倪衛(wèi)鋼 沈 紅 張 昊

（1. 基伊埃工程技術(shù)(中國(guó))有限公司，上海 201101；2. 德希尼布工程咨詢(上海)有限公司，上海 200031）

在醫(yī)藥衛(wèi)生工程中，會(huì)遇到大量的衛(wèi)生潔凈管道焊接，除和通常的工業(yè)管道焊接要求相同外，這些衛(wèi)生潔凈管道在使用中對(duì)衛(wèi)生條件要求非常高，如果衛(wèi)生潔凈管道自身含有導(dǎo)致污染的因素，必將影響醫(yī)藥產(chǎn)品的純度或污染醫(yī)藥產(chǎn)品，當(dāng)這些醫(yī)藥產(chǎn)品流入市場(chǎng)，直接影響患者的健康和生命。而衛(wèi)生潔凈管道的焊接接頭是潔凈管道中衛(wèi)生最薄弱環(huán)節(jié)，因此，衛(wèi)生潔凈管道的焊接是每一個(gè)醫(yī)藥工程中的重要部分，它將直接影響醫(yī)藥工程認(rèn)證的成敗。

我國(guó)現(xiàn)在還沒(méi)有系統(tǒng)的衛(wèi)生潔凈管道焊接規(guī)范，各個(gè)醫(yī)藥衛(wèi)生工程中大多采用ASME (ASME BPE Bioprocessing Equipment)，AWS (AWS D18.1 Specification for Welding of Austenitic Stainless Steel Tube and Pipe in Systems in Sanitary (Hygienic) Application，AWS D18.2 Guide to Weld Discoloration Levels on Inside of Austenitic Stainless Steel Tube) 管道的標(biāo)準(zhǔn)。

1 材料

材料包括：管道材料(管子、管件)、焊接材料(焊絲，保護(hù)氣體)。

1.1 管道材料

化學(xué)成分：現(xiàn)在通常在醫(yī)藥工程中,工藝管道的材料是316L不銹鋼管，其力學(xué)性能和化學(xué)成分已被人們熟知，但ASME BPE對(duì)軌道自動(dòng)焊的管道材料的硫含量有一個(gè)區(qū)域限制，即：硫含量為0.05～0.017%[1]， 為了使焊接接頭的成型更好，對(duì)將要焊接的接頭兩邊的管道材料，在硫含量上也有要求，即：需要自動(dòng)焊接的二個(gè)元件之間的硫含量之差要小于0.007%。

圖1 衛(wèi)生級(jí)管材的包裝

圖2 衛(wèi)生級(jí)管件的包裝

表面狀態(tài)：管子和管件內(nèi)表面光潔度至少要小于SFT5，SFF5或SFC5[2](0.51μm+電解拋光)，外表面至少小于SFT2，SFF2或SFC2[2]) (0.64 μm)。

表面保護(hù)：使用前管子和管件要良好的保護(hù)材料，特別是對(duì)管口的保護(hù)。建議要求包裝好的管子和管件應(yīng)進(jìn)行充氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)。管子和管件要存放在干燥無(wú)污染區(qū)域，搬運(yùn)和開封使用時(shí)要戴干凈手套。

1.2 焊接材料

焊絲：衛(wèi)生潔凈管道的焊接盡可能采用自融焊，但有時(shí)會(huì)遇到加焊絲的焊接。除焊絲要滿足壓力管道安全法規(guī)要求的焊接工藝評(píng)定外，要選擇低碳等級(jí)的焊絲(316L 或316L Si)[3]，焊絲的表面要良好。不允許有水跡，銹斑等。

保護(hù)氣體：通常保護(hù)氣體為氬氣，要求氬氣的純度為U級(jí)，即純度要高于99.995%。

鎢極：鈰鎢極WCe 20，成分應(yīng)是Wu 98%，CeO 2.0%。

2 焊接工藝評(píng)定，焊工，焊前準(zhǔn)備，焊接現(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)

2.1 焊接工藝評(píng)定

我國(guó)壓力管道的焊接工藝評(píng)定現(xiàn)按NB/T 47014-2011 (承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定) 進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了每種焊接方法的焊接工藝評(píng)定因素及分類[4]，規(guī)定了重要因素，補(bǔ)加因素和次要因素，ASME BPVC IX 也有類似的分類。但這二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是為整個(gè)工業(yè)服務(wù)的，不可能專注到衛(wèi)生潔凈管道的焊接特殊要求。所以，ASME BPE 提出了潔凈管道的焊接工藝評(píng)定除按ASME BPVC IX外，還附加了二個(gè)補(bǔ)加因素：

（1）被面保護(hù)的氣體種類或成分的變化；

（2）填充材料金屬的AWS 種類的變化，或填充材料金屬采用某一專利材料。

在AWS D18.1 中，就衛(wèi)生潔凈管道焊接工藝評(píng)定提出了鑒定試驗(yàn)因素，鑒定試驗(yàn)因素包括程序鑒定試驗(yàn)因素和技能鑒定試驗(yàn)因素，程序鑒定試驗(yàn)是證實(shí)焊接工藝版次的變化能滿足AWS D18.1 對(duì)焊接質(zhì)量的要求，技能鑒定試驗(yàn)是證實(shí)焊工或焊接操作工的技能能滿足AWS D18.1 的要求。

在 AWS D18.1 (Specification for Welding of Austenitic Stainless Steel Tube and Pipe in Systems in Sanitary (Hygienic) Application) 中，除按焊接的常規(guī)要求外，對(duì)衛(wèi)生潔凈管道焊接工藝評(píng)定有更明確的要求。并在焊接工藝的評(píng)定因素中提出程序鑒定性試驗(yàn)因素的要求，詳見表1[5]。現(xiàn)在該要求普遍運(yùn)用在潔凈管道焊接的工藝評(píng)定中。

表1 工藝評(píng)定焊接因素

2.2 焊工

圖3 焊材的包裝

焊工要滿足當(dāng)?shù)匕踩ㄒ?guī)對(duì)壓力管道焊工的要求，要有相應(yīng)的焊工資格。對(duì)按ASME BPVC IX 及 ASME B31.3要求的工程，應(yīng)有符合該標(biāo)準(zhǔn)的焊工資格。但因潔凈管道焊接的特性，當(dāng)以下焊工鑒定因素變化時(shí)，焊工的鑒定必須要重新進(jìn)行[6]，詳見表2。業(yè)主或業(yè)主代表可在工程中的任何時(shí)間段進(jìn)行以上要求的焊工鑒定。

表2 技能評(píng)定的焊接因素

圖4 氬氣99.995%

圖5 切管專用工具

圖6 管子組對(duì)照片

2.3 焊前準(zhǔn)備

管道的切割要有轉(zhuǎn)用的衛(wèi)生潔凈管道切割工具，既能保證切割的精度，又不會(huì)被不干凈的切割工具污染。管口切面要和管子軸線保持90°垂直。管口要無(wú)毛刺，飛邊或氧化皮等，切邊處不要倒角。必要時(shí)在組對(duì)前用丙酮清洗焊口處。要焊接的二個(gè)對(duì)口要緊密配合，不留間隙。因管子和管件之間總會(huì)有些錯(cuò)邊，要延管口四周(每90°一點(diǎn))測(cè)量錯(cuò)邊，以保持錯(cuò)邊在最小的范圍。點(diǎn)焊的焊點(diǎn)要均勻，在滿足點(diǎn)焊作用的條件下，點(diǎn)焊要盡可能少，盡可能小。不要引起內(nèi)表面有氧化的顏色。要注意焊接時(shí)電網(wǎng)的電壓波動(dòng)影響焊接質(zhì)量，必要時(shí)增加穩(wěn)壓設(shè)備。

2.4 管道內(nèi)空氣的置換

用氬氣置換要焊接的管道內(nèi)的空氣，是衛(wèi)生級(jí)管道焊接中非常重要的一步，這關(guān)系到焊接接頭內(nèi)表面氧化等級(jí)，而且內(nèi)表面的氧化不易檢查，通過(guò)內(nèi)窺鏡檢查，有時(shí)鏡頭會(huì)改變接頭內(nèi)表面的顏色。置換的氬氣一定要和焊接所使用的氬氣純度一致(U級(jí)以上)，要用測(cè)氧儀檢查置換的結(jié)果，當(dāng)氧含量小于1%時(shí)，才可進(jìn)行焊接鑒定試驗(yàn)，焊接時(shí)要保持氬氣在管道內(nèi)有少許流動(dòng)。

2.5 焊接現(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)

在焊接工藝和焊工資格符合要求的情況下，現(xiàn)場(chǎng)開始焊接工作前，還要進(jìn)行焊接現(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)，通?，F(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)的要求如表3：

圖7 衛(wèi)生級(jí)管道手工氬弧焊(內(nèi)部充氬氣保護(hù))

圖8 衛(wèi)生級(jí)管道自動(dòng)焊

圖9 管道接頭焊接試樣

圖10 管道接頭試樣內(nèi)表面-剖面

表3 焊接現(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)

為節(jié)省成本，有些試樣有重復(fù)疊加時(shí)，經(jīng)業(yè)主或業(yè)主代表書面同意，可相互代替。

3 焊接質(zhì)量

衛(wèi)生潔凈管道的焊接接頭，除其機(jī)械性能和質(zhì)量滿足常規(guī)的要求外，還有其特點(diǎn)，即不能有利于細(xì)菌生長(zhǎng)的空間，要有利于CIP的清洗。這就在一些內(nèi)表質(zhì)量上有更高的要求。管道焊縫的外表面要100%目視檢驗(yàn)，一般焊縫外表面的質(zhì)量只能部分反映內(nèi)表面的質(zhì)量。內(nèi)表面要盡可能進(jìn)行目視檢查。當(dāng)內(nèi)表面無(wú)法進(jìn)行目視檢查時(shí)，要通過(guò)內(nèi)窺鏡或其他檢驗(yàn)工具進(jìn)行檢驗(yàn)。用內(nèi)窺鏡或其他工具檢驗(yàn)內(nèi)表面前，可在一些能目視的焊接接頭上對(duì)這些檢驗(yàn)工具進(jìn)行校驗(yàn)，滿意后才開始檢查。

ASME BPE 和AWS D18.1 都規(guī)定了焊接接頭的檢查比例[7-8]。這些規(guī)定是檢驗(yàn)的最低要求。在實(shí)際醫(yī)藥工程中，檢驗(yàn)的比例要高于這些比例。

ASME BPE 和AWS D18.1也規(guī)定了衛(wèi)生潔凈管道焊接接頭質(zhì)量的接受標(biāo)準(zhǔn)，各工程公司自己的規(guī)范對(duì)衛(wèi)生潔凈管道焊接質(zhì)量也有不同的要求，綜合如表4：

焊接接頭檢驗(yàn)合格后，該管道的管口要使用干凈的盲蓋蓋好，以防止異物進(jìn)入。

表4 焊縫質(zhì)量評(píng)定

圖11 焊縫質(zhì)量差—有氧化點(diǎn)

圖12 焊縫質(zhì)量好—無(wú)氧化點(diǎn)

圖13 焊縫質(zhì)量差—焊接紋路不均勻

圖14 焊縫質(zhì)量好—焊接紋路波均勻一致

圖15 焊縫質(zhì)量差—內(nèi)部有氧化顏色

圖16 焊縫質(zhì)量好—焊縫純白，內(nèi)部無(wú)氧化顏色

4 焊接記錄

對(duì)焊接記錄格式?jīng)]有一個(gè)統(tǒng)一的要求，但焊接記錄至少要包括以下內(nèi)容：

（1）管線圖號(hào)(包括版次)；

（2）焊接接頭號(hào)；

（3）焊工/焊接操作工號(hào)；

（4）尺寸/材料；

（5）焊接方法；

（6）現(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)的日期/現(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)的種類/現(xiàn)場(chǎng)鑒定試驗(yàn)的結(jié)果/姓名；

（7）現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的日期/現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的種類/現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的結(jié)果/姓名。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于人們對(duì)生活質(zhì)量要求越來(lái)越高，醫(yī)藥衛(wèi)生的工程也越來(lái)越多，但我國(guó)現(xiàn)在還沒(méi)有一套成熟的潔凈管道焊接標(biāo)準(zhǔn)，各工程公司施工的規(guī)范有很大的差異，這影響著我們潔凈管道焊接質(zhì)量的施工和驗(yàn)收，我們希望能根據(jù)這些年各醫(yī)藥衛(wèi)生工程項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)及國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，早日制定出一套系統(tǒng)的潔凈管道焊接標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)我國(guó)潔凈管道的焊接和驗(yàn)收。

[1] ASME BPE DT-4 Materials[S].

[2] ASME BPE SF2, Table SF-2, Table SF-4 and SF-10[S].

[3] ASME BPE MJ-5 Filler Material[S].

[4] NB/T 47014-2011 5.2[S].

[5] AWS. D18.1, 3. 1.5 Qualification[S].

[6] AWS. D18.1，3.2 Qualifications[S].

[7] ASME BPE MJ – 7.2.2 and 7.2.3[S].

[8] AWS D18.1, 5. Visual Examination Requirements[S].