长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施张龙

(整期优先)网络出版时间:2019-07-17
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长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施张龙

张龙

中石化中原建设工程有限公司河南省濮阳市457000

摘要:近几年来我国正加紧了天然气管道的建设,天然气是一种无色但却易燃易爆的气体,而长输天然气管道焊接裂纹一直是影响管道焊接质量的一大难题,就如何加强长输天然气管道安装过程中焊接质量管理展开了探讨,以期对提高其焊接质量,确保天然气运输、使用的安全性有所裨益。

关键词:长输天然气;管道焊接;裂纹成因;控制措施

引言

随着我国经济的高速发展以及科学技术的不断进步,天然气的开发规模不断扩大,并通过长输天然气管道被送到了千家万户,大大提高了人们的生活水平和生活质量。更严重的便是危及居民的生命安全,所以为了保证长输天然气管道的正常运行,管道焊接质量是尤为重要的一环,尤其是不能出现裂纹类缺陷。

1.长输天然气管道焊接裂纹常见类型

目前,我国天然气输送管道主要是钢管,包括热轧无缝钢管、螺旋缝钢管和直缝钢管,其中螺旋缝埋弧焊钢管在我国天然气工业中得到了广泛的应用。天然气长输管道选材的安全性十分重要.天然气长输管道的质量保证是施工过程中必须注意的一个大问题。长距离天然气管道的焊接质量直接关系到天然气输送的安全,而长距离天然气管道的焊接过程由于焊接工艺的缺乏或使用环境的不同,容易产生裂纹。长输天然气管道的焊接质量直接关系到天然气运输的安全。或韧性或耐蚀性很低,再加上焊接施工工艺不精细、焊接工艺等原因,使焊接接头质量不能达到理想的标准,不能充分发挥其应有的价值。晶态裂纹只存在于焊缝中,主要分布在焊缝中心和焊缝两侧的纵向或弧形方向。主要原因是由于焊缝的时间顺序和组织结构不同,管道焊接施工人员应积极采取有效措施。提高管道焊接质量,防止管道裂纹的发生,改善天然气的输送,提高使用过程的安全性和稳定性。

2.长输天然气管道焊接裂纹的成因

2.1冷裂纹的成因

在天然气长输管道中,由于热影响区和熔合线位置等原因,多层焊接常出现冷裂纹。采用多层焊接时,焊缝部位常出现冷裂纹,焊缝容易出现冷裂纹。在焊接接头硬化组织的作用下,焊接接头的性能会发生脆性,氢分子集中在焊接缺陷上,从而导致冷裂纹的产生。从整体上看,冷裂纹可分为纵向冷裂纹和横向冷裂纹。微观上分别存在穿晶冷裂纹、晶间冷裂纹和混合冷裂纹。如果管道焊接工作结束后立即没有冷裂纹,一般认为这种裂纹称为延迟裂纹,危害很大。

2.2热裂纹的成因

在天然气长输管道中,焊缝金属的凝固过程或温度过高时容易产生热裂纹。热裂纹本质上属于晶间断裂形态。热裂纹产生的主要原因是,在非均匀加热或冷却方法的帮助下,拉伸应力很容易在熔池结晶过程中起到一定的作用,导致不同结晶时间的结晶杂质含量不同。主要结果如下:第一种结晶金属纯度较高,后期结晶金属纯度较低,含有大量杂质。由于杂质的积累,会产生大量低熔点共晶,熔池金属结晶度将作用于低熔点共晶,从而形成“晶界膜”,形成一个弱区,然后产生热裂纹。

2.3再热裂纹和层状撕裂裂纹的成因

在长距离输气管道中,焊接工作完成后,由于高温的作用,会出现再热裂纹,在焊接接头热影响区熔合线附近的粗晶中通常会出现再热裂纹。再热裂纹的产生与高温下的应力松弛和合金中碳化物的状态有关。此外,钢和焊缝中的合金元素或残余焊接力会导致再热裂纹。长输管道钢板中存在夹杂物,夹杂物是层状结构,在长输管道焊接过程中会产生一定的应力。应力沿垂直轧制管的方向发生,最终会出现阶梯裂纹。例如,钢结构中包含的基本元素将使钢的再热裂纹敏感性在一定程度上增强。

3.长输天然气管道焊接裂纹的控制措施及焊接工艺优化

长输天然气管道焊接裂纹的产生是可以通过手段进行规避的,但针对具体控制方法需要做出全新的探索。

3.1各焊接裂纹的控制措施

3.1.1控制冷裂纹措施

在焊接过程中可以选择电极。以碱性焊条为例,该电极能有效地降低管道焊缝金属中的氢含量,增强焊缝中金属的形状,并采用标准化的焊接工艺。最后完成焊接处理。控制冷裂纹的措施如下:(1)焊接后热处理应尽量避免应力集中;(2)管道焊接后,应最大限度地降低冷却速度,焊接现场的预热处理应在焊前阶段完成,焊后阶段的冷却应减缓;(3)长距离天然气管道焊接过程需要减少氢源,以减少裂纹的产生。

3.1.2控制热裂纹措施

在控制天然气长输管道裂纹的过程中,必须加强焊接材料的质量控制,避免硫、磷等物质的产生。在该工艺中还应降低天然气管线钢的碳含量,在焊接过程中应适当提高天然气管道的焊缝形状因数,以避免管道焊接中出现的问题,控制和减少热裂纹的产生。

3.1.3控制再热裂纹与层状撕裂裂纹措施

以上解释了再热裂纹的形成原因。为了解决这一问题,应选择对天然气热裂纹敏感的管道材料,以降低管道焊接过程中的应力因子。这将抑制和控制萌芽阶段的再热裂纹,为管道焊接质量的提高奠定基础。对于片状撕裂裂纹,在焊接金属的过程中应采取相对严格的控制措施,以减少焊接过程中夹杂物的数量,避免因碎片分布过大而产生的裂纹。

3.2优化长输天然气轨道焊接技术

为了优化长距离天然气输送钢轨焊接工艺,必须充分考虑焊接的气候环境。在不同的外部环境中,选择不同的应用技术,避免环境对焊接质量的影响。例如,在大风力的自然环境中焊接时,焊剂芯焊丝的应用可以得到加强。同时,半自动下行技术可用于管道焊接,提高管道的抗风性能。在焊接技术的实际应用中,应注意焊接开始和结束时的质量,用弧坑填充端面,用后向引弧技术保证起弧端的质量,以避免焊接裂纹的形成。

3.3加强天然气管道焊接管理

加强天然气管道的焊接管理,是从人工的角度减少裂纹的形成。为进一步减少管道裂纹的形成,应加强焊工管理,优化焊条工艺参数,掌握合理的焊接顺序,进一步减少管道裂纹的形成。首先,要保证焊工具备国家认证的相关资质,具有丰富的焊接机械操作经验,能够掌握关键技术要点。第二,焊接人员需要有高度的责任心,保证长距离输气管道焊接的每一步都是高质量的操作。只有加强焊接的人为管理,才能发挥环境条件控制的有效性,才能最大限度地提高裂纹的发生率。

3.4其他保障措施

保证长输管道焊接质量的措施可包括以下几个方面:第一,焊接底用焊条可采用纤维素线电极。对于其他盖板应用电极,使用碱性电极。这防止了焊接过程中氢分子的混合。其次,要注意焊缝的同一位置,修复次数不得超过两次。另外,焊接时应采用连续焊接,焊接后应注意除氢。

4.结语

总之,有必要保证长输天然气管道的焊接质量,为天然气输送的正常运行提供保证。管道焊接过程中普遍存在焊接裂纹,因此有必要充分认识和了解焊接裂纹产生的原因,并在此基础上采取有效的控制措施,有效地防止焊接裂纹的发生。全面保证了天然气长输管道的焊接质量.

参考文献:

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