长输天然气管道焊接裂纹成因及控制分析

长输天然气管道焊接裂纹成因及控制分析

王琦

重庆工业设备安装集团有限公司400042

摘要：天然气是无色气体且易燃易爆。在近几年被广泛的运用到生活中。现阶段，在科学技术不断成熟，国民经济不断进步的基础上，天然气的开发和利用越来越受到广泛关注。同时，天然气的运输所存在的安全隐患也逐渐凸现出来。本文旨在分析长输天然气管道焊接裂纹的形成原因，并对各种问题提出一定的控制方法。

关键词：天然气；运输管道；焊接裂纹；成因；控制方法；分析

现阶段，我国实行经济可持续发展，大力贯彻落实科学发展观，人们的生活方式产生了很大的改变。天然气逐渐取代之前的煤气出现在人们的生活中。天然气的广泛运用在很大方面改善了人们的生活质量和生活水平。但是在天然气的使用过程中，一旦长输天然气管道运输方式不当就会产生爆炸。这对人们的生命和财产安全造成很大的威胁。因此，解决长输天然气运输过程中出现的问题严重影响着天然气使用。

一、长输天然气管道焊接裂纹产生的原因及其比较常见的类型

（一）冷裂纹的成因

在长输天然气管道的焊接中，通常管道热影响区和熔合线的位置经常会出现焊接接头淬硬组织，会严重影响管道的性能，在管道焊接过程中由于大量氢分子的聚集，会给天然气管道造成局部的压力，从而使管道发生冷裂纹。

热裂纹的成因

由于长输天然气管道焊接过程的持续高温会产生热裂纹。在焊接时局部高温聚集在焊接的缝隙中，这是引起焊缝根部裂纹以及纵向裂纹的形成的主要原因。当焊接管道的作用力变大时，生成的结晶会促进裂纹的产生，这就导致了长输天然气管道焊接产生热裂纹[1]。

（三）再热裂纹与梯状裂纹的成因

长输天然气管道在焊接之后，若是管道焊件持续处在高温范围内，在一些因素的影响，经过二次加热之后，就会产生再裂纹。这是因为在长输天然气管道钢板的内部，在高温的作用下存在着一些分层的结构夹杂物，因此在焊接长输天然气管道的过程中，就会产生垂直于管道方向的作用力，从而会在热影响区形成梯状裂纹。层状撕裂裂纹形成的主要原因是因为在管道焊接过程中钢板的内部存在着分层的夹杂物，所以在焊接时产生了垂直于轧制方向的作用力，致使在热影响区或稍远的地方，形成呈阶梯状的一种裂纹，从而产生层状撕裂裂纹[2]。

二、如何控制长输天然气管道产生焊接裂纹

（一）如何控制冷裂纹

想要控制冷裂纹的形成首先要选择相应的焊条。采用不易形成冷裂纹的焊条，减少焊接金属中氢的含量，可以提高焊接的金属塑性。其次要降低作用力，采用合理的技术，有效的避免作用力集中，加强焊接后的热处理，降低焊接后的冷却速度也是很重要的。要注意在焊接时的前期预热，焊接的后期缓冷。还要减少金属中的氢含量，焊材要及时烘干，接头要保持清洁，保证焊条的干净。焊后要立即进行消氢处理也是控制形成冷裂纹的关键[3]。

（二）如何控制热裂纹

针对热裂纹的形成原因，我们要采取以下的措施。要控制硫、磷等分子的含量，在一定条件允许下，可以提高焊接系数，这种方法可以有效的避免中心线裂纹的产生。或者采用不易产生裂纹的焊条或焊剂，避免焊缝中杂质的摄取含量。更要采用合理的焊接顺序和方向[4]。

（三）如何控制再接裂纹

对于再接裂纹的产生成因，我们最好能采取这些方法。首先材料的选择很重要，应该选用再接裂纹敏感性低的材料，减少焊接的作用力，合理地安排焊接顺序，焊接之后要及时降低预热温度，温度降低下来就可以防止再接裂纹的产生。

（四）如何控制层状撕裂裂纹

层状撕裂裂纹产生的主要原因是没能在冶炼金属的过程中严格把控夹杂物的数量和分布情况，解决这类问题的关键便是提高冶炼金属的技术，其次可以改善焊接接头的设计，或者减少拘束作用力。

三、控制长输天然气管道的综合措施

（一）首先要注意焊条的选用以及处理

从焊接管道的技术来说，各国的技术都是不同的。但是，各国都适用于纤维性或碱性的焊条。而通过大量的实践证明，这两种类型的焊条可以有效的改善长输天然气管道的裂纹。在技术支持的前提下充分利用这两种焊条将在很大程度上改善天然气管道裂纹引起的泄漏及爆炸。

（二）要统一工艺参数

提高焊接技术可以改善焊接裂纹的产生。首先要控制裂纹的产生，这就表示在规定范围内要扩大能量但并不是无限制地增大能量。用这种方法来减慢冷却速度，可以利于氢的扩散，从而减少能量的聚集。由于长输天然气管道的材质限制，必须确保在管道焊接过程中，使用高等级的管道材质，如果材质达不到要求，就要采用先进的焊接技术，以此来提高焊接质量。

（三）优化焊接技术

在焊接长输天然气管道的过程中，恶劣的气候环境会对焊接的质量造成直接的影响，各种分子的聚集会使长输天然气管道产生多重焊接裂缝。针对在恶劣的自然环境地区的焊接工程，我们可以应用更加坚固的焊条进行焊接，运用半自动化下向焊接管道的焊接方法来对抗大风天气。这种技术在实际操作中也被广泛应用。在焊接过程中，还要注意焊接头部和尾部时的质量要求，头部可以后退，尾部应该填满，以避免焊接裂缝的发生。

（四）加强焊接管理

由于长输天然气管道焊接过程中易出现焊接裂缝，焊接工作人员的重要性很明显的提高了。如果工作人员操作不当就会引起事故，这就要求工作人员不仅要掌握焊接的技术，还要针对焊接过程中出现的种种状况学会应变处理。最重要的是要求焊接工作人员要具备高度的责任心，对焊接长输天然气管道的过程中做到按照要求认真操作。长输天然气管道的焊接如果操作不当就会引起巨大的事故，所以操作人员的技术是否达标严重影响了长输天然气管道的焊接质量。只有加强技术人员的管理，提高技术人员的能力才能确保长输天然气管道的安全。

（五）其他需要注意的措施

焊接过程中首先要注意焊接头部和尾部的质量，其次要采用连续焊接的技术来焊接每条焊缝保证天然气不会泄露。焊接完成后要立即进行消氢处理，避免氢分子的大量聚集。在进行焊补的时候，同一焊缝的焊补次数不宜超过两次。这些都是影响长输焊接管道质量的重要因素。只有把这些注意事项全部认真对待才能保证长输天然气管道的安全性。

结语：目前，随着我国天然气管道建设的壮大，广大人民群众对于天然气的需求将会变得越来越多，在这种新形势下，天然气输送管道的施工质量和工作人员的技术都急需提高。影响焊接质量的因素有很多，认真分析每一种焊接裂纹的成因，并且相对应的采取应对措施，可以适当的减少焊接裂纹的出现，在一定程度上能够保障长输天然气管道的质量。但是如果想要从真正意义上保证长输天然气管道的质量，在焊接过程中就一定要提升工作人员自身的焊接技术，并加强对焊接过程的控制。一方面要提高焊接技术人员自身的实践操作能力，另一方面培养焊接技术人员的应急处理能力，养成在焊接过程中及时发现问题并且能够解决问题的习惯。从而保证天然气管道的质量，防止泄露，保证天然气的安全运输。

参考文献：

[1]朱黎原.长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施[J].内燃机与配件，2018（01）：159-160.

[2]桑爱春.长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制分析[J].低碳世界，2017（33）：63-64.

[3]陈强，孙洪叶，杨锁军，郑云堂.长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施研究[J].工程建设与设计，2016（10）：161-162.

[4]邵剑.社区警务研究[D].湖南农业大学，2015.