長(zhǎng)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(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，天然氣的開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，并通過(guò)長(zhǎng)輸天然氣管道被送到了千家萬(wàn)戶，大大提高了人們的生活水平和生活質(zhì)量。更嚴(yán)重的便是危及居民的生命安全，所以為了保證長(zhǎng)輸天然氣管道的正常運(yùn)行，管道焊接質(zhì)量是尤為重要的一環(huán)，尤其是不能出現(xiàn)裂紋類缺陷。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸管道；焊接；裂紋；控制措施

引言

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們?cè)絹?lái)越依賴天然氣資源，因此，就需要加強(qiáng)天然氣的管道建設(shè)。為了讓天然氣輸送得到更多的保障，就應(yīng)該提高管道施工質(zhì)量，而在管道施工中，焊接質(zhì)量又是一項(xiàng)重要技術(shù)工藝，焊接質(zhì)量的好壞直接決定管道的安全與否，所以，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)天然氣施工焊接的質(zhì)量控制，從而提高天然氣施工的整體質(zhì)量。

一、長(zhǎng)輸管道的焊接裂紋的種類及產(chǎn)生原因

（1）冷裂紋的產(chǎn)生有三個(gè)條件，一是在焊接的接頭處出現(xiàn)淬硬組織，二是存在并濃集擴(kuò)散的氫氣，三是在焊接過(guò)程中產(chǎn)生了較大的焊接拉伸力。由于此三個(gè)條件的相互作用和互相影響，每一個(gè)因素控制的不到位都會(huì)導(dǎo)致冷裂紋的產(chǎn)生，在三個(gè)因素中，氫氣的產(chǎn)生對(duì)于誘發(fā)冷裂紋的出現(xiàn)具有最為顯著的影響。

（2）熱裂紋是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在焊縫和熱影響區(qū)域中的一種裂紋，這是因?yàn)樵谶M(jìn)行焊接的時(shí)候，焊接熔池結(jié)晶的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)偏析現(xiàn)象產(chǎn)生許多熔點(diǎn)比較低的雜質(zhì)和共晶，這些雜質(zhì)在結(jié)晶的時(shí)候的狀態(tài)為液態(tài)間層，熔點(diǎn)低的雜質(zhì)，結(jié)晶在后，凝固強(qiáng)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(yīng)力，那么液態(tài)間層就會(huì)被拉開或者在凝固狀態(tài)還不穩(wěn)定的時(shí)候被拉開，裂紋由此出現(xiàn)；另外，如果在焊接之前沒有將母材上殘留的雜質(zhì)或者結(jié)晶清理干凈，焊接時(shí)的溫度超過(guò)了雜質(zhì)的熔點(diǎn)和熱影響區(qū)，那么溶解了的物質(zhì)將會(huì)形成液態(tài)間層，同樣會(huì)在較大的拉伸力的作用下被拉伸而出現(xiàn)液化裂紋。

（3）再熱裂紋是指合金中的L、B、V、Mo等元素經(jīng)過(guò)再一次的熱焊接循環(huán)后會(huì)因?yàn)闇囟鹊脑僖淮紊叨诤附咏宇^的熱影響區(qū)出現(xiàn)粗晶區(qū)和奧氏體晶體的界限出發(fā)生開裂。一般情況下，由于再次加熱過(guò)程中，第一次加熱時(shí)飽和度過(guò)高的碳化物會(huì)被析出來(lái)，產(chǎn)生晶內(nèi)強(qiáng)化的現(xiàn)象，在原來(lái)的奧氏體的表面出現(xiàn)滑移應(yīng)變，如果晶體表面的塑性應(yīng)變力無(wú)法承擔(dān)松弛應(yīng)力的過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)變 那么就會(huì)出現(xiàn)再熱裂紋。

二、長(zhǎng)輸管道焊接中裂紋的控制措施

1、凈化管口以及焊前準(zhǔn)備

長(zhǎng)輸管道的焊前準(zhǔn)備工作主要有分析檢驗(yàn)鋼管的材質(zhì)，鋼管接頭的選型以及組隊(duì)，此外還要對(duì)焊接處進(jìn)行預(yù)熱和清理。所有的準(zhǔn)備工作都要嚴(yán)格按照相關(guān)要求以及規(guī)范來(lái)開展，如此一來(lái)能夠大大地降低裂紋的產(chǎn)生。對(duì)于鋼管的凈化工作主要是將焊接處鋼管內(nèi)部表面的水分、淤泥、鐵銹以及油污熔渣等雜質(zhì)清除干凈，清除的范圍為焊接處50mm范圍內(nèi)。對(duì)于焊條的選用，結(jié)合國(guó)際趨勢(shì)來(lái)看，最適合用于長(zhǎng)輸管道的焊條莫過(guò)于堿性焊條以及纖維素性焊條。實(shí)踐證明，纖維性焊條更適用于打底焊道的應(yīng)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(guó)際上焊接管道的趨勢(shì)上看，有的國(guó)家焊接打底焊道時(shí)采用纖維素型焊條，焊接其他焊道及蓋面焊道時(shí)采用堿性焊條。實(shí)踐證明，采用這種方案可使焊接，接頭質(zhì)量進(jìn)一步提高焊條中的水分是焊縫中混進(jìn)氫的主要因素，只有嚴(yán)格依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，做好焊前一系列準(zhǔn)備工作，才能提高管道焊接質(zhì)量，大大降低焊接裂紋的產(chǎn)生率。通過(guò)實(shí)踐證明，焊接打底焊道時(shí)采用纖維素型焊條，焊接其他焊道及蓋面焊道時(shí)采用堿性焊條，可使焊接接頭質(zhì)量進(jìn)一步提高，減少焊縫中氫的混入。對(duì)于鋼管的凈化工作主要是將焊接處鋼管內(nèi)部表面的水分、淤泥、鐵銹以及油污熔渣等雜質(zhì)清除干凈，清除的范圍為焊接處50mm范圍內(nèi)。適當(dāng)?shù)膶A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(jìn)而降低長(zhǎng)輸管道的裂紋率。管道焊縫焊接工作完成后，還需要進(jìn)行射線探傷。施工單位在開展射線探傷工作時(shí)，主要是以《石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)》（SY/T4109-2013）和《金屬熔化焊焊接接頭射線照相》（GB/T3323-2005）為標(biāo)準(zhǔn)的。每次使用時(shí)，從焊條筒中取出兩根焊條，如果這兩根焊條在兩小時(shí)內(nèi)未用完，還要重復(fù)上述烘干工作，但焊條的烘干不能超過(guò)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(yè)式，由兩名焊工同時(shí)向同一焊道施焊，焊接順序?yàn)橛晒艿赖纳虾缚谙蛳率┖福敝梁缚诘牡撞?。采用這種焊接順序?qū)艿朗┖笗r(shí)，應(yīng)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(guò)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(shí)施工，焊接順序既要滿足焊接對(duì)稱性的要求，也要符合焊接平衡性的要求。焊接時(shí)應(yīng)將電流大小控制好，不宜過(guò)大，且頂弧焊接的效果比較好，應(yīng)優(yōu)先考慮。在對(duì)最后一層施焊時(shí)，一定要使焊縫足夠飽滿，且焊縫余高控制在合理的高度內(nèi)，不宜過(guò)大。

4、管口預(yù)熱

為了保證管道安裝質(zhì)量，應(yīng)對(duì)焊縫接頭進(jìn)行焊前預(yù)熱。焊前預(yù)熱是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，必須引起焊工的高度重視。預(yù)熱時(shí)，首先將預(yù)熱的火焰對(duì)準(zhǔn)坡口的中心。預(yù)熱過(guò)程中，火焰不宜過(guò)大，當(dāng)預(yù)熱達(dá)到規(guī)定的溫度后方可開始正式的焊接工作。焊接過(guò)程中，應(yīng)使火焰時(shí)刻保持小火燃燒的狀態(tài)，不能熄滅。在施焊過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)預(yù)熱的溫度低于規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度，應(yīng)隨時(shí)加熱。如果預(yù)熱或者焊接工作發(fā)生在冬季，則應(yīng)嚴(yán)格按照Q/GDGJ0002-91規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)熱，管道的層間溫度應(yīng)高于預(yù)熱溫度。打底焊道焊接完成后，應(yīng)迅速進(jìn)行熱焊道焊接，且二者間隔應(yīng)控制在五分鐘以內(nèi)，這樣才能大大降低焊接裂紋發(fā)生率。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣作為我國(guó)一項(xiàng)重要能源，特別是長(zhǎng)輸天然氣管道焊接更應(yīng)該保證質(zhì)量，為天然氣的傳輸工作奠定基礎(chǔ)。因此，保證長(zhǎng)輸管道施工的安全技術(shù)質(zhì)量及焊縫裂紋的控制措施是一項(xiàng)長(zhǎng)期和艱巨的任務(wù)。隨著焊接技術(shù)的快速發(fā)展，研究人員應(yīng)進(jìn)一步研究焊接新技術(shù)，從而保證焊接質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]古永安，姜慶新，靜衛(wèi)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(shè)，2014，05：72-73.

[2]陳娟，季峰，劉學(xué)彬，許晨.低溫環(huán)境下在役管道焊接氫致裂紋的控制措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2014，12：1297-1300.

[3]崔紅濤.A335P9管道焊接裂紋分析及現(xiàn)場(chǎng)控制[J].石油化工建設(shè)，2014，01：72-74.