長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋成因分析與對(duì)策探討

回金鑫

摘 要：近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于能源的需求量也逐漸增加，因此我國(guó)也加大了能源的開采力度，其中天然氣是使用到的一種主要能源，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)都有著重要的意義。作為自然界中的氣體，天然氣的開發(fā)和利用使得天然氣已經(jīng)成為了一種關(guān)鍵的能源，但是天然氣的遠(yuǎn)距離傳輸是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題，對(duì)于能源的傳輸來(lái)說(shuō)，要保證其傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率，要對(duì)傳輸?shù)墓に嚭凸艿赖脑O(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離傳輸;天然氣管道;焊接;裂紋

引言

在國(guó)民經(jīng)濟(jì)日益進(jìn)步的背景下，天然氣已經(jīng)成為日常生產(chǎn)生活中必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，長(zhǎng)輸天然氣管道的應(yīng)用，可極大程度提升天然氣的運(yùn)輸效率，滿足天然氣運(yùn)輸過(guò)程中的要求及人們對(duì)天然氣的實(shí)際需求，天然氣應(yīng)用過(guò)程中，為保障天然氣的應(yīng)用質(zhì)量，必須從長(zhǎng)輸天然氣管道入手，提升管道焊接質(zhì)量，降低焊接裂紋發(fā)生率，以保障天然氣管道能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋成因

1.1冷裂紋的成因

長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋類型較為多樣化，冷裂紋就是其中一種，冷裂紋主要出現(xiàn)在多層焊接的位置，多層焊接對(duì)管道溫度的要求比較高，如果沒(méi)有控制好管道的溫度變化，管道就會(huì)出現(xiàn)一定程度上的損壞。在管道焊接的時(shí)候，焊接接頭的部位容易受到影響，在淬硬組織的作用下，管道性能會(huì)發(fā)生一定的變化，管道內(nèi)部的氫分子會(huì)集中到管道受損處，經(jīng)過(guò)一段反應(yīng)時(shí)間后，會(huì)在管道受損處形成冷裂紋。冷裂紋可以分為好幾種，有穿晶型冷裂紋、晶間型冷裂紋、混合性冷裂紋等，這些裂紋對(duì)管道運(yùn)行穩(wěn)定性的影響比較大[1]。

1.2熱裂紋發(fā)生原因

在長(zhǎng)輸天然氣管道焊接中，焊接金屬會(huì)產(chǎn)生凝固，若是溫度數(shù)值過(guò)高，將直接導(dǎo)致熱裂紋的發(fā)生，究其根本原因，這一裂縫主要在晶間產(chǎn)生斷裂，分析這一裂縫存在的因素，大都是由于管道均勻受熱狀況下，受到冷卻作用的影響，導(dǎo)致熔池結(jié)晶受到熱應(yīng)力作用而產(chǎn)生，所以，在結(jié)晶時(shí)間不同的范圍內(nèi)，不同結(jié)晶會(huì)產(chǎn)生不同雜質(zhì)，先結(jié)晶的金屬純度較高，但是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，金屬純度會(huì)隨之下降，結(jié)晶過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的金屬雜質(zhì)，而雜質(zhì)具有集聚性特征，低熔點(diǎn)的低熔點(diǎn)共晶物熔池金屬結(jié)晶會(huì)直接對(duì)熔點(diǎn)共晶物產(chǎn)生影響，發(fā)生晶界薄膜，出現(xiàn)地帶，誘發(fā)熱裂紋。

1.3層狀撕裂裂紋

這一裂紋應(yīng)用過(guò)程中主要由于鋼板內(nèi)部存在大量的夾雜物質(zhì)于各個(gè)層次之中，所以在焊接過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生與軋制方向垂直的作用盈利，以此導(dǎo)致階梯狀裂紋出現(xiàn)在熱影響區(qū)，其距離熱影響區(qū)稍遠(yuǎn)的位置也會(huì)發(fā)生層狀撕裂裂紋，為更好的對(duì)裂縫進(jìn)行控制，必須嚴(yán)格控制夾雜物的分布情況， 對(duì)接頭部位進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，以降低拘束應(yīng)力[2]。

2長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋的控制對(duì)策

2.1冷裂紋的控制措施

冷裂紋一般是在管道低溫狀態(tài)下才會(huì)產(chǎn)生[2]，一般出現(xiàn)在管道焊縫位置，針對(duì)于冷裂紋的形成特點(diǎn)，我們?cè)趯?duì)冷裂紋采取控制措施的時(shí)候，要注意每個(gè)操作環(huán)節(jié)。焊接過(guò)程中一定要選擇合適的焊條，可以利用堿性的焊條減低管道焊縫處的氫含量，氫含量的減少，可以有效提高管道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。還有就是要規(guī)范焊接工藝程序，落實(shí)每個(gè)焊接工作，具體應(yīng)表現(xiàn)為：在管道焊接完成后，我們才能進(jìn)行熱處理工作，有效控制管道應(yīng)力的變化范圍，防止管道應(yīng)力過(guò)于集中;管道焊接完成后，我們需要降低管道冷卻速度，做好管道前期預(yù)熱工作;在管道焊接過(guò)程中，有效控制氫氣含量，規(guī)避冷裂紋的出現(xiàn)。

2.2強(qiáng)化裂紋區(qū)域的控制

第一，在應(yīng)用防御措施過(guò)程中，可依靠冷裂紋作為裂紋控制區(qū)域的依據(jù)，為促進(jìn)管道塑性的提升，可應(yīng)用堿性焊條對(duì)管道內(nèi)部氫氣分子的含量進(jìn)行干預(yù)，以縮減其中含量，在此過(guò)程中必須嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定內(nèi)容對(duì)應(yīng)力進(jìn)行分散，強(qiáng)化焊接后的熱處理工作，降低金屬的冷卻速度，在開展管道焊接工作前，必須合理應(yīng)用預(yù)熱技術(shù)，焊接工作完成以后，必須采用緩冷方式進(jìn)行干預(yù)，以確保焊接材料干燥性，焊接過(guò)程中，必須對(duì)接頭中的雜質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)清理，焊接完成后，必須從焊接情況出發(fā)，采取對(duì)應(yīng)措施消除氫分子;第二，在進(jìn)行熱裂紋的控制過(guò)程中，必須從以下幾個(gè)方面開展，必須依照焊接順序，應(yīng)用堿性焊劑進(jìn)行焊接，以此降低焊縫中的雜質(zhì)含量，為對(duì)中心線裂縫現(xiàn)象進(jìn)行改善，必須從焊縫的形成洗漱出發(fā)， 控制管道內(nèi)部的化學(xué)元素含量，依靠對(duì)溫度敏感的材料，降低預(yù)熱溫度， 并減少焊接應(yīng)力[3]。

2.3再熱裂紋和層狀撕裂裂紋的控制措施

再熱裂紋的出現(xiàn)主要是因?yàn)楦邷匾蛩赜绊懀晕覀兛梢赃x擇合適的管道，保證管道材料具有較高的抗熱性，能夠抵御一定的高溫。合理控制管道焊接過(guò)程中的應(yīng)力變化，在此基礎(chǔ)上，做好對(duì)管道初始階段的控制工作。針對(duì)于層狀撕裂裂紋的控制，我們要嚴(yán)格監(jiān)督管道焊接的每一個(gè)環(huán)節(jié)，保證管道焊接的質(zhì)量，采用合適的措施控制管道焊接中的雜物含量， 避免管道因?yàn)殡s物的出現(xiàn)而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

2.4長(zhǎng)輸天然氣焊接技術(shù)

在進(jìn)行焊接過(guò)程中，必須把控焊接的氣候條件，以優(yōu)化焊接過(guò)程中的外部條件，在外部環(huán)境不同情況下，所應(yīng)用的焊接技術(shù)也應(yīng)隨之變化，以降低由于外部環(huán)境問(wèn)題而對(duì)焊接情況產(chǎn)生影響的問(wèn)題發(fā)生。比如，在焊接過(guò)程中，外界環(huán)境中的風(fēng)力較大，這就需要強(qiáng)化藥芯焊絲的應(yīng)用。為促進(jìn)管道抗風(fēng)能力的增長(zhǎng)，還可以應(yīng)用半自動(dòng)下向技術(shù)開展管道焊接，焊接過(guò)程中，需要把控焊接的始末兩端情況，以依靠后退引弧技術(shù)更好的減少長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂縫問(wèn)題的發(fā)生。

3長(zhǎng)輸天然氣管道焊接的優(yōu)化方法

長(zhǎng)輸天然氣管道安裝過(guò)程存在許多控制方法，能夠有效避免裂紋現(xiàn)象的發(fā)生。通過(guò)結(jié)合長(zhǎng)輸天氣管道安裝過(guò)程中最長(zhǎng)出現(xiàn)的裂紋以及未融合缺陷，提前做好焊接前準(zhǔn)備，對(duì)流程工藝參數(shù)進(jìn)行合理的選擇和運(yùn)用，能夠有效改變焊接工藝，同時(shí)，天然氣管道材質(zhì)對(duì)管道焊接質(zhì)量有直接的影響，所以要想獲得優(yōu)質(zhì)的焊接效果，就必須對(duì)天然氣管道材質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格管控，通過(guò)選用達(dá)標(biāo)的管道材質(zhì)，達(dá)到最佳的焊接效果。在管道焊接過(guò)程中，要不斷完善和優(yōu)化焊接技術(shù)工藝流程，天氣管道材質(zhì)擁有不同的材質(zhì)性能，所以會(huì)受到外界因素的制約，其中溫度和濕度的變化都會(huì)使焊接質(zhì)量發(fā)生變化，從而導(dǎo)致焊接后期出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。所以在安裝環(huán)境較為惡劣的情況下，如果在焊接時(shí)，由于風(fēng)力變換以及溫差作用影響焊接效果，就必須在焊接時(shí)通過(guò)運(yùn)用特殊的焊接材料來(lái)提高在焊接過(guò)程中管道材質(zhì)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力，同時(shí)，在應(yīng)用過(guò)程中，要保證兩端的焊接效果保持一致，從而能夠有效避免裂縫現(xiàn)象發(fā)生。在實(shí)際操作中，要加強(qiáng)和提高施工人員的綜合素質(zhì)和自身能力，提高管道專業(yè)焊接水平[4]。

結(jié)束語(yǔ)：管道運(yùn)輸是目前天然氣運(yùn)輸?shù)淖罴逊绞?。通過(guò)長(zhǎng)距離的管道輸送，能夠節(jié)約輸送成本，同時(shí)能夠使輸氣效率有效提升。因此，在天然氣管道組建流程中，要高度重視管道裂紋現(xiàn)象的發(fā)生，如果出現(xiàn)上述現(xiàn)象，要及時(shí)尋找問(wèn)題產(chǎn)生的原因，及時(shí)采取有效的方式，進(jìn)一步提升管道焊接水平和質(zhì)量，以確保天然氣管道的正常使用，并有效降低天然氣輸送風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)長(zhǎng)距離天然氣管道將天然氣保質(zhì)保量地傳送到人們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，確保滿足人們生活和工作的需求。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 劉兆營(yíng). 長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋成因及控制對(duì)策[ J] . 石化技術(shù)，2019，26（10）：309+308.

[2]宋海峽.我國(guó)石油開發(fā)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理研究[D].大慶：東北石油大學(xué)，2019.

[3]王幫華.長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋分析及控制探討[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2019，39（17）：39-40.

[4]鄭何程.長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋成因及控制對(duì)策[J].石化技術(shù)，2019，26（02）：248.