長輸天然氣管道焊接裂紋成因及控制對策

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引言

長輸天然氣管道裂紋會對焊接件質量造成較為直接的影響與破壞，最終會有安全隱患存在于管道當中。焊接過程當中所存在的工藝缺陷是導致焊接裂紋出現的主要原因，除此之外，焊接之后的環境變化也會導致裂紋現象出現。

1 長輸天然氣管道焊接裂紋的成因

1.1 冷裂紋 冷裂紋多出現在管道的熱影響區和熔合線部位，冷裂紋的出現一般多在多層焊接中，這種情況下主要是由于焊接接頭在淬硬組織產生的作用下，性能會發生一定的變化，導致脆化，而與此同時，氫分子會在焊接缺陷部位大量集聚，從而出現冷裂紋。從整體構造上來講，冷裂紋又有縱向與橫向之分。而詳細來說，又分為穿晶型、晶間型或者二者混合的類型。當相應的管道焊接工藝完成以后，將沒有立即出現的裂紋稱為延遲裂紋，這種裂紋對管道作用的發揮有著極為不利的影響。

1.2 熱裂紋 管道在高溫的環境下出現裂紋就是指熱裂紋，焊縫內部是熱裂紋發生的主要位置。天然氣管道的熱影響區域也會有部分裂紋分布，縱向裂紋、橫向裂紋以及根部裂紋等是熱裂紋的幾種主要表現形式。任何一種裂紋形式與結晶之間都有著較為密切的聯系，如果有雜質存在于管道材質中，會導致焊接工藝中出現不可避免的裂紋現象。除此之外，偏析是熔池結晶不可避免的一種情況，尤其是受到較大焊接應力的作用結晶會呈現出一種被拉開的狀態，最終導致裂紋出現。

1.3 再熱裂紋 長輸天然氣管道施工工藝具有復雜性，當相關的焊接操作結束以后，在高溫作用下，會出現再熱裂紋，這種裂紋一般位于焊接接頭的熱影響區融合線附近的粗晶內。再熱裂紋的出現與高溫應力與合金碳化物等的狀態有著緊密的關系。另一方面，由于鋼材等材質的特殊性，鋼材與焊縫內含有一定量的合金元素，還受到焊接殘余力等因素的影響，在這種情況下，也會出現再熱裂紋。長輸天然氣管道鋼板內部存在分層結構的夾雜物，焊接中應力的出現會導致管道形成階梯狀的裂紋。

2 長輸天然氣管道焊接裂紋形成控制措施

2.1 冷裂紋的控制措施 焊接過程中，焊條必不可少，結合工程的施工要求科學選擇焊條，比如，如果管道焊接中對于氫含量等有嚴格的要求，就可以通過選用堿性焊條的方式來控制焊縫中的氫含量，從而實現對焊縫中塑性的控制，在一定的施工工藝要求下，保證焊接的整體質量。冷裂紋處理主要是從以下方面進行的：(1)焊接結束以后的熱處理環節，相關人員要控制應力，避免應力集聚。(2)焊接結束后，要科學控制焊縫冷卻的速度，做好相應的熱處理，隨后再進行冷卻處理。(3)管道材質、焊條的選擇上，要盡量減少其中的氫含量，從源頭上加以控制。

2.2 優選焊條的工藝參數 在避免裂紋產生的過程當中我們可對多種方法進行使用，現階段最為廣泛的就是優選焊條工藝參數，在選擇工藝參數同時必須注意其符合焊接工藝流程，尤其是要滿足較大焊接線能量這一要求。在氫氣分子擴散程度不斷加大的同時，焊縫冷卻速度得到真正緩解。如果有不斷放大焊接能量的問題存在，必須要注意會有熱組織產生在焊接過程當中?？茖W應用手工下向方式對管道焊接質量的保障有推動作用。

2.3 對各焊接裂紋區控制 就冷裂紋而言，其控制措施主要需從以下方面進行：(1)科學選擇焊條，盡量選用氫含量較少的焊條，以提高長輸天然氣管道的塑。(2)在焊接處理中，要遵守使用的規范性，避免由于熱處理等不到位導致的應力集聚現象。(3)預熱與緩冷分別在管道焊接前后進行，科學控制管道冷卻的時間。而針對熱裂紋，需要采取以下的控制措施：(1)遵循規范的施工流程，科學控制管道的焊接順序與工藝，用一定量的堿性焊劑，使得焊縫中的雜質含量等在一定的范圍以內。(2)在焊接過程中，相關人員要提升焊縫形狀系數，避免在焊接操作中形成裂紋，管道選材上，要盡量選用管材中磷、碳、硫含量都符合工程要求的材料。(3)為了降低熱裂紋出現的概率，可以盡量選擇溫度敏感性較低的材料，隨后在焊接過程中合理安排焊接的工藝，對預熱處理等加以控制，避免焊接應力的出現。對于層狀撕裂裂紋的控制，主要是要注意金屬冶煉環節雜質含量的控制。

2.4 優化長輸天然氣軌道焊接技術 我們需要在充分考慮焊接氣候環境的基礎上，實現對長輸天然氣管道焊接技術的不斷優化。尤其是在不同外在環境的影響之下，所使用的技術之間也有所差異，從根本上避免環境對焊接質量所造成的影響與破壞。例如，在風力較大的自然環境中進行焊接時，必須實現對藥芯焊絲應用不斷強化。除此之外，在提高管道抗風能力過程當中，我們可利用半自動下向技術進行管道焊接。焊接始末端點質量是在焊接技術應用過程當中所必須充分考慮的內容，可利用后退引弧技術降低焊接裂紋出現的概率。

2.5 加強天然氣管道焊接管理 加強天然氣管道焊接管理，是從人為的角度上，降低裂紋的形成。首先，要保證焊工具有國家認證的相關資質，并且具有豐富的操作焊機經驗，能夠掌握關鍵技術要領。其次，焊接人員需要具備高度的責任新，保證長輸天然氣管道焊接每一步的高質量操作。只有加強對焊接的人為管理，才能發揮出環境條件控制的有效性，最大化避免裂紋發生率。

結語

長輸天然氣管道焊接對于天然氣的科學利用具有重要的意義，這種管道所承受的輸送壓力較大，使得在焊接中要尤其注意其焊接質量，避免焊接處理不到位所造成的管道泄漏事故。裂紋的控制是管道焊接中需要重視的問題，要針對裂紋出現的原因，對關鍵環節加以施工控制，提高焊接的質量。