長輸管道焊接施工中裂紋的控制措施

任中安 張小壘

摘 要：隨著我國經濟的高速發展以及科學技術的不斷進步，天然氣的開發規模不斷擴大，并通過長輸天然氣管道被送到了千家萬戶，大大提高了人們的生活水平和生活質量。更嚴重的便是危及居民的生命安全，所以為了保證長輸天然氣管道的正常運行，管道焊接質量是尤為重要的一環，尤其是不能出現裂紋類缺陷。

關鍵詞：長輸管道；焊接；裂紋；控制措施

引言

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。

一、長輸管道的焊接裂紋的種類及產生原因

（1）冷裂紋的產生有三個條件，一是在焊接的接頭處出現淬硬組織，二是存在并濃集擴散的氫氣，三是在焊接過程中產生了較大的焊接拉伸力。由于此三個條件的相互作用和互相影響，每一個因素控制的不到位都會導致冷裂紋的產生，在三個因素中，氫氣的產生對于誘發冷裂紋的出現具有最為顯著的影響。

（2）熱裂紋是經常會出現在焊縫和熱影響區域中的一種裂紋，這是因為在進行焊接的時候，焊接熔池結晶的過程中會出現偏析現象產生許多熔點比較低的雜質和共晶，這些雜質在結晶的時候的狀態為液態間層，熔點低的雜質，結晶在后，凝固強度比較低，在這種情況下，如果焊接部位存在著較大的拉伸應力，那么液態間層就會被拉開或者在凝固狀態還不穩定的時候被拉開，裂紋由此出現；另外，如果在焊接之前沒有將母材上殘留的雜質或者結晶清理干凈，焊接時的溫度超過了雜質的熔點和熱影響區，那么溶解了的物質將會形成液態間層，同樣會在較大的拉伸力的作用下被拉伸而出現液化裂紋。

（3）再熱裂紋是指合金中的L、B、V、Mo等元素經過再一次的熱焊接循環后會因為溫度的再一次升高而在焊接接頭的熱影響區出現粗晶區和奧氏體晶體的界限出發生開裂。一般情況下，由于再次加熱過程中，第一次加熱時飽和度過高的碳化物會被析出來，產生晶內強化的現象，在原來的奧氏體的表面出現滑移應變，如果晶體表面的塑性應變力無法承擔松弛應力的過程中產生的應變 那么就會出現再熱裂紋。

二、長輸管道焊接中裂紋的控制措施

1、凈化管口以及焊前準備

長輸管道的焊前準備工作主要有分析檢驗鋼管的材質，鋼管接頭的選型以及組隊，此外還要對焊接處進行預熱和清理。所有的準備工作都要嚴格按照相關要求以及規范來開展，如此一來能夠大大地降低裂紋的產生。對于鋼管的凈化工作主要是將焊接處鋼管內部表面的水分、淤泥、鐵銹以及油污熔渣等雜質清除干凈，清除的范圍為焊接處50mm范圍內。對于焊條的選用，結合國際趨勢來看，最適合用于長輸管道的焊條莫過于堿性焊條以及纖維素性焊條。實踐證明，纖維性焊條更適用于打底焊道的應用，而堿性焊條則更適用于其他焊道。

2、焊條的選用及處理

從目前國際上焊接管道的趨勢上看，有的國家焊接打底焊道時采用纖維素型焊條，焊接其他焊道及蓋面焊道時采用堿性焊條。實踐證明，采用這種方案可使焊接，接頭質量進一步提高焊條中的水分是焊縫中混進氫的主要因素，只有嚴格依照相關標準、規范，做好焊前一系列準備工作，才能提高管道焊接質量，大大降低焊接裂紋的產生率。通過實踐證明，焊接打底焊道時采用纖維素型焊條，焊接其他焊道及蓋面焊道時采用堿性焊條，可使焊接接頭質量進一步提高，減少焊縫中氫的混入。對于鋼管的凈化工作主要是將焊接處鋼管內部表面的水分、淤泥、鐵銹以及油污熔渣等雜質清除干凈，清除的范圍為焊接處50mm范圍內。適當的將堿性低氫型焊條的烘干溫度提高，可以有效減少焊縫中氫的含量，進而降低長輸管道的裂紋率。管道焊縫焊接工作完成后，還需要進行射線探傷。施工單位在開展射線探傷工作時，主要是以《石油天然氣鋼質管道無損檢測》（SY/T4109-2013）和《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》（GB/T3323-2005）為標準的。每次使用時，從焊條筒中取出兩根焊條，如果這兩根焊條在兩小時內未用完，還要重復上述烘干工作，但焊條的烘干不能超過兩次。

3、選用合理的焊接順序

管道下向焊比較適合的焊接方式是流水作業式，由兩名焊工同時向同一焊道施焊，焊接順序為由管道的上焊口向下施焊，直至焊口的底部。采用這種焊接順序對管道施焊時，應妥善處理好焊口上下部位的連接問題。一旦管道的直徑超過了七百一十一毫米，那么同一焊道就需要三名焊接工人同時施工，焊接順序既要滿足焊接對稱性的要求，也要符合焊接平衡性的要求。焊接時應將電流大小控制好，不宜過大，且頂弧焊接的效果比較好，應優先考慮。在對最后一層施焊時，一定要使焊縫足夠飽滿，且焊縫余高控制在合理的高度內，不宜過大。

4、管口預熱

為了保證管道安裝質量，應對焊縫接頭進行焊前預熱。焊前預熱是至關重要的一個環節，必須引起焊工的高度重視。預熱時，首先將預熱的火焰對準坡口的中心。預熱過程中，火焰不宜過大，當預熱達到規定的溫度后方可開始正式的焊接工作。焊接過程中，應使火焰時刻保持小火燃燒的狀態，不能熄滅。在施焊過程中，如果發現預熱的溫度低于規定的標準溫度，應隨時加熱。如果預熱或者焊接工作發生在冬季，則應嚴格按照Q/GDGJ0002-91規定的標準進行預熱，管道的層間溫度應高于預熱溫度。打底焊道焊接完成后，應迅速進行熱焊道焊接，且二者間隔應控制在五分鐘以內，這樣才能大大降低焊接裂紋發生率。

結語

綜上所述，天然氣作為我國一項重要能源，特別是長輸天然氣管道焊接更應該保證質量，為天然氣的傳輸工作奠定基礎。因此，保證長輸管道施工的安全技術質量及焊縫裂紋的控制措施是一項長期和艱巨的任務。隨著焊接技術的快速發展，研究人員應進一步研究焊接新技術，從而保證焊接質量的進一步提高。

參考文獻

[1]古永安，姜慶新，靜衛民，牛緯濤.大口徑、厚壁A335Gr.P22管道焊接裂紋防治措施[J].石油化工建設，2014，05：72-73.

[2]陳娟，季峰，劉學彬，許晨.低溫環境下在役管道焊接氫致裂紋的控制措施[J].油氣儲運，2014，12：1297-1300.

[3]崔紅濤.A335P9管道焊接裂紋分析及現場控制[J].石油化工建設，2014，01：72-74.