關于長輸天然氣管道焊接裂紋成因及其控制分析
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摘 要：本文對長輸天然氣管道焊接裂紋成因及其控制進行了分析，明確了長輸天然氣管道中各類焊接裂紋的具體成因，并提出了各類裂紋的具體控制措施，希望為關注此話題的人提供有效的參考。
關鍵詞：長輸天然氣；管道焊接；裂紋成因
天然氣在人們生活中發揮著重要的作用，天然氣的應用不斷改善著人們的生活質量，為人們生活帶來極大的便利，但天然氣如若出現泄漏，會對人們的財產安全與生命安全造成嚴重的威脅，要求相關部門嚴格把控長輸天然氣管道的焊接質量，針對焊接處存在的裂紋現象做出有效的預防與治理。
1 長輸天然氣管道焊接裂紋的成因
1.1 焊接冷裂紋成因
管道的焊接接頭處存在一定的淬硬組織，接頭處的融合線性能被弱化，管道的焊接完成后的一段時間內，氫元素大量擴散，焊接接縫處的韌性會進一步降低，此時焊接處受到的作用力不斷增大，當作用力達到一定的數值時，焊接處出現開裂現象。
1.2 焊接熱裂紋成因
焊接熱裂紋形成的主要原因為焊接金屬在焊接過程中，結晶的速度有快有慢，結晶快的部位純度較高，質量與硬度較為完善，而結晶慢的部位純度較低，且在結晶過程中會產出大量的雜質，當該類雜質集聚后，對低熔點共晶物產生作用力，致使薄弱焊接區域出現熱裂紋現象。
1.3 焊接再熱裂紋與層狀撕裂裂紋成因
焊接再熱裂紋是指管道的焊接處完成焊接后，再次遇到高溫情況時，焊接處的粗結晶受到合金碳化物與高溫作用的影響，出現交叉與曲折，最終形成裂紋，而層狀撕裂裂紋主要是鋼板受到內部雜質的影響，在焊接處距離高溫較遠的部位產生階梯狀的裂紋[1]。
2 長輸天然氣管道焊接裂紋的控制措施
2.1 冷裂紋的控制措施
明確了長輸燃氣管道焊接處冷裂紋的成因，發現氫元素在冷裂紋的形成中發揮著重要的作用，因此有效把握氫元素的數量與擴散情況，將進一步保持焊接口的任性，在進行焊接之前，應當科學、合理的選擇堿性的焊條作為焊接工具，在降低管道內氫分子含量的同時，還能幫助提升管道的可塑性；在焊接過程中，應當嚴格把控整個焊接過程的溫度，在焊接開始之前進行預熱，縮小管道焊接處溫度與焊接溫度的差距，并在焊接完成后對焊接處進行延緩冷卻處理，為焊接接頭處預留足夠的冷卻時間；焊接過程中要盡可能保障焊接工藝處理的完善性，加強對焊接縫隙處金屬的塑形，降低焊接處加熱后可能出現的應力，最大程度預防焊接縫處的應力聚集，控制冷裂紋的出現；在焊接完成之后，要求技術人員在一定時間內加強對管道焊接處的檢測，把握冷裂紋存在的特征，嚴謹的觀察焊接縫處是否存在發亮的金屬光澤，通過一系列微觀特征與宏觀特征的觀察，把握長輸燃氣管道冷裂紋的是否存在，并及時對冷裂紋進行處理。
2.2 熱裂紋的控制措施
焊接處受熱不均勻、焊接金屬純度不統一是熱裂紋產生的主要原因，因此，焊接處熱裂紋的控制要求技術人員在溫度控制與焊接工藝等層面做出針對性的設計與處理，提高燃氣管道焊接的質量。在焊接工作開展之前，應當加強對焊接材料質量的檢查，及時清理焊接口處的雜質，檢查焊接材料的質量與型號是否符合實際的焊接要求，由于硫會與鐵生成低熔點的硫化鐵、磷會使管道焊接處的鋼的韌性下降，都有可能造成熱裂縫的進一步擴大，必須控制焊接材料中硫、磷的含量以及燃氣管道中碳的含量，確保金屬結晶的速度相對統一；在焊接過程中，適當增加焊接縫的形狀系數，可采用多層次、多道焊接縫的方法，降低焊接中心線出現裂紋，設計寬而淺的焊接縫，使得焊接縫的形狀系數增大，此時焊接處的結晶與在職聚集相對靠近焊接縫的表面，對焊接中心處的影響較小，能夠有效抑制熱裂紋的出現。采用堿性的焊條或焊劑，以減少焊接縫中的雜質，盡可能根據燃氣管道焊縫處的化學成分，對焊縫組織的化學成分進行調節與改善，降低焊接縫結晶的偏析程度，提高焊接縫的抗熱裂縫性能。焊接完成后，在收弧時將弧坑填滿，大大降低弧坑裂縫的出現[2]。
2.3 再熱裂紋的控制措施
再熱裂紋的控制需要從焊接工序、焊接材料、預熱等方面進行有效的控制，在焊接材料的選擇上，盡可能選擇敏感性較低的材料，焊接金屬的高溫強度應當偏低于燃氣管道的高溫強度，避免在高溫狀態下焊縫處的應力增加，造成再熱裂紋的出現；在實際的焊接過程中，可通過提高焊接處的預熱溫度、焊接完成后延緩冷卻溫度的處理方式，讓焊接縫平穩的度過溫度變化時期，增加焊接縫與燃氣管道的適應性，減小溫度變化時焊接縫的應力影響，嚴格按照焊接工序對焊接處的進行處理，把握焊接縫后期處理的完善性。
2.4 層狀撕裂裂紋的控制措施
長輸燃氣管道焊接處的層狀撕裂裂紋的控制，需要在金屬冶煉的過程中，盡可能的降低金屬中夾雜的物質，對該類物質的數量與分布實施有效的控制，與此同時，還應當對焊接接頭處進行合理的設計與改良，使得焊接接頭處的應變力得到有效的降低。
3 結束語
長輸天然氣管道焊接裂紋中冷、熱裂紋、再熱裂紋、層狀撕裂裂紋等不同的焊接裂紋具有不同成因，而各類裂縫在焊接施工之前、焊接施工過程中、焊接完成后等各個階段具有較為明確的控制措施，通過焊接工藝水平的不斷提高，長輸天然氣管道焊接裂紋控制的有效性將不斷提升。
參考文獻：
[1]溫泉嵩.長輸天然氣管道焊接裂紋成因及其控制分析[J].中國石油和化工標準與質量，2018，38（17）：40-41.
[2]桑愛春.長輸天然氣管道焊接裂紋成因及其控制分析[J].低碳世界，2017（33）：63-64.
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