長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋成因及其控制分析

（大慶油田工程建設(shè)有限責(zé)任公司油建公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

天然氣在使用過(guò)程中，受外界因素影響，會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題，管道作為運(yùn)輸天然氣的主要介質(zhì)，我們要最大程度上保障管道運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高管道焊接質(zhì)量。

1 長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋成因

1.1 冷裂紋的成因

長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋類(lèi)型較為多樣化[1]，冷裂紋就是其中一種，冷裂紋主要出現(xiàn)在多層焊接的位置，多層焊接對(duì)管道溫度的要求比較高，如果沒(méi)有控制好管道的溫度變化，管道就會(huì)出現(xiàn)一定程度上的損壞。在管道焊接的時(shí)候，焊接接頭的部位容易受到影響，在淬硬組織的作用下，管道性能會(huì)發(fā)生一定的變化，管道內(nèi)部的氫分子會(huì)集中到管道受損處，經(jīng)過(guò)一段反應(yīng)時(shí)間后，會(huì)在管道受損處形成冷裂紋。冷裂紋可以分為好幾種，有穿晶型冷裂紋、晶間型冷裂紋、混合性冷裂紋等，這些裂紋對(duì)管道運(yùn)行穩(wěn)定性的影響比較大。

1.2 熱裂紋的成因

天然氣管道在焊接過(guò)程中，在高溫的影響下，焊縫金屬在凝固期間，如果管道溫度過(guò)高，就容易出現(xiàn)熱裂紋，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，熱裂紋屬于晶間斷裂。熱裂紋的形成原因?yàn)椋汗艿篮附舆^(guò)程中，管道受熱不均勻，或者在冷卻狀態(tài)下，凝固期間的拉應(yīng)力超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍，使得結(jié)晶出現(xiàn)一定的雜質(zhì)。這主要體現(xiàn)在結(jié)晶凝固的時(shí)間段，先結(jié)晶的金屬具有較高的純度，而后結(jié)晶的金屬其純度比較低，因?yàn)榧兌鹊?，所以雜質(zhì)含量比較多，當(dāng)結(jié)晶雜質(zhì)含量積累到一定程度，就會(huì)出現(xiàn)“晶界薄膜”，在表層形成一個(gè)薄弱地帶，然后生成熱裂紋。

1.3 再熱裂紋和層狀撕裂裂紋的成因

管道焊接完成后，受外界因素影響，比如高溫因素，管道可能會(huì)出現(xiàn)再熱裂紋，再熱裂紋的出現(xiàn)與高溫應(yīng)力松弛有一定的關(guān)系，當(dāng)然，與管道材質(zhì)也有一定的聯(lián)系，如果管道鋼材和焊縫中的合金元素超過(guò)了一定標(biāo)準(zhǔn)，管道應(yīng)力就會(huì)過(guò)大，在高溫影響下，就會(huì)形成再熱裂紋。天然氣管道在運(yùn)輸天然氣的過(guò)程中，或多或少都會(huì)存在一些雜質(zhì)，而管道中的雜質(zhì)呈一個(gè)分層的狀態(tài)，所以在對(duì)管道焊接的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，這部分應(yīng)力作用于管道垂直方向，逐漸形成階梯狀裂紋。

2 長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋的控制對(duì)策

2.1 冷裂紋的控制措施

冷裂紋一般是在管道低溫狀態(tài)下才會(huì)產(chǎn)生[2]，一般出現(xiàn)在管道焊縫位置，針對(duì)于冷裂紋的形成特點(diǎn)，我們?cè)趯?duì)冷裂紋采取控制措施的時(shí)候，要注意每個(gè)操作環(huán)節(jié)。焊接過(guò)程中一定要選擇合適的焊條，可以利用堿性的焊條減低管道焊縫處的氫含量，氫含量的減少，可以有效提高管道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。還有就是要規(guī)范焊接工藝程序，落實(shí)每個(gè)焊接工作，具體應(yīng)表現(xiàn)為：在管道焊接完成后，我們才能進(jìn)行熱處理工作，有效控制管道應(yīng)力的變化范圍，防止管道應(yīng)力過(guò)于集中；管道焊接完成后，我們需要降低管道冷卻速度，做好管道前期預(yù)熱工作；在管道焊接過(guò)程中，有效控制氫氣含量，規(guī)避冷裂紋的出現(xiàn)。

2.2 熱裂紋的控制措施

針對(duì)于熱裂紋的控制，我們首先要做好焊接材料質(zhì)量的檢驗(yàn)工作，確保材料質(zhì)量符合焊接標(biāo)準(zhǔn)，焊接材質(zhì)中應(yīng)避免含有硫等物質(zhì)。采取合適的措施降低天然氣管道中的鋼材的含碳量，鋼材中的含碳量過(guò)高，會(huì)影響管道整體的穩(wěn)定性。焊接過(guò)程中，需控制好管道焊縫數(shù)量，可以適當(dāng)增加天然氣管道的焊縫形狀系數(shù)。

2.3 再熱裂紋和層狀撕裂裂紋的控制措施

再熱裂紋的出現(xiàn)主要是因?yàn)楦邷匾蛩赜绊懀晕覀兛梢赃x擇合適的管道，保證管道材料具有較高的抗熱性，能夠抵御一定的高溫。合理控制管道焊接過(guò)程中的應(yīng)力變化，在此基礎(chǔ)上，做好對(duì)管道初始階段的控制工作。針對(duì)于層狀撕裂裂紋的控制，我們要嚴(yán)格監(jiān)督管道焊接的每一個(gè)環(huán)節(jié)，保證管道焊接的質(zhì)量，采用合適的措施控制管道焊接中的雜物含量，避免管道因?yàn)殡s物的出現(xiàn)而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

3 結(jié)語(yǔ)

天然氣管道是運(yùn)輸天然氣的主要介質(zhì)，我們要采取有效的措施提高管道質(zhì)量，在管道焊接過(guò)程中，針對(duì)于不同的焊接裂紋成因我們要采取合適的措施進(jìn)行解決，避免管道出現(xiàn)裂紋，最大程度上保證管道運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性。