淺談長(zhǎng)輸管道焊接施工中裂紋的控制措施

摘 要：當(dāng)前，隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口不斷增加，我國(guó)社會(huì)對(duì)能源的需求逐步增大，然而實(shí)際上我國(guó)的能源資源十分有限且分布不均，管道作為能源運(yùn)輸?shù)闹饕d體，管道安全已成為十分重要的問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)長(zhǎng)輸管道在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)了諸多的問(wèn)題，其中焊接裂紋是常見(jiàn)且影響深重的問(wèn)題之一。本文對(duì)影響長(zhǎng)輸管道焊接裂紋的因素進(jìn)行了探討，并對(duì)防止管道焊接裂紋提出了相應(yīng)的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；焊接缺陷；裂紋；控制措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.104

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們?cè)絹?lái)越依賴天然氣資源，因此，就需要加強(qiáng)天然氣的管道建設(shè)。為了讓天然氣輸送得到更多的保障，就應(yīng)該提高管道施工質(zhì)量，而在管道施工中，焊接質(zhì)量又是一項(xiàng)重要技術(shù)工藝，焊接質(zhì)量的好壞直接決定管道的安全與否，所以，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)天然氣施工焊接的質(zhì)量控制，從而提高天然氣施工的整體質(zhì)量。

1 長(zhǎng)輸管道施工的焊接裂紋及影響因素分析

長(zhǎng)輸管道焊接中的裂紋主要由焊接工藝、組對(duì)或受環(huán)境影響導(dǎo)致根焊道溫度變化不滿足焊接質(zhì)量要求而產(chǎn)生的焊接縫隙或裂開(kāi)隱患。天然氣長(zhǎng)輸管道焊接裂紋主要包括熱裂紋、冷裂紋、再熱裂紋以及層狀撕裂。天然氣長(zhǎng)輸管道中較常見(jiàn)的為熱裂紋和冷裂紋，其主要影響的因素如下：

1.1 焊接方法的影響

長(zhǎng)輸管道中較為常用的焊接方法是手工下向焊和自動(dòng)、半自動(dòng)焊接等，焊接工藝和質(zhì)量是決定管道焊縫裂紋的首要因素。其中，手工下向焊工藝具有勞動(dòng)強(qiáng)度低，效率較高，焊接質(zhì)量也較好的優(yōu)點(diǎn)，但也存在受焊接環(huán)境和操作者的實(shí)際操作技能水平限制等缺點(diǎn)，焊口質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)而產(chǎn)生裂紋；自保護(hù)半自動(dòng)焊工藝具連續(xù)送絲、不用保護(hù)氣體、抗風(fēng)能力較強(qiáng)、焊工易操作等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著不能進(jìn)行根焊，蓋面焊焊層中容易產(chǎn)生氣孔等問(wèn)題.綜合來(lái)看，在條件允許的情況下采用半自動(dòng)和自動(dòng)焊接可以有效減少因焊接能量不均、溫度不穩(wěn)定而帶來(lái)的焊口熱影響區(qū)晶間組織粗大不均而帶來(lái)的焊接裂紋。

1.2 外界環(huán)境對(duì)焊接質(zhì)量的影響

（1）流動(dòng)性施工的影響。施工作業(yè)點(diǎn)隨著施工進(jìn)度不斷遷移，焊接作業(yè)于是也就處于一個(gè)流動(dòng)的狀態(tài)，這與工廠的生產(chǎn)相比，它增加了施工管理難度，對(duì)于質(zhì)量管理，安全管理等方面的問(wèn)題產(chǎn)生一些困難。

（2）地形的影響。多種地形對(duì)于管道管道組對(duì)施工場(chǎng)地布置等影響較大，對(duì)于管道焊接中的應(yīng)力和焊后熱處理帶來(lái)一定影響。

2 天然氣長(zhǎng)輸管道焊接裂紋防范對(duì)策

2.1 長(zhǎng)輸管道熱裂紋的控制措施

熱裂紋是焊縫和熱影響區(qū)內(nèi)的金屬冷卻，在高溫間隔期內(nèi)產(chǎn)生裂紋，它是一種不允許存在的最危險(xiǎn)的焊接缺陷。因此，需要采取的避免熱裂紋的措施主要有：調(diào)整焊縫金屬的化學(xué)成分，以改善焊縫金相組織，細(xì)化晶粒，并提高塑性以減小或分散偏析程度；可以采用堿性焊接材料，降低焊縫中雜質(zhì)的含量，改善偏析程度；合理選擇焊接工藝參數(shù)，適當(dāng)提高焊縫成形系數(shù)。當(dāng)斷弧時(shí)，采用了與母材材質(zhì)相同的引出板或逐漸熄弧，并填滿弧坑的措施，這樣可以避免了在弧坑處產(chǎn)生熱裂紋。

2.2 長(zhǎng)輸管道冷裂紋的控制措施

焊接接頭冷卻后產(chǎn)生的裂紋稱為冷裂紋，其較為常見(jiàn)且具有很大的危害性。防止焊接冷裂紋的控制措施：清除焊前焊件的油污以及水分，以減少焊縫中擴(kuò)散氫含量；可以選擇低氫焊條，在烘烤說(shuō)明書的規(guī)定下嚴(yán)格按照說(shuō)明使用；選擇合理的焊接工藝參數(shù)和熱輸入，減少小焊縫的淬硬傾向；對(duì)于淬硬傾向高的鋼材，需要在焊前進(jìn)行預(yù)熱，焊后及時(shí)進(jìn)行熱處理，這樣以改善接頭的組織和性能；采取減小焊接應(yīng)力的各種工藝措施。

2.3 優(yōu)化長(zhǎng)輸天然氣管道焊接工藝

（1）優(yōu)選焊接中的工藝參數(shù)。對(duì)于天然氣長(zhǎng)輸管道焊接裂紋的控制，應(yīng)在焊接工藝性能評(píng)定基礎(chǔ)上制定統(tǒng)一管道焊接工藝，對(duì)影響焊口裂紋的關(guān)鍵因素如焊前準(zhǔn)備、管口凈化、組對(duì)、焊材、熔深、熔寬、坡口等進(jìn)行嚴(yán)格控制，減少因焊口晶體組織和應(yīng)力產(chǎn)生焊接裂紋。

（2）優(yōu)化焊接技術(shù)。在長(zhǎng)輸管道焊接中，環(huán)境及焊接操作供需都會(huì)影響焊接質(zhì)量，導(dǎo)致焊接裂紋的發(fā)生。針對(duì)風(fēng)力較大惡劣自然環(huán)境地區(qū)焊接中，需要在焊接中，應(yīng)用藥芯焊絲焊接，半自動(dòng)下向焊接管道；在焊接過(guò)程中適當(dāng)提高手工焊條的烘干溫度及制定細(xì)致的防風(fēng)保溫措施，減少氫含量聚集產(chǎn)生裂紋隱患。

（3）加強(qiáng)焊接管理。對(duì)于長(zhǎng)輸管道焊接，減少焊接裂紋的因素，加強(qiáng)對(duì)焊接人員的管理，首先焊工要持證上崗，可以熟練操作焊接機(jī)，而且還掌握了焊接要點(diǎn)，需要焊接人員必須具有高度的責(zé)任感，焊接管道和配件的每一步都可以根據(jù)仔細(xì)操作的要求，以確保長(zhǎng)輸管道接口的焊接獲得合格的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）選擇合理的焊接順序。焊前注意管口預(yù)熱，控制打底焊與第二道焊接的時(shí)間，減少熱影響區(qū)晶體不均；在焊接工藝規(guī)范的范圍內(nèi)，選擇較大焊接線能量來(lái)減緩焊縫的冷卻速度，有利于氫的擴(kuò)散。

（5）通過(guò)焊接預(yù)熱減少焊接接頭缺陷。對(duì)于焊接來(lái)說(shuō)，它一旦出現(xiàn)問(wèn)題，那么對(duì)整個(gè)管道的焊接質(zhì)量而言，都會(huì)造成很大的影響，在對(duì)焊接質(zhì)量的評(píng)定當(dāng)中，其中最重要的就是對(duì)接頭的質(zhì)量評(píng)定。對(duì)焊接接頭的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定，不僅對(duì)它缺陷的性質(zhì)、大小和危害程度進(jìn)行觀察，還要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)進(jìn)行，要保證焊接接頭不存在裂紋，對(duì)于天然氣管道的正常運(yùn)行來(lái)說(shuō)，這也是非常關(guān)鍵的一步。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，為了避免產(chǎn)生裂縫，使用低氫焊條會(huì)取得很好的效果，這是一種非常有效的方式，這也是對(duì)焊接接頭存在原因不斷分析的結(jié)果，但是因?yàn)檫@種方法對(duì)焊接的要求很高，所以也沒(méi)有得到普遍應(yīng)用。因此，本文建議對(duì)焊接接頭進(jìn)行預(yù)熱處理，但是在對(duì)焊接接頭進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，也應(yīng)該根據(jù)相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，一般來(lái)說(shuō)，溫度應(yīng)該要高于50℃，這樣才不會(huì)產(chǎn)生裂縫。

（6）為確保管道準(zhǔn)確對(duì)口，應(yīng)該使用對(duì)口器。對(duì)于焊接質(zhì)量來(lái)說(shuō)，它還與管道對(duì)口有著十分重要的關(guān)系，因此，為了確保管道準(zhǔn)確對(duì)口，應(yīng)該使用到對(duì)口器，對(duì)口器不僅能準(zhǔn)確對(duì)口，而且還能保證對(duì)口周圍均勻受力，從而避免對(duì)口發(fā)生錯(cuò)邊，嚴(yán)密均勻的對(duì)口就能夠讓焊接質(zhì)量有所保證。

（7）強(qiáng)化焊接過(guò)程的監(jiān)督。施工單位要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和圖紙進(jìn)行施工，監(jiān)理單位也要盡職盡責(zé)對(duì)施工單位進(jìn)行監(jiān)督與管理。假如在施工過(guò)程中出現(xiàn)了預(yù)期之外的問(wèn)題，需要對(duì)圖紙進(jìn)行更改，那么就需要結(jié)合設(shè)計(jì)單位聯(lián)合對(duì)圖紙進(jìn)行變更并請(qǐng)主管部門進(jìn)行審核，主管部門同意之后才能夠繼續(xù)繼續(xù)進(jìn)行施工。

（8）設(shè)立專職的焊接安全人員。在長(zhǎng)輸管道每次帶氣焊接作業(yè)時(shí)，都必須有一名專職的安全員。安全員要做好現(xiàn)場(chǎng)勘察，檢查所開(kāi)挖的工作坑是否滿足施工要求，若工作坑達(dá)不到要求時(shí)，要立即整改；安全員還要?jiǎng)澏ㄍ黹g作業(yè)處的安全范圍，確定警戒線的設(shè)置位置；同時(shí)要以書面形式通知當(dāng)?shù)毓蚕啦块T和燃?xì)夤夤芾聿块T，告知燃?xì)夤艿缼馀隹诮玉g作業(yè)的具體時(shí)間和具體位置；安全員還要在工作前必須檢查安全用品是否齊全，是否可靠；在作用現(xiàn)場(chǎng)必須針對(duì)本次工作做安全技術(shù)交底。另外，安全工作人員還要加強(qiáng)對(duì)安全標(biāo)志的設(shè)立以及管理，在市政管道容易發(fā)生危險(xiǎn)的地方設(shè)立警示標(biāo)志，提升其他施工人員禁止在此進(jìn)行作業(yè)。

（9）強(qiáng)化管道焊接過(guò)程中的質(zhì)量管理，落實(shí)責(zé)任制。在實(shí)際焊接工作中，施工企業(yè)還要加強(qiáng)對(duì)管道焊接過(guò)程中的監(jiān)督與管理，確保工作人員嚴(yán)格按照企業(yè)的相關(guān)管理制度開(kāi)展工作。實(shí)際工作中，企業(yè)要將責(zé)任落實(shí)到每一個(gè)員工身上，并且可以適度的增加獎(jiǎng)勵(lì)與懲罰的力度，以便于消除員工的消極怠工心理，促使其團(tuán)結(jié)一致、克服工作難點(diǎn)，從而保證在工期內(nèi)完成建設(shè)目標(biāo)。另外，還要提升施工人員的專業(yè)素養(yǎng)。①施工人員是工程的直接執(zhí)行者，他們的專業(yè)技能水平對(duì)工程質(zhì)量有很大的影響。所以，企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)員工培訓(xùn)的次數(shù)與力度，并使施工人員能夠在施工工作中對(duì)學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，提升其專業(yè)技能、溝通能力以及協(xié)調(diào)組織能力。②企業(yè)要健全人才培育和印記機(jī)制。企業(yè)的成功最終是企業(yè)用人的成功，所以建筑企業(yè)要不斷地向企業(yè)中引入高素質(zhì)高水平的專業(yè)人才，提升企業(yè)管理隊(duì)伍的整體素養(yǎng)，促進(jìn)工程項(xiàng)目管理水平的增長(zhǎng)。

（10）制定并健全應(yīng)急措施。鑒于長(zhǎng)輸管道的特性，設(shè)立應(yīng)急措施來(lái)作為保證長(zhǎng)輸管道管道焊接安全的補(bǔ)充措施是非常必要的，應(yīng)急處置的目的是最大限度的減少人員和財(cái)產(chǎn)的損失，提升市政燃?xì)夤艿篮附幼鳂I(yè)的安全性。

3 結(jié)束語(yǔ)

長(zhǎng)距離輸送管道是國(guó)家能源安全的重要保證，在大范圍的地區(qū)，高壓輸送介質(zhì)壓力大，可燃性高，一旦泄漏可能會(huì)造成巨大的災(zāi)難性后果。因此，保證長(zhǎng)輸管道施工中裂縫的安全技術(shù)質(zhì)量和控制措施是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)。隨著焊接技術(shù)的迅速發(fā)展，研究人員應(yīng)進(jìn)一步研究新的焊接技術(shù)，以保證焊接質(zhì)量的進(jìn)一步提高，保證天然氣管道的正常運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：趙廣軍（1968-），男，吉林延吉人，大專，專項(xiàng)工程師，高級(jí)技師，研究方向：管道施工焊接技術(shù)研究。