摘 要 ：随着经济社会的发展，天然气的开发与利用对于生产生活的意义重大。由于天然气的易燃易爆特性，在管道施工中要尤为注重其施工质量，防止泄露造成的生命财产损失。长输天然气管道施工中，要避免焊接裂纹的出现，保证天然气运输的安全。本文从长输天然气管道焊接的类型着手，分析了焊接裂纹形成的原因以及控制措施，对工程实践具有重要的指导意义。
关键词 ：天然气 ；长输管道 ；焊接裂纹 ；控制
一、长输管道焊接工艺的特点
手工电弧焊上向焊工艺的特点是管口组对间隙较大，在焊接过程中应用熄弧操作法完成，焊层厚度大，焊接质量和焊接效率低，当前主要用于长输管道站场的焊接施工，在线路工程建设中已基本不采用，手工电弧焊下向焊工艺的特点是对口组对间隙小，焊接过程中采用大电流、多层、快速焊的操作方法来完成，焊接效率高，焊层厚度薄，同时利用后面焊层对上一道焊层的热处理作用使环焊缝接头的力学性能持续提高。手工电弧焊具有适应性强，灵活简便等特点，并且因为焊条工艺性能的不断改进，其熔敷效率、力学性能仍能满足当令管道建设的需要，在很多场合下是自动焊方法所不能代替的。自保护药芯焊丝半自动焊工艺具有较高的技术经济指标，主要用来填充焊和盖面焊，其特点为熔敷效率高全位置成形好，环境适应能力强，焊工易于掌握，施工配套机具简单，是目前管道焊接施工中一种重要方法。
二、长输天然气管道焊接裂纹的成因
1.冷裂纹
冷裂纹多出现在管道的热影响区和熔合线部位，冷裂纹的出现一般多在多层焊接中，这种情况下主要是由于焊接接头在淬硬组织产生的作用下，性能会发生一定的变化，导致脆化，而与此同时，氢分子会在焊接缺陷部位大量集聚，从而出现冷裂纹。从整体构造上来讲，冷裂纹又有纵向与横向之分。而详细来说，又分为穿晶型、晶间型或者二者混合的类型。当相应的管道焊接工艺完成以后，将没有立即出现的裂纹称为延迟裂纹，这种裂纹对管道作用的发挥有着极为不利的影响。
2.热裂纹
管道在高温作用下产生的裂纹是热裂纹，这种裂纹的出现一般位于管道焊接缝的内部，但是也有部分的热裂纹会出现在长输天然气管道的热影响区域内部。一般情况下，热裂纹具有多种表现形式，比如纵向、横向或者根部等。即使这些裂纹的表现形式不同，但是都是受到结晶作用的影响出现的。具体的焊接操作中，一旦管道材质中含有其他的杂物，就会使得焊接质量不达标，出现焊接裂纹。再比如，在熔池结晶过程中，由于常常存在着偏析现象，在这种情况下，一旦焊接应力较大，结晶拉开以后就会出现裂纹。
3.再热裂纹
长输天然气管道施工工艺具有复杂性，当相关的焊接操作结束以后，在高温作用下，会出现再热裂纹，这种裂纹一般位于焊接接头的热影响区融合线附近的粗晶内。再热裂纹的出现与高温应力与合金碳化物等的状态有着紧密的关系。另一方面，由于钢材等材质的特殊性，钢材与焊缝内含有一定量的合金元素，还受到焊接残余力等因素的影响，在这种情况下，也会出现再热裂纹。长输天然气管道钢板内部存在分层结构的夹杂物，焊接中应力的出现会导致管道形成阶梯状的裂纹。
4.层状撕裂裂纹
这种裂纹的出现主要是由于管材内部含有杂质，在焊接施工工艺进行中，在轧制的垂直方向焊接应力，一旦这些应力恰好处于热影响区，就会形成阶梯状的层状撕裂裂纹。
三、长输天然气管道焊接裂纹形成控制措施
1.冷裂纹的控制措施
焊接过程中，焊条必不可少，结合工程的施工要求科学选择焊条，比如，如果管道焊接中对于氢含量等有严格的要求，就可以通过选用碱性焊条的方式来控制焊缝中的氢含量，从而实现对焊缝中塑性的控制，在一定的施工工艺要求下，保证焊接的整体质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆冷裂纹处理主要是从以下方面进行的 ：①焊接结束以后的热处理环节，相关人员要控制应力，避免应力集聚。②焊接结束后，要科学控制焊缝冷却的速度，做好相应的热处理，随后再进行冷却处理。③管道材质、焊条的选择上，要尽量减少其中的氢含量，从源头上加以控制。
2.对各焊接裂纹区控制
就冷裂纹而言，其控制措施主要需从以下方面进行：①科学选择焊条，尽量选用氢含量较少的焊条，以提高长输天然气管道。②在焊接处理中，避免由于热处理等不到位导致的应力集聚现象。③预热与缓冷分别在管道焊接前后进行，科学控制管道冷却的时间。而针对热裂纹，需要采取以下的控制措施：遵循规范的施工流程，科学控制管道的焊接顺序与工艺，用一定量的碱性焊剂，使得焊缝中的杂质含量等在一定的范围以内。在焊接过程中，相关人员要提升焊缝形状系数，避免在焊接操作中形成裂纹，管道选材上，要尽量选用管材中磷、碳、硫含量都符合工程要求的材料。为了降低热裂纹出现的概率，可以尽量选择温度敏感性较低的材料，随后在焊接过程中合理安排焊接的工艺，对预热处理等加以控制，避免焊接应力的出现。对于层状撕裂裂纹的控制，主要是要注意金属冶炼环节杂质含量的控制。
3.优选焊条的工艺参数
焊条参数的控制是焊接裂纹控制重要途径，具体来说，在焊条工艺参数的选择上，应当充分结合焊接的工艺流程等因素，选用焊接线能量较大的焊条，从而使得氢气分子可以在焊接过程中任意扩散，达到延缓焊缝冷却速度目的。另一方面，管道焊接质量与管材等级等都有着紧密的关系，管材等级越高，焊接能量的承受力就越大，过热组织不易出现，在一定程度上可以保证焊接的整体质量。
4. 焊接施工过程质量控制
在开展焊接作业的过程中，应该确保焊缝的形成速度和焊条的融化速度一致，避免出现焊缝过厚、过宽的现象，否则会增加局部应力，从而对焊接强度产生影响。在没有对管道的两端进行封闭处理的情况下，在管道的内部容易有穿堂风存在，如果空气流速过快，就会加快焊缝的冷却速度，从而使得管道出现冷裂纹。对于这种现象，就需要通过设置盲板等。在进行焊接时，起弧和收弧之间应该留有一段的距离，起弧作业应该在坡口内完成，在需要多层焊接的情况下，应该在完成前一层焊接之后再进行下一层焊接。进行焊接工作时注意检查焊条所处的状态，如果焊条出现粘条或者偏吹现象，就应该及时停止焊接，并且需要将焊条更换掉，在对新焊条进行修磨处理之后，才能继续进行焊接.
5.加强焊接管理
长输天然气管道焊接裂纹的控制上，相关人员应该具备极高专业素质，在工程开始前期可以掌握造成裂纹原因，从而在具体焊接过程中重视特殊环节处理。焊接操作人员需要在焊接过程中遵守相关规定，严格按照工艺的基本要求组织施工，避免在焊接操作中发生不当操作等行为，数量掌握焊接关键技术。另外，焊接操作人员要具备极强责任意识，在焊接过程中严格完成每个环节焊接操作任务，从而使得焊接能够满足其工艺要求，使管道可以发挥其应有作用。严格执行安全质量施工标准，施工单位要加强人员施工管理与培训，提高焊接操作人员综合素质。
结束语
长输天然气管道对于保证国家能源战略安全十分重要，遍及的区域十分广泛，输送的压力较大，如果产生泄露问题危及到附近居民的生命安全。所以，对长输天然气管道焊接裂纹进行控制，可以有效提高管道的安全性。随着焊接技术不断进步，提高对焊接施工过程中的管理，可以保证长输天然气管道的正常运行。
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论文作者:华金娟,胡兵华,王旭刚
论文发表刊物:《防护工程》2019年18期
论文发表时间:2020/1/13
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