长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施

长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施

田军民

山东方鑫游乐设备有限公司山东省淄博市255000

摘要：长距离输送管道是国家能源安全的重要保证，在大范围的地区，高压输送介质压力大，可燃性高，一旦泄漏可能会造成巨大的灾难性后果。因此，保证长输管道施工中裂缝的安全技术质量和控制措施是一项长期而艰巨的任务。随着焊接技术的迅速发展，研究人员应进一步研究新的焊接技术，以保证焊接质量的进一步提高，保证天然气管道的正常运行。因此，本文对长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施进行分析。

关键词：长输天然气管道；管道焊接；裂纹成因；控制措施

我国既是石油和天然气的生产大国也是消耗大国，石油资源和天然气资源的产业链中多采用长输管道进行运输，此外，各运输行业包括水运、空运、铁运等都会涉及到管道，其在运输行业的重要性是不容忽视的。但是在长输管道的焊接工艺中容易出现各种裂纹，这些裂纹的存在将会为油气的运输埋下安全隐患，因此，对裂纹的形成原因以及防御措施的研究具有非常重要的意义。

1长输天然气管道焊接裂纹常见类型及成因

长输天然气管道焊接裂纹的产生，制约着整个运输管道的质量，还会影响焊接安全件使用质量，属于一种非常危险的工艺缺陷。焊接裂纹不仅产生于焊接过程中以及工艺操作的基础环节，更具有一定的潜伏期。长输天然气管道焊接裂缝的成因分析，首要问题是提出焊接裂缝根据部位、尺寸、形成原因以及机理方面的差异分为哪几种类型，按照裂纹形成的基本条件，可以具体地被划分为热裂纹、冷裂纹、再热裂纹以及层状撕裂等。下面对这些焊接裂纹的产生成因进行具体分析。

1.1冷裂纹

长输天然气管道冷裂纹主要发生在热影响区和熔合线处，其焊接接头存在淬硬组织使其性能脆化、扩散时氢含量较高使的接头性能脆化、焊接缺陷处形成大量聚集的氢分子造成非常大的局部压力，这些都是长输天然气管道产生冷裂纹的原因。

最主要和常见的冷裂纹被称为延迟裂纹，那是在焊后延迟一段时间才发生的裂纹，主要是由于氢元素在金属中扩散、聚集和最终诱发裂纹都需要一定的时间。

1.2热裂纹

焊接热裂纹是指高温下所产生的裂纹，通常会在焊缝的内部产生，当然有时也可能出现在热影响区，表现形式为：根部裂纹、横向裂纹、纵向裂纹等。焊接熔池在结晶过程中本身就存在偏析现象，当焊接应力足够大时，就会因为结晶被拉开，形成裂纹。此外，如果钢材中掺有杂质，也会造成在拉应力的作用下形成裂纹的现象。

1.3再热裂纹

再热裂纹总是在焊后重新受到一定的较高温度时产生，一般发生在焊接接头的热影响区的融合线附近的粗晶中起始点是焊接接头表面的焊趾部位等应力集中处，在粗晶区发展至热影响区的细晶区停止裂纹有明显的曲折与分叉它的产生原因与高温应力松弛（应力高处变形超过金属变形能力时易产生）及合金碳化物所处状态（片状条状碳化物析出晶界不利）有关它主要受钢材与焊缝中的合金元素及焊接残余应力的影响如：Cr、|Mo、V、Nb、Ti等元素，均会增加钢的在热裂纹敏感性。

1.4层状撕裂裂纹

此裂纹系低温开裂均产生于热影响区内，其原因是主要是扎制钢板（用于焊制管道）或拔制钢管中存在硫化物氢化物和硅酸盐等非金属夹杂物，其中尤以硫化物的作用为主，这些夹杂物在轧制过程中被延展成片状，分布在钢板或钢管表面平行的各层中，其平行能力极差，使金属在厚度方向的力学性能，特别是断面收缩率严重下降，在垂直于厚度方向的焊接应力作用下，该夹杂处首选开裂并扩展，夹杂物会影响氢从钢中的析出，使层状撕裂倾向加剧。

2天然气长输管道焊接裂纹防范对策

2.1焊前准备及管口净化

管道焊接前的准备工作主要包括分析、检验管材材质，接头的选形与组队，以及对施焊处的清理、预热。只有严格依照相关标准、规范，做好焊前一系列准备工作，才能提高管道焊接质量，大大降低焊接裂纹的产生率。此外，在正式开始管道焊接工作之前，还应做好施焊处的净化工作。净化范围主要是管道施焊处两侧各五十毫米范围内，净化对象是该范围内表面的油污、铁锈、水分、泥沙、气割后的熔渣、氧化皮等杂物。

2.2优化焊接技术

在长输天然气管道的具体焊接工作中，要综合考虑气候环境因素对焊接工作质量的干扰，例如：风因素的干扰、湿地因素的干扰等等，从而实现控制管道焊接中裂纹的目的，所以如果在自然环境不理想的区域进行天然管道的焊接工作，例如：风力比较明显等等，此时要使用具备药芯的焊丝完成管道的焊接工作，同时要在半自动下向方法的帮助下，进行管道焊接施工，因为该焊接方式具有较好的抗风功能，因而在具体施工的过程中使用的频率也比较高。在具体的管道焊接工作中，要严格的控制焊接始端和焊接终端的焊接质量，如果在焊接始端使用的是后退引弧的方法，则要在终端将填充弧坑，从而有效的控制焊接裂纹的出现。

2.3加强焊接管理

对于长输管道焊接，减少焊接裂纹的因素，加强对焊接人员的管理，首先焊工要持证上岗，可以熟练操作焊接机，而且还掌握了焊接要点，需要焊接人员必须具有高度的责任感，焊接管道和配件的每一步都可以根据仔细操作的要求，以确保长输管道接口的焊接获得合格的标准。

2.4选用合理的焊接顺序

选用合理的焊接顺序在一定程度上可以减少焊接应力，避免焊接变形，从而大大减少管道裂纹现象的出现。管道下向焊比较适合的焊接方式是流水作业式，由两名焊工同时向同一焊道施焊，焊接顺序为由管道的上焊口向下施焊，直至焊口的底部。采用这种焊接顺序对管道施焊时，应妥善处理好焊口上下部位的连接问题。一旦管道的直径超过了七百一十一毫米，那么同一焊道就需要三名焊接工人同时施工，焊接顺序既要满足焊接对称性的要求，也要符合焊接平衡性的要求。焊接时应将电流大小控制好，不宜过大，且顶弧焊接的效果比较好，应优先考虑。在对最后一层施焊时，一定要使焊缝足够饱满，且焊缝余高控制在合理的高度内，不宜过大。

2.5强化管道焊接过程中的质量管理，落实责任制

在实际焊接工作中，施工企业还要加强对管道焊接过程中的监督与管理，确保工作人员严格按照企业的相关管理制度开展工作。实际工作中，企业要将责任落实到每一个员工身上，并且可以适度的增加奖励与惩罚的力度，以便于消除员工的消极怠工心理，促使其�F结一致、克服工作难点，从而保证在工期内完成建设目标。另外，还要提升施工人员的专业素养。①施工人员是工程的直接执行者，他们的专业技能水平对工程质量有很大的影响。所以，企业要加强对员工培训的次数与力度，并使施工人员能够在施工工作中对学到的知识进行实践，提升其专业技能、沟通能力以及协调组织能力。②企业要健全人才培育和印记机制。企业的成功最终是企业用人的成功，所以建筑企业要不断地向企业中引入高素质高水平的专业人才，提升企业管理队伍的整体素养，促进工程项目管理水平的增长。

结束语：

总之，在实际的焊接施工中，往往会对有缺陷的焊道进行返修以致某一焊道区域要经过多次焊接，加之管道组对采用外对口器难免产生应力，都会对焊接的质量造成影响，因此在焊接的过程中应该将影响焊接质量的因素进行严格的控制，以提高长输管道焊接的合格率，确保安全。

参考文献：

[1]长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施[J].朱黎原.内燃机与配件.2018（01）

[2]长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施[J].唐强，王涛，喻美军，兰曾强，王付海.科技视界.2015（07）

[3]长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制措施[J].李健.石化技术.2015（06）