高寒低溫環境下不銹鋼管道焊接技術探析

黃正瑞

中核四0 四有限公司 甘肅嘉峪關 735100

在高寒低溫環境當中，對不銹鋼管道進行焊接時將存在一定的特殊性，在管道內部流體的流動會帶走一部分的焊接熱量，且外部寒冷環境的存在也將對焊接的焊縫冷卻速度進行加快，大幅度增加焊接質量缺陷的發生概率，在情況嚴重時，也很可能因此會對管道運行安全與管道施工質量產生影響。在該情況下，則需要能夠做好焊接技術的應用把握，在保證符合高寒低溫環境應用需求的基礎上保證焊接質量。

1 高寒低溫環境焊接特點

在高寒低溫環境當中對管道及焊接時，將會有較多的焊接影響因素存在，可能因此對焊接質量產生影響。其中，溫度可以說是對焊接質量產生影響的關鍵因素，如果在熱溫度方面存在差異，也則會使管道的強度存在不同，在降低預熱溫度時，也將會因此對焊縫綜合指標產生影響。在高寒低溫環境當中，無法有效保證焊道的預熱溫度，在層間溫度保持方面也存在一定的困難，即使完成了焊接工作受到低溫因素的影響，則會使焊道在完成焊接之后溫度快速下降，如果具有較大的拘束度以及具有較快的焊縫冷卻速度，則可能使焊縫出現結晶區域偏析的情況，受到較大應力場作用時，則可以使焊縫的中心位置形成結晶裂紋。且當焊縫冷卻速度增加時，也將增加冷裂紋敏感性。此外，現場惡劣的環境與溫度因素也會影響到焊接工人的正常操作發揮，鋼結構材料、凍土融化等也將因此對焊接質量產生影響[1]。

2 焊接控制技術

2.1 焊前預熱工作

在高寒低溫環境當中進行不銹鋼管道的焊接工作時，受到施工環境溫度的影響，則很難保證預熱溫度能夠滿足要求。在該情況下，對焊接位置進行預熱處理成為了在特殊環境當中進行管道焊接的重要環節，通過施焊工作前適當預熱方式的應用，則能夠對熱影響區硬度有效降低，使其中的氫能夠充分逸出，在避免冷形成冷裂紋的情況下實現接頭塑性的改善。如果應用的是整體預熱方式，也能夠對焊接應力起到有效的減小效果。在實際工作開展當中，可以先在焊縫的兩側位置進行預熱處理，保證預熱范圍在200mm 以內。其中，環形火焰加熱器以及中頻加熱器預熱是經常使用到的方式，對于厚度、類型不同的鋼板來說，需要做好不同預熱方式的應用，如當鋼結構厚度在40mm 以內時，可以對火焰預熱方式進行應用，如果厚度在40mm 以上，則可以對電加熱方式進行使用[2]。

2.2 防寒棚搭設

在實際焊接工作開展當中，溫度因素與作業環境將直接影響到焊接質量。在該情況下，如果確實需要在高寒低溫環境當中進行管道的焊接處理，做好相關的溫度保障措施是很關鍵。其中，做好防寒保溫棚的搭設可以說是十分有效的一種方式，通過防寒保溫棚的搭設，則能夠使焊接工作人員能夠在一個相對封閉的環境當中開展工作，如果在單純搭設防寒棚的基礎上，溫度還無法達到焊接要求，也可以在棚內做好一定加熱設備的配置。通過該措施的應用，最大程度降低具體焊接施工當中低溫環境所產生的獨立影響，有效提升管道焊接施工的質量與效率。

2.3 層間溫度控制

在實際焊接工作進行當中，需要能夠做好焊縫間溫度的科學控制，在焊縫之間，溫度因素也將直接對管道焊接的應力強度以及冷卻速度產生影響，最終影響到管道整體質量。對此，則需要能夠在具體焊接工作進行當中形成充分的重視，在完成某層焊接之后，則需要能夠對焊口的溫度進行細致的檢查，如果同焊接工藝規定層間溫度相比焊口溫度較低，則需要能夠通過預熱等方式對焊口進行預熱處理，通過該方式的應用，保證層間溫度能夠滿足具體施工需求之后，再進行下一層的焊接。

2.4 焊接材料選擇

在焊接工作進行當中，做好焊接材料的選擇與應用也十分關鍵。其中，抗裂性可以說是判斷材料是否滿足要求的一個重要標準。在高寒低溫環境當中，在使用不同焊接材料時，也將直接對鋼結構具體焊接工作的進行產生不同的影響。對此，在管道焊接工作時則需要在材料選擇方面引起重視，切實保證能夠符合鋼結構強度要求，對焊接材料在熔化后形成的液態金屬進行充分的考慮，避免對焊縫連接強度產生影響。同時，需要盡可能對具有較低氫含量的焊接材料進行選擇與應用，做好焊接材料保溫措施的使用[3]。

2.5 焊后熱處理

對于冷裂紋來說，通常是在完成之后形成的。在完成管道焊接后，管道內部的金屬組織結構將處于一個成型的階段，如果在該階段管道溫度下降快速，則將會因此對管道內部的晶體組織結構產生影響，并因此影響到焊接質量。對此，在形成冷裂紋之前，則需要能夠積極做好保溫以及加熱處理，以此能夠在一定程度上起到避免冷裂紋發生的效果。熱處理方面，在具體進行加熱時，需要能夠以焊縫中心為基礎，在兩側100mm 區域進行保溫，以此能夠對溫度的梯度變化起到較好的減少效果。

2.6 優化管道支撐

在高寒低溫環境當中，對于支撐管道的土堆來說，往往處于凍結狀態。在白天經過長時間陽光照射之后，則可能出現凍土解凍情況，并因此對管道的支撐效果產生影響，很可能因管道不均勻沉降問題的發生對焊接質量產生影響。對此，在冬季高寒低溫環境當中開展施工活動時，為了避免不均勻沉降情況的發生，則可以將管道支撐土堆的上部位置使用編織袋裝土進行處理，以交錯的方式碼放裝土編織袋，保證其具有可靠以及穩定的特點，且需要避免以強力組堆的方式處理；另也可采用固定支架或剛性支墩進行支撐，以避免由于環境對支撐體系的剛性影響而致使管道焊口受力從而影響管道焊接質量。

3 結語

在上文中，我們對高寒低溫環境下不銹鋼管道焊接技術進行了一定的研究。在具體高溫環境當中開展管道焊接工作時，需要能夠充分結合要求做好焊接技術要點的把握，避免低溫常見問題的發生，最大程度保證焊接工作質量。