淺談長輸管道焊接施工中裂紋的控制措施

摘 要：當前，隨著我國社會和經濟的快速發展，人口不斷增加，我國社會對能源的需求逐步增大，然而實際上我國的能源資源十分有限且分布不均，管道作為能源運輸的主要載體，管道安全已成為十分重要的問題。近年來，我國長輸管道在實際運用過程當中出現了諸多的問題，其中焊接裂紋是常見且影響深重的問題之一。本文對影響長輸管道焊接裂紋的因素進行了探討，并對防止管道焊接裂紋提出了相應的對策。

關鍵詞：長輸管道；焊接缺陷；裂紋；控制措施

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

社會經濟的發展使得人們越來越依賴天然氣資源，因此，就需要加強天然氣的管道建設。為了讓天然氣輸送得到更多的保障，就應該提高管道施工質量，而在管道施工中，焊接質量又是一項重要技術工藝，焊接質量的好壞直接決定管道的安全與否，所以，應該加強對天然氣施工焊接的質量控制，從而提高天然氣施工的整體質量。

1 長輸管道施工的焊接裂紋及影響因素分析

長輸管道焊接中的裂紋主要由焊接工藝、組對或受環境影響導致根焊道溫度變化不滿足焊接質量要求而產生的焊接縫隙或裂開隱患。天然氣長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。天然氣長輸管道中較常見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

長輸管道中較為常用的焊接方法是手工下向焊和自動、半自動焊接等，焊接工藝和質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強度低，效率較高，焊接質量也較好的優點，但也存在受焊接環境和操作者的實際操作技能水平限制等缺點，焊口質量難以達到預期目標而產生裂紋；自保護半自動焊工藝具連續送絲、不用保護氣體、抗風能力較強、焊工易操作等優點，但也存在著不能進行根焊，蓋面焊焊層中容易產生氣孔等問題.綜合來看，在條件允許的情況下采用半自動和自動焊接可以有效減少因焊接能量不均、溫度不穩定而帶來的焊口熱影響區晶間組織粗大不均而帶來的焊接裂紋。

1.2 外界環境對焊接質量的影響

（1）流動性施工的影響。施工作業點隨著施工進度不斷遷移，焊接作業于是也就處于一個流動的狀態，這與工廠的生產相比，它增加了施工管理難度，對于質量管理，安全管理等方面的問題產生一些困難。

（2）地形的影響。多種地形對于管道管道組對施工場地布置等影響較大，對于管道焊接中的應力和焊后熱處理帶來一定影響。

2 天然氣長輸管道焊接裂紋防范對策

2.1 長輸管道熱裂紋的控制措施

熱裂紋是焊縫和熱影響區內的金屬冷卻，在高溫間隔期內產生裂紋，它是一種不允許存在的最危險的焊接缺陷。因此，需要采取的避免熱裂紋的措施主要有：調整焊縫金屬的化學成分，以改善焊縫金相組織，細化晶粒，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，降低焊縫中雜質的含量，改善偏析程度；合理選擇焊接工藝參數，適當提高焊縫成形系數。當斷弧時，采用了與母材材質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生熱裂紋。

2.2 長輸管道冷裂紋的控制措施

焊接接頭冷卻后產生的裂紋稱為冷裂紋，其較為常見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，以減少焊縫中擴散氫含量；可以選擇低氫焊條，在烘烤說明書的規定下嚴格按照說明使用；選擇合理的焊接工藝參數和熱輸入，減少小焊縫的淬硬傾向；對于淬硬傾向高的鋼材，需要在焊前進行預熱，焊后及時進行熱處理，這樣以改善接頭的組織和性能；采取減小焊接應力的各種工藝措施。

2.3 優化長輸天然氣管道焊接工藝

（1）優選焊接中的工藝參數。對于天然氣長輸管道焊接裂紋的控制，應在焊接工藝性能評定基礎上制定統一管道焊接工藝，對影響焊口裂紋的關鍵因素如焊前準備、管口凈化、組對、焊材、熔深、熔寬、坡口等進行嚴格控制，減少因焊口晶體組織和應力產生焊接裂紋。

（2）優化焊接技術。在長輸管道焊接中，環境及焊接操作供需都會影響焊接質量，導致焊接裂紋的發生。針對風力較大惡劣自然環境地區焊接中，需要在焊接中，應用藥芯焊絲焊接，半自動下向焊接管道；在焊接過程中適當提高手工焊條的烘干溫度及制定細致的防風保溫措施，減少氫含量聚集產生裂紋隱患。

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

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

（5）通過焊接預熱減少焊接接頭缺陷。對于焊接來說，它一旦出現問題，那么對整個管道的焊接質量而言，都會造成很大的影響，在對焊接質量的評定當中，其中最重要的就是對接頭的質量評定。對焊接接頭的質量進行評定，不僅對它缺陷的性質、大小和危害程度進行觀察，還要根據相關的標準規范來進行，要保證焊接接頭不存在裂紋，對于天然氣管道的正常運行來說，這也是非常關鍵的一步。經過實踐發現，為了避免產生裂縫，使用低氫焊條會取得很好的效果，這是一種非常有效的方式，這也是對焊接接頭存在原因不斷分析的結果，但是因為這種方法對焊接的要求很高，所以也沒有得到普遍應用。因此，本文建議對焊接接頭進行預熱處理，但是在對焊接接頭進行預熱時，也應該根據相關的規范標準來進行，一般來說，溫度應該要高于50℃，這樣才不會產生裂縫。

（6）為確保管道準確對口，應該使用對口器。對于焊接質量來說，它還與管道對口有著十分重要的關系，因此，為了確保管道準確對口，應該使用到對口器，對口器不僅能準確對口，而且還能保證對口周圍均勻受力，從而避免對口發生錯邊，嚴密均勻的對口就能夠讓焊接質量有所保證。

（7）強化焊接過程的監督。施工單位要嚴格按照設計要求和圖紙進行施工，監理單位也要盡職盡責對施工單位進行監督與管理。假如在施工過程中出現了預期之外的問題，需要對圖紙進行更改，那么就需要結合設計單位聯合對圖紙進行變更并請主管部門進行審核，主管部門同意之后才能夠繼續繼續進行施工。

（8）設立專職的焊接安全人員。在長輸管道每次帶氣焊接作業時，都必須有一名專職的安全員。安全員要做好現場勘察，檢查所開挖的工作坑是否滿足施工要求，若工作坑達不到要求時，要立即整改；安全員還要劃定晚間作業處的安全范圍，確定警戒線的設置位置；同時要以書面形式通知當地公安消防部門和燃氣供氣管理部門，告知燃氣管道帶氣碰口接駁作業的具體時間和具體位置；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；在作用現場必須針對本次工作做安全技術交底。另外，安全工作人員還要加強對安全標志的設立以及管理，在市政管道容易發生危險的地方設立警示標志，提升其他施工人員禁止在此進行作業。

（9）強化管道焊接過程中的質量管理，落實責任制。在實際焊接工作中，施工企業還要加強對管道焊接過程中的監督與管理，確保工作人員嚴格按照企業的相關管理制度開展工作。實際工作中，企業要將責任落實到每一個員工身上，并且可以適度的增加獎勵與懲罰的力度，以便于消除員工的消極怠工心理，促使其團結一致、克服工作難點，從而保證在工期內完成建設目標。另外，還要提升施工人員的專業素養。①施工人員是工程的直接執行者，他們的專業技能水平對工程質量有很大的影響。所以，企業要加強對員工培訓的次數與力度，并使施工人員能夠在施工工作中對學到的知識進行實踐，提升其專業技能、溝通能力以及協調組織能力。②企業要健全人才培育和印記機制。企業的成功最終是企業用人的成功，所以建筑企業要不斷地向企業中引入高素質高水平的專業人才，提升企業管理隊伍的整體素養，促進工程項目管理水平的增長。

（10）制定并健全應急措施。鑒于長輸管道的特性，設立應急措施來作為保證長輸管道管道焊接安全的補充措施是非常必要的，應急處置的目的是最大限度的減少人員和財產的損失，提升市政燃氣管道焊接作業的安全性。

3 結束語

長距離輸送管道是國家能源安全的重要保證，在大范圍的地區，高壓輸送介質壓力大，可燃性高，一旦泄漏可能會造成巨大的災難性后果。因此，保證長輸管道施工中裂縫的安全技術質量和控制措施是一項長期而艱巨的任務。隨著焊接技術的迅速發展，研究人員應進一步研究新的焊接技術，以保證焊接質量的進一步提高，保證天然氣管道的正常運行。

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作者簡介：趙廣軍（1968-），男，吉林延吉人，大專，專項工程師，高級技師，研究方向：管道施工焊接技術研究。