力下促使熔滴脱离焊丝末端有利于熔池过渡。

采用手工钨极氩弧焊打底，平焊位置焊接焊枪的可达性更好以及焊易观察熔池，焊工更易采用短弧焊接，热量更集中，热影响区更小，变形更小，有利于提高焊接质量。

不同组对间隙与焊透率的关系如表1所示，从表1可以看出间隙过小和过大都不利于焊透。间隙过小，焊枪不易深入到焊缝根部，电弧不能很好的通过间隙过渡到焊缝背面。

间隙过大，熔孔太大，极易烧穿，焊缝背面过于凸起，不利于气体流通，且不利于连接测温、测压等零部件。当间隙为2.5~5 mm时，大幅提高单个支管台焊缝焊透长度比。

在保证合理的间隙下，机械开孔方式的单个支管台焊透长度略大于火焰开孔，焊缝外观质量也优于火焰开孔，这是因为采用机械开孔有利于保证组对间隙均匀，焊缝宽度差和余高差较低。

3.3 保证焊接位置

采用机械加工坡口以及保证组对间隙的基础上，调整焊接位置，焊件处于平焊位置焊接，结果如图6、7所示，从图中可以看出，同一支管台焊透区域达到了100%。

对完整试样进行射线探伤，所有区域均达到了域级要求，说明全部焊透，并且无未融合、夹杂缺陷。

4 参数验证

探伤合格的试样经切割、打磨、腐蚀后的焊缝微观组织如图8所示，热影响区微观组织如图9所示。图8组织主要为铁素体、珠光体，图9组织主要为铁素体、索式体。

焊缝区及热影响区中无魏式组织且出现针了状铁素体组织，针状铁素体在奥氏体晶内形核、长大，具有细化奥氏体晶粒、提高焊焊缝和热影响区金属韧性的作用。

针状铁素体中具有细小的亚晶结构和高密度的可移动位错，易于实现多滑移，有益于性能的提高[6]。

采用同样的参数焊接管与管对接试件，焊缝区及热影响区经检测得到相类似的组织，制作的弯曲试样经检测满足标准要求，制作的拉伸、冲击试样经检测超过标准要求值。

5 防范应对措施

（1）对入厂的支管台严格按照其制造标准验收，确保其形状、尺寸与公差等满足要求，防止制造不标准影响焊缝质量，组对时合理控制组对间隙。

（2） 采用满足要求的焊工进行施焊，防止焊工技能影响支管台焊透，预制支管台和主管，支管台和主管焊缝处于平焊位置焊接，有利于支管台焊透。

（3） 严格按工艺要求清理、加工、组对、施焊、记录、检验等。

6 结论

（1）焊接间隙过小或过大是影响支管台是否焊透的主要原因，支管台和主管的间隙宜为2.5~5 mm。

（2） 支管台和主管处于平焊位置焊接，重力下推动熔池过渡，焊枪的可达性更好，焊工更易观察熔池，有利于支管台焊透。

（3）在保证合理的间隙下，采用机械开孔方式有利于提高单个支管台焊透长度比以及焊缝外观质量。