长输天然气管道焊接裂纹成因及控制对策

长输天然气管道焊接裂纹成因及控制对策

宋连涛陈永强

中国石油天然气第七建设有限公司山东青岛266300

摘要：随着社会经济不断的向前发展，人们的生产和生活都离不开天然气资源，所以，必须要建设好天然气管道工程，保证长输天然气管道的可靠性和稳定性，这就要求注重天然气管道施工质量，而天然气管道的焊接组对过程又是施工质量最为关键的环节，管道的焊接质量好坏直接影响着天然气管道工程是否合格，必须要加强对天然气管道焊接质量控制，从而提高天然气管道的输送安全性。

关键词：长输天然气管道；焊接裂纹；成因；控制

一、长输天然气管道焊接裂纹成因

1、冷裂纹。熔合线部位是长输天然气管道冷裂纹出现的主要位置，淬硬组织是管道焊接接头处所不可避免的一种组织，这是导致熔合线处的性能出现脆化问题的主要原因。需要注意的是，还会有大量的氢气分子存在于热影响区域内，这些氢气分子会导致焊接处的韧性不断降低，在钢管焊接的缺陷部位进行集中后会对其造成较为局部化的压力最，终导致冷裂纹出现。延迟裂纹是这种冷裂纹类型中最为常见的一种。主要是在氢元素扩散的影响之下，钢管焊接出现裂纹问题。

2、热裂纹。由于焊接金属在长输天然气管道中凝固的过程中，当温度偏高时会存在热裂纹，从本质上而言，这种裂纹的存在属于晶间断裂。导致这种裂缝存在的主要原因是，在均匀加热的情况下，或者受到冷却方法的影响，将会使得热应力在熔池结晶中发生作用，因此，在不一样的结晶时间之内，会有不同的结晶杂质的存在。这种现象主要表现在，先结晶的金属纯度较高，但是后结晶的金属纯度较低，同时后结晶的金属伴随有大量杂质的产生。由于杂质具有集聚的特点，因此会存在很多的低熔点共晶物熔池金属结晶会作用于低熔点共晶物，因此会产生“晶界薄膜”，导致薄弱地带出现，从而引发热裂纹。

3、再热裂纹。在恒定的温度环境下，针对焊接好的焊件进行再次加热而出现的裂纹就是指长输天然气管道得再热裂纹。焊接的熔合线处以及附近的粗晶区域都是再热裂纹出现的主要范围。管道与及其焊接部位在焊趾到结晶区域范围内，会受到温度以及与预应力的影响。所以热处理的晶体发展中裂纹产生概率相当大。4、层状撕裂裂纹。产生这种裂纹的主要原因是由于钢板的内部存在分层的夹杂物质，因此，在焊接的过程中会伴随有垂直于轧制方向的应力产生，从而使得阶梯状的裂纹在热影响区域或者是在距离热影响区域稍远的地方产生。为有效控制这种裂缝，就需要在对金属进行冶炼的过程中，要对低夹杂物的分布以及数量进行严格的控制，同时，还可以通过改善接头处的设计，来使得拘束应变力不断减小。

二、长输天然气管道焊接裂纹形成控制措施

1、焊前准备工作

在进行天然气管道焊接之前，需要建立内部管理机制，由焊接技术人员编写焊接工艺指导书，其内容需要涵盖不同材质、壁厚和管径所需要的焊接方法以及如何选择焊接材料、接头形式、焊接速度和焊道数量等。焊接工艺指导书经过有关人员审核、批准，并由本单位技能熟练的焊工按照焊接工艺指导书的规定焊接试件，完成后将其送至实验室进行有关项目的检测。然后根据检测结果和有关的标准规定，将焊接工艺因素和试验记录整理成焊接工艺评定报告。经有关单位审批合格后，可以作为焊接工艺规程、焊接工艺卡以及相关的作业指导书的依据。根据已批准的焊接工艺规程和指导书组织焊工考试，并由业主、监理、承包商三方相关人员进行监考，焊工取得上岗资格证后方可参与管道焊接施工作业。在开展管道焊接工作的过程中，还应该做好焊工的思想教育工作，以此来不断提升其责任心，从而保障焊接质量和效率。

2、对环境方面进行控制

某区域为热带和亚热带混合的气候，主要的气象灾害有：早春的低温阴雨，夏季的台风、暴雨和冬季的寒潮等，焊接作业时做好保护措施。雨天条件下施工做好以下几点：①及时罩上事先准备好的防雨篷，并用液化气烤把烤干雨水淋湿的焊口；②当测得周围环境的相对湿度超标时，在防雨棚底部铺垫一层塑料布，并在作业区内铺垫厚毛毡，阻止地面的潮气；在挡风棚的进气口加松软干燥的木锯末，以降低入气的湿度；同时，在挡风棚内配置除湿机，提高棚内的整体干燥度；③焊前必须擦干焊口附近的雨水；④焊接必须一气呵成，严禁间断焊接。当天的焊接作业应连续完成，不能当日完成的焊口，必须要焊完50%的钢管壁厚。

3、对各焊接裂纹区分控制

首先，在采取防范措施时我们可将冷裂纹的形成条件作为主要依据。在提升管道塑性的过程当中，我们可利用碱性焊条实现对管道内部氢气分子含量的不断降低。注意必须严格按照相关规范与标准实现对对应力分散程度以及焊后热处理不断强化，在此基础上冷却速度得以不断降低。在实际针对管道进行焊接工作之前需要进行充分的预热。焊接工作完成后缓冷，这是保障焊接材料干燥性不会受到破坏的主要途径。在焊接过程当中一定要保障没有杂质存在于接头当中。焊接工作完成后，注意结合实际实现对氢分子的有效消除。其次，在控制热裂纹的过程当中，可从以下几个方面着手。严格遵守焊接顺序使用碱性焊剂，这对焊缝中杂质含量的降低有积极意义。为在真正意义上实现对中心线裂纹现象的避免，需要针对焊缝形成系数进行不断提升，实现对管道内各种化学元素含量的合理控制。也可利用温度敏感性低的材料，对预热温度以及焊接应力进行不断降低。

4、优化焊接技术

长输天然气管道在进行焊接施工过程中，自然环境和施工人员的技术水平会对焊接质量产生较大的影响，时常会导致焊接裂纹质量问题的产生。对于风力较大、自然环境较为恶劣的施工地区，应该采用药芯焊丝焊接技术，半自动下向焊接方式来对管道进行焊接。在实际的焊接过程中，应该适度的提升对焊条的烘干温度，制定出完善的防风保温办法，可以避免由于含氢量较大产生的氢聚集形成的裂纹。

5、其他控制措施

对于焊接裂缝的控制，除了使用以上的方法之外，还应该对这一工作流程进行总结，从而提出其他方面的控制措施，主要表现在以下几点：①应该确保长输天然气管道始端以及终端的质量良好②在完成焊接作业之后，需要拆除工具以及卡具，以免对焊接管道的自身质量产生影响。焊接过程中，要确保焊接方法具有一定程度的连贯性，需要根据相关规范标准做好相应的预热处理。③在焊接完成之后，需要立即使用后热消氢处理的方法，来确保温度保持在一定的时间，或者确保温度增加。完成焊接工作之后，如果焊接位置处有裂纹或者气泡产生，就需要对该处进行重新焊接或者重新打磨处理。④在焊接长输天然气管道的过程中，对子同一位置处的焊接，不能超过两次。在进行管道焊接的过程中，需要确保焊接工作者具备基本的焊接技能，通过使用恰当的焊接方式，来最大限度的降低焊接裂纹存在的几率。

结束语

长输天然气管道的焊接施工跟人们的生命安全息息相关，并且也影响着该行业的发展。因此，在竞争压力逐渐增加的时代背景下，应该对天然气管道焊接技术不断加以提升，以此来增强行业自身的竞争力和市场经济的发展。

参考文献

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