鉻鉬耐熱鋼管道焊接裂紋的控制方略談

楊立坤 何元（中國石油天然氣第七建設(shè)有限公司，山東 青島266000）

0 引言

近些年管道加工技術(shù)發(fā)展迅猛，尤其是在石油化工場所，鉻鉬鋼管道是一種較常用的工藝管材，在石化企業(yè)中的安裝生產(chǎn)運(yùn)輸應(yīng)用中十分廣泛。金屬之間的焊接可以靈活的進(jìn)行組合，達(dá)到人們想要的形狀與長度，從而最大程度發(fā)揮金屬性能的優(yōu)勢。但是由于合金材料本身的特點(diǎn)，而且還受到生產(chǎn)工藝的限制，綜合導(dǎo)致鉻鉬合金管道的焊接工藝難度較大，而且其與一般的碳鋼材料不同，對于加工有著更特別的要求。

1 鉻鉬合金管道介紹

鉻鉬鋼自身性質(zhì)優(yōu)良，耐熱性高，由于石油化工對管道的耐熱性有很高的要求，因此鉻鉬鋼在石油化工的管道運(yùn)輸中扮演著重要的角色，雖然鉻鉬鋼自身性質(zhì)優(yōu)良，但是管道加工工藝不過關(guān)的話，也會(huì)導(dǎo)致管道質(zhì)量出問題，主要是體現(xiàn)在出現(xiàn)焊接裂紋的情況，在實(shí)際的施工建設(shè)過程中，施工方?jīng)]有對焊接過程進(jìn)行很好的控制與把握，為了節(jié)約時(shí)間，減少了必要的焊接過程，從而導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。

裂紋是焊接結(jié)構(gòu)中最危險(xiǎn)的一種情況，裂紋的產(chǎn)生不僅意味著管道材料本身報(bào)廢，而且還可能會(huì)造成事故。造成裂紋產(chǎn)生的原因是多種多樣的，接下來就對裂紋形成的原因進(jìn)行分析。

2 鉻鉬鋼管道裂紋產(chǎn)生的原因

2.1 焊接材料問題

如果焊接材料本身不過關(guān)的話，就會(huì)導(dǎo)致鋼管道在焊接過程中產(chǎn)生裂紋。常見的一個(gè)原因就是擴(kuò)散氫含量過高。由于焊接過程中處于高溫狀態(tài)，因此如果材料內(nèi)部的含水量過高的話，就會(huì)導(dǎo)致在焊接過程中產(chǎn)生大量的擴(kuò)散氫，情況嚴(yán)重的話，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)焊接裂紋。

2.2 脫氫處理問題

通常為了避免由于焊接材料中擴(kuò)散器含量過高的原因產(chǎn)生裂紋的話，會(huì)在焊接完成后進(jìn)行熱處理，實(shí)現(xiàn)脫氫。進(jìn)行熱處理的時(shí)間通常比較長，目的是為了保證焊接頭內(nèi)部的擴(kuò)散氫含量可以有效降低。然而在實(shí)際操作過程中，由于該處理耗時(shí)過長，很多時(shí)候施工方并沒有及時(shí)進(jìn)行熱處理或者熱處理時(shí)間不夠，最終導(dǎo)致擴(kuò)散氫含量增多，由于擴(kuò)散氫含量的增加，會(huì)使得焊縫金屬吸收了較多的氫，加上焊縫相較于其他管道位置的冷卻速度很快，就會(huì)造成內(nèi)部的氫氣無法及時(shí)析出，殘留在裂縫內(nèi)，內(nèi)部發(fā)生一系列反應(yīng)，最終產(chǎn)生裂紋。

2.3 預(yù)熱問題

鉻鉬鋼管道在進(jìn)行焊接的時(shí)候，施工人員必須組織做好管道預(yù)熱工作，因?yàn)槿杖者^程可以讓管道提前適應(yīng)高溫，從而在進(jìn)行實(shí)際焊接的時(shí)候，可以保證管道適應(yīng)溫度，提升焊接接頭位置的韌性，達(dá)到防止裂紋產(chǎn)生的目的。而實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)的時(shí)候，許多工作人員為了節(jié)約時(shí)間，省略了預(yù)熱過程，或者是工作人員自身的技術(shù)不精，出現(xiàn)了錯(cuò)誤的預(yù)熱方式，造成管道的預(yù)熱質(zhì)量不佳，綜合導(dǎo)致實(shí)際加工過程中出現(xiàn)裂紋。

2.4 熱處理問題

而且在進(jìn)行熱處理的時(shí)候也存在很多問題。由于受到工作場景的限制，還有工作技術(shù)人員的水平，很多焊接工藝的標(biāo)準(zhǔn)沒有符合國家規(guī)定，導(dǎo)致實(shí)際焊接時(shí)的接頭硬度不符合要求，正常而言，施工單位應(yīng)該在焊接完成后進(jìn)行熱處理，而且根據(jù)處理結(jié)果出示有關(guān)報(bào)告。但是在實(shí)際的焊接生產(chǎn)過程中，很多單位為了節(jié)約時(shí)間，獲取更多的利益，通常都是先進(jìn)行檢測，檢測完成后再進(jìn)行熱處理，這樣的檢測方式就會(huì)導(dǎo)致報(bào)告存在問題，無法檢測出接頭產(chǎn)生裂紋的情況。

2.5 焊接應(yīng)力

焊接過程中，不可避免的會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力，構(gòu)成焊接應(yīng)力的原因也是多方面的，其中焊接接頭內(nèi)部存在的應(yīng)力是最常見的，造成該應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因是管道內(nèi)部的溫度分布不均，由于溫度應(yīng)力的產(chǎn)生，會(huì)給管道內(nèi)部的馬氏體轉(zhuǎn)變提供條件，另外一個(gè)原因是外部應(yīng)力，外部應(yīng)力的產(chǎn)生原因有很多種，比如外部的工作載荷過重、剛度約束條件或者是焊接件的自身重量等，這些都會(huì)對焊接情況造成一定的影響。

2.6 人員素質(zhì)問題

除了焊接工藝以及原材料等問題之外，工作人員的能力素養(yǎng)也是一個(gè)重要的問題。管道焊接工程需要大量的人力物力，因此施工單位會(huì)雇傭很多外來務(wù)工人員，而這些人員的受教育程度并不高，能力可能不符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)水平十分有限，因此在進(jìn)行焊接的時(shí)候，很有可能由于工作人員的操作不當(dāng)而造成質(zhì)量問題。

3 焊接工藝措施建議

3.1 有效審核焊接工藝

施工單位應(yīng)該加強(qiáng)焊接工藝過程控制，嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接安裝，有效落實(shí)質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，并且出具合乎工藝規(guī)定的評定報(bào)告，確保報(bào)告真實(shí)可靠有效。在進(jìn)行焊接工作時(shí)，應(yīng)該選擇合適的焊條，目前國際上主流的焊條主要分為兩類，一類是用于長輸管道的纖維素型焊條，另一類是堿性焊條，在進(jìn)行焊接的時(shí)候應(yīng)該具體選擇，進(jìn)行打底焊道時(shí)，大多使用纖維素型焊條，其他情況則使用堿性焊條情況居多，這兩種選擇方式可以提高焊接的接頭質(zhì)量，有效避免氫混入焊縫中。除此之外，驗(yàn)收方應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范，對焊接情況進(jìn)行檢查審核，確認(rèn)其是否滿足驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，符合要求。而且在進(jìn)行焊接工藝審核的時(shí)候，需要確保審核小組明確具體的施工要求，能夠選擇最合適的施工工藝來完成焊接工作。

3.2 嚴(yán)格把控焊接工序

在進(jìn)行焊接的過程中，焊接應(yīng)力是不可避免會(huì)產(chǎn)生的，無法消除，因此只能盡可能的對產(chǎn)生條件進(jìn)行控制，比如可以統(tǒng)一焊接工藝參數(shù)，在滾定的焊接參數(shù)范圍內(nèi)，選擇合適的接線能量，從而實(shí)現(xiàn)減慢焊縫的冷卻速度的目的。在進(jìn)行焊接之前，明確好焊接的順序及流程，做好預(yù)熱工作，把控焊接始端和終端的質(zhì)量，在實(shí)際焊接過程中，嚴(yán)格把控焊接工序，采用連續(xù)焊焊接每條焊縫，降低拘束應(yīng)力，完成焊接之后，對焊接管道做好熱處理工作，從而降低組織應(yīng)力。針對擴(kuò)散氫問題，在進(jìn)行焊接的過程時(shí)，應(yīng)該是焊接鋼管盡可能多的處于高溫狀態(tài)，從而讓氫能夠逸出，達(dá)到降低氫產(chǎn)生的目的。并且鉻鉬鋼在加工完成后，應(yīng)該立即進(jìn)行消氫處理，還需要控制好冷卻環(huán)境，防止冷卻環(huán)境對管道自身化學(xué)性質(zhì)造成影響。值得注意的是，對于焊縫的同一部位，其焊補(bǔ)次數(shù)最好控制在兩次以內(nèi)。

3.3 加大對焊接人員的控制

焊接人員的技術(shù)水平直接影響管道的焊接質(zhì)量，為了保證焊接質(zhì)量。必須加大對焊接人員水平的控制。施工單位應(yīng)該組織技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，定期進(jìn)行相關(guān)技術(shù)資格證考試，明確焊接過程中可能出現(xiàn)的問題，清楚了解有關(guān)應(yīng)對措施，提升焊接工藝，為了更好的保證有關(guān)工作質(zhì)量，施工單位應(yīng)該對人員焊接技能進(jìn)行考核，實(shí)施獎(jiǎng)懲制度，提高工作人員的工作積極性。如果是外包單位的從業(yè)人員話，應(yīng)該對其工作資質(zhì)進(jìn)行審查，確保其具備有關(guān)工作能力。

3.4 確定鉻鉬鋼管道安裝順序

為了確鉻鉬鋼管道焊接可靠，所以必須要確保其管道安裝工藝符合規(guī)定，首先應(yīng)該根據(jù)管道具體的安裝位置，還有管道的重量以及長度來選擇安裝方式，比如可以選擇采用吊車進(jìn)行吊裝或者是人工進(jìn)行安裝，除此之外，在安裝管道現(xiàn)場也應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來合理選擇管道的安裝焊接方式。在進(jìn)行安裝的時(shí)候，應(yīng)該首先將管廊管道安裝好，其次在對設(shè)備進(jìn)行配管。在安裝管道時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先安裝直徑大的管道，對于公用系統(tǒng)管道也應(yīng)該優(yōu)先處理。除此之外，也應(yīng)該確認(rèn)管道安裝條件。在進(jìn)行具體施工前，施工單位需要根據(jù)施工圖紙以及對應(yīng)的施工技術(shù)方案，確認(rèn)管道的安裝條件是否符合標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員應(yīng)該做好技術(shù)交底工作，確保有關(guān)的施工土建合格，能夠進(jìn)行生產(chǎn)安裝，相關(guān)的管道設(shè)備、組成件以及支承件等必須進(jìn)行仔細(xì)核對，確保規(guī)格、材質(zhì)以及相關(guān)壓力等級滿足標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

總而言之，由于鉻鉬鋼管道在生產(chǎn)運(yùn)輸中的使用越來越廣，施工單位應(yīng)該選擇合適的加工材料，加強(qiáng)對焊接流程的控制，嚴(yán)格把控焊接工序，對焊接結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，確保焊接質(zhì)量，無管道焊接裂紋產(chǎn)生。