长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制措施

长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制措施

霍磊

山东胜利建设监理股份有限公司

摘要：近年来，经济快速发展，社会不断进步，科学技术的发展水平越来越成熟，国民经济也在不断地进步，天然气的开发、利用等工作，开始受到人们越来越多的重视和关注，在现实的生活中，长输天然气管道的建立，使天然气的使用更加便捷，从而使越来越多的人在平时的生活中使用天然气，天然气的使用，提高了人们的生活质量和生活水平。但是天然气在使用的过程中，也存在其缺点，会在一定程度上威胁到人们的生命安全和财产安全，因此我们要保证焊接管道的质量，避免管道焊接过程中出现裂纹等存在安全隐患的问题，以此来保证长输天然气管道运行的安全性和稳定性。

关键词：长输；天然气管道；焊接裂纹；成因；控制措施

引言

在国民经济日益进步的背景下，天然气已经成为日常生产生活中必不可少的关键环节，长输天然气管道的应用，可极大程度提升天然气的运输效率，满足天然气运输过程中的要求及人们对天然气的实际需求，天然气应用过程中，为保障天然气的应用质量，必须从长输天然气管道入手，提升管道焊接质量，降低焊接裂纹发生率，以保障天然气管道能够安全稳定运行。

1长输天然气管道焊接类型

在长输天然气管道施工的过程中，管道的材料是至关重要的，与质量问题息息相关，将直接影响管道的安全性。通常而言，长输天然气管道焊接可以分为直缝钢管、热轧无缝钢管、螺旋缝钢管三个类型。其中，无缝钢管的应用范围更为广泛和普遍，而其他两种在应用的过程中均有一些限制条件。与此同时，由于管道运输存在特殊性，所运输的液体或者气体常常受到外界因素的影响，极其容易发生腐蚀、变质等。在管道使用的过程中，其材料的选择以及管道的施工建设，必须符合国家的相关规定与质量标准，从而进一步保障管道的质量，减少管道使用过程中可能存在的安全隐患问题。

2长输天然气管道焊接裂纹成因

2.1冷裂纹的发生原因

常数天然气管道冷裂纹主要产生在融合线位置，由于管道焊接接头部位存在淬硬卒子，所以极易对其融合线的正常功能产生不利影响。此外，受到热因素的影响，导致焊接部位存在大量的请其分子，这些分子会在一定程度影响焊接裂缝的韧性，钢管焊接部位缺陷位置会大量聚集氢气分子，影响钢管焊接部位的正常压力水平，导致冷裂缝问题的发生，所以延迟裂缝发生几率较高，其属于由于焊接完成以后，氢元素发生扩散，诱发裂缝问题的发生。

2.2热裂纹的成因

天然气管道在焊接过程中，在高温的影响下，焊缝金属在凝固期间，如果管道温度过高，就容易出现热裂纹，从本质上来说，热裂纹属于晶间断裂。热裂纹的形成原因为：管道焊接过程中，管道受热不均匀，或者在冷却状态下，凝固期间的拉应力超出了标准范围，使得结晶出现一定的杂质。这主要体现在结晶凝固的时间段，先结晶的金属具有较高的纯度，而后结晶的金属其纯度比较低，因为纯度低，所以杂质含量比较多，当结晶杂质含量积累到一定程度，就会出现“晶界薄膜”，在表层形成一个薄弱地带，然后生成热裂纹。

2.3延迟裂纹

延迟裂纹是长输管道裂纹的一种重要表现形式，这种裂纹在很多方面与焊趾裂纹相似，从大体上可以分为三种形式，首先是焊趾裂纹，常常出现在木材与焊缝的交接处，且裂纹分布的状态相对集中，与此同时，裂纹的走向和趋势基本与焊道平行，并存在着明显的应力集中区域。其次是焊道下裂纹，该类型裂纹发生的地方经常是淬硬的倾向比较大、氢的含量比较高的焊接热影响区。最后是根部裂纹，是延迟裂纹最常见的一种表现形式，导致该裂纹的原因主要是受到了预热环节的影响，必须予以充分的重视，预热时间过长或者过短，均会对其产生极大的负面影响。

2.4层状撕裂

层状撕裂是一种产生于内部的低温裂纹，带裂纹的产生通常应用于母材金属中，且产生裂缝的范围相对较小，在“L” “T” “+”型接头中经常会产生。造成该问题的主要原因是受到了钢板厚度的影响，因此在扎制的过程中会产生一定的杂质。针对防治层状撕裂的问题，可以在材料的选择上予以解决，一般情况下可以采用精炼钢，从优化接头设计的角度去避免该问题，提高焊缝的双面性，完善其交接的形式。与此同时，层状撕裂与冷裂从本质上有着很大的区分，层状撕裂对于焊接的强度以及焊接过程中的技术问题之间的关联性较小，仅仅与杂质的多少及分布状态有直接性的联系。因此对于层状撕裂问题，必须从解决接头的角度，以及清理接头杂质两方面着手进行。就目前来讲，一般轧制得较厚的钢板，比如说低碳钢、低合金高强钢、铝合金的板材等地方都会有可能出现层状撕裂。除此之外，在实际的生产过程中，由于层状撕裂会对长输管道造成极为不利的影响，必须予以充分重视，因此在施工过程中，必须对钢材层状撕裂的敏感性作出准确判断。

3长输天然气管道焊接裂纹成因的控制措施

3.1强化裂纹区域的控制

第一，在应用防御措施过程中，可依靠冷裂纹作为裂纹控制区域的依据，为促进管道塑性的提升，可应用碱性焊条对管道内部氢气分子的含量进行干预，以缩减其中含量，在此过程中必须严格依照相关标准及规定内容对应力进行分散，强化焊接后的热处理工作，降低金属的冷却速度，在开展管道焊接工作前，必须合理应用预热技术，焊接工作完成以后，必须采用缓冷方式进行干预，以确保焊接材料干燥性，焊接过程中，必须对接头中的杂质进行仔细清理，焊接完成后，必须从焊接情况出发，采取对应措施消除氢分子；第二，在进行热裂纹的控制过程中，必须从以下几个方面开展，必须依照焊接顺序，应用碱性焊剂进行焊接，以此降低焊缝中的杂质含量，为对中心线裂缝现象进行改善，必须从焊缝的形成洗漱出发，控制管道内部的化学元素含量，依靠对温度敏感的材料，降低预热温度，并减少焊接应力。

3.2优选焊条的工艺参数

焊接过程中的各项工艺参数将会对整个焊接质量产生极大的影响，特别是与焊接质量紧密挂钩，因此，在进行管道焊接的过程中，一方面必须选择合理的参数，保证其科学性；另一方面，所选择的参数必须符合国家的相关规定及标准，以及相关焊接工艺的规定，从而最大限度地避免裂纹的产生。其次，在选择焊条的时候，要选择焊接能量较大的，从而进一步提高氢元素扩散的速度和效率，有效地缓解焊缝冷却速度过快的问题。除此之外，在长输天然气管道焊接的过程中，对选择的管道及其工具必须引起足够的重视，最少需要达到X80，避免产生热组织。与此同时，我国经济与科技迅猛发展的社会背景，一定程度上也推动了我国长输管道运输领域的发展，故而对该领域有了更高层次的追求，因此对焊条的选择性也更为广泛。一般而言，我国在焊接过程中通常选择碱性焊条或者纤维素型焊条，更加能保证管道焊接质量。

3.3加强天然气管道焊接管理

针对焊接类型的不同，应更加要求相关领域的工作人员进一步加强天然气管道焊接管理工作，并将管理工作确切地落实到工作过程中的方方面面。首先，必须从管理者的角度出发，进一步提高管理者的自身责任感，强化对自己管理工作的认知能力。与此同时，也要进一步严格对焊接人员的准入标准与考核标准，要求工作人员具备高素质、高能力的特点，进一步保证每一个环节的高质量性。除此之外，也要紧跟时代的步伐，加大创新力度，根据具体情况对规章制度进行更新与完善，使得管理制度能够充分与实际情况有机结合，保障制度的先进性。其次，对于焊接工作人员的管理，必须从培训和日常工作两个方面着手进行。对于培训工作必须落实到位，可以采取考核的方式对培训内容进行审核，充分了解工作人员在培训过程中的具体情况，必要时可以采取惩罚与奖励的措施，进一步保障培训开展的实效性和有效性。针对这一问题，必须有计划地对工作人员日常的工作问题开展科学有效的培训，培训的过程中不仅要注重理论知识的传输，也要进一步加强实践力度，运用理论与实践相结合的方式，对培训内容进行丰富与完善，创新培训形式，从而最大化地激发工作人员的工作热情，有效提高工作积极性，使得工作人员能够主动地参与焊接工作，从而减少人为因素造成的焊接质量问题。

3.4再热裂纹和层状撕裂裂纹的控制措施

再热裂纹的出现主要是因为高温因素影响，所以我们可以选择合适的管道，保证管道材料具有较高的抗热性，能够抵御一定的高温。合理控制管道焊接过程中的应力变化，在此基础上，做好对管道初始阶段的控制工作。针对于层状撕裂裂纹的控制，我们要严格监督管道焊接的每一个环节，保证管道焊接的质量，采用合适的措施控制管道焊接中的杂物含量，避免管道因为杂物的出现而导致裂缝的产生。

3.5控制长输天然气管道裂纹的措施

在实际生产中，在焊接时可以选用碱性的焊条，从而减少管道焊接裂缝中，并且提高焊接裂缝金属的塑形，采取规范的焊接工艺，对于管道进行焊接处理，在进行焊接完成后，也要对于焊接的裂缝进行热处理，有效地降低焊接冷却后的速度。在焊接的前期要进行预热，焊接的后期要进行冷却，减少氢的来源就可以减少裂缝。在长输天然气管道的焊接过程中，还要控制热裂纹。这就需要对于天然气管道焊接材料进行把控，避免其中存在过多的硫、磷等物质，同时还应该降低天然气管道中钢材的含碳量。在焊接时，要选取合适的焊缝系数，这样就可以避免在管道焊接中产生裂纹。对于管道来说，如果出现了再热裂纹，为了解决这个问题，就要应用具备天然气热裂纹敏感性的管道材料，同时尽量减少管道焊接中的应力。针对层状裂纹来说，在焊接过程中要采取严格的管理措施，减少其中杂质的存在，有效地避免杂质对于裂纹的影响，避免裂缝的产生。

3.6设立具有专业知识的安全人员进行监督

在长输管道的焊接工作过程中，要设立专门的安全监督员，对其工作进行监督和管理。安全工作人员必须明确其自身的工作职责，加大对现场的勘察力度，对工作过程中的任何一个环节都要进行全面的检查，保证工作人员的工作能够切实地满足需求。一旦发现问题，必须第一时间内将其进行解决，避免问题的扩大化带来更大的不利影响。与此同时，也需要根据具体的情况，对安全监督工作进行适度的调整，保证整个工作流程的安全性，尽可能地避免夜间作业，在工作的过程中充分融入人性化的管理模式，尽可能地考虑到工作人员的实际情况。除此之外，对警戒线的设置位置进行确定，同时要通知当地公安消防部门和燃气供气治理部门，在工作之前，安全员需要对安全用品进行检查，看是否齐全，是否可靠，以书面作业的形式对本次工作做出交底。此外，安全标志的设立以及治理也需要安全工作人员重视并且加强监督，在容易发生危险的地方必须设立警示标志，以此来提示其他施工人员不允许在此作业，以免出现意外事故，造成人员伤亡。

3.7冷裂纹的控制措施

冷裂纹一般是在管道低温状态下才会产生  ，一般出现在管道焊缝位置，针对于冷裂纹的形成特点，我们在对冷裂纹采取控制措施的时候，要注意每个操作环节。焊接过程中一定要选择合适的焊条，可以利用碱性的焊条减低管道焊缝处的氢含量，氢含量的减少，可以有效提高管道结构的稳定性。还有就是要规范焊接工艺程序，落实每个焊接工作，具体应表现为：在管道焊接完成后，我们才能进行热处理工作，有效控制管道应力的变化范围，防止管道应力过于集中；管道焊接完成后，我们需要降低管道冷却速度，做好管道前期预热工作；在管道焊接过程中，有效控制氢气含量，规避冷裂纹的出现。

3.8对管道焊接过程中的质量进行强化

在实际的焊接工作当中，领导者必须对该工作予以足够的重视，实现层层管理与监督，并将工作制度最大化地落实。首先，领导者必须树立长远的发展理念，统筹全局，从整体的角度出发，对工作进行监督与管理。其次，管理人员必须保证每一位工作人员都能够严格按照相关规定及标准进行作业，在实际的工作中，可以适当采取奖励与惩罚的方式，从而最大化地激发工作人员的工作热情与积极性，积极鼓励工作人员主动参与，建立一个良好的工作氛围，保证焊接工作的高质量完成与高效完成。

结语

综上所述，为促进长输天然气焊接质量的提升，保障天然气能够正常传输，管道焊接工作开展中必须强化对焊接裂缝问题的关注程度，必须对焊缝出现的原因进行分析，并采用强化裂纹区域的控制、焊条工艺参数优化及长输天然气轨道焊接技术的合理选择，更好的适应外部环境变化情况，提升长输天然气管道的焊接质量，优化天然气长输管道的应用效果，满足人们对天然气应用的实际需求。

参考文献

[1]郜鑫.浅析长输天然气管道焊接裂纹成因及控制措施[J].商品与质量,2018,000(001):25,37.

[2]陈星宇.长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制概述[J].百科论坛电子杂志,2019,000(003):276.

[3]王校东.长输管道施工的焊接缺陷及裂纹的控制分析[J].化工管理,2018(15):125-126.