长输天然气管道焊接裂纹成因与控制对策分析

摘要：焊接是导致长输天然气管道裂纹问题的主要因素，将对天然气管道造成严重的负面影响，影响运输质量和运输效率，甚至会危及到相关人员的生命安全。因此，进一步完善和规范焊接流程，最大化地避免焊接中的问题，提高焊接工艺和焊接技术就显得极为重要。本文将从长输天然气管道焊接类型的角度出发，探究长输天然气管道焊接裂纹的成因，并有针对性地对长输天然气管道焊接裂纹的形成以及控制措施做出重点阐述，旨在更好地保障天然气管道的正常运行。

关键词：长输；天然气管道；焊接裂纹；成因；控制措施

1长输天然气管道焊接裂纹的成因

1.1焊接方法的影响

在长管道的焊接中，比较常用的焊接方法是手工下向焊接和自动焊接以及半自动焊接等，而焊接的工艺和焊接的质量可以进一步影响裂纹发生的概率。其中，手工下向焊接的工艺所取得的效果更为显著，通过该方法可以进一步减少人力、物力、财力的支出。其缺点表现在受到的局限性较大，在焊接的过程中需要较高的专业性，要求工作人员能够对设备进行熟练的掌握与应用，且常常会受到环境因素的影响而引发的焊接接口质量问题。自动、半自动焊接工艺的优点表现在：连续送丝、不需要保护气体、抵抗风力的能力比较强、操作比较简单，但同时也存在着缺点：不能进行根焊，盖面焊的焊层较容易产生一些孔洞等。从总体来看，在大体条件允许的状况下采用半自动和自动焊接手法可以有效减少因焊接时所用能量不均匀、所使用的温度不够稳定而出现的焊口热影响，致使晶间组织粗大不均，最后导致焊接裂纹的产生。

1.2流动性施工的影响

在管道焊接的工作过程中，其工作地点是不固定的，常常受工作进度影响而发生改变，因此在焊接的过程中就增加了一定的难度，一方面，流动性的施工不利于工作人员的管理，不利于施工的质量监测；另一方面也给工作人员带来了一定的工作压力，导致工作混乱，缺乏规范性和有序性，极大地影响了工作秩序的稳定性，大大增加了安全隐患问题发生的概率。

1.3焊接裂纹的类型划分

1.3.1热裂纹

首先是结晶裂纹，通常产生于碳钢、低合金钢焊缝等地方。结晶裂纹的形成主要是由于收缩而产生的，特别是在固相线的附近，液体金属含量大量减少，且在应力的影响下会导致沿晶开裂，从而产生结晶裂纹。针对该问题，必须对焊缝金属做出适当的调整，使脆性温度区的范围缩短，最大程度地减少焊接过程中杂质的产生。

1.3.2再热裂纹

在预热阶段的处理过程中，裂纹也就产生了，再热裂纹产生的部分大都是在焊接热影响区的过热粗晶，它的走势是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界向外逐渐扩开。因此，针对再热裂纹的问题，必须注重材料的选择和焊接工艺的提高，在焊接的过程中对工作人员的要求也就更高，特别是预热过程需要采取科学合理的措施。在此基础上，需要在冶炼金属的过程中进一步对杂质进行控制和清理，优化接头的设计，减少拘束应变。

1.3.3冷裂纹

对于冷裂纹的防治，首先体现在材料的选择上，应尽可能根据具体情况选择碱性焊条，进一步提高焊接的耐久性，提高焊接质量。其次，在进行冷裂防治的过程中，必须从预热和后热两方面进行强化，二者缺一不可，这也是最常用的且效果最好的两种方式，效果显著。在具体的操作过程中，要最大限度地避免应力的集中问题，降低拘束应力。随后，在焊接生产的过程中，钢种、焊接材料有着严格的区分和差异性，因此不能一概而论。最后，要着重注意控制焊接后的冷却速度，做到前期预热后期缓冷。在焊接开始前要进行清洁处理，保证无油、无锈、无水焊接结束后要进行检查工作，并进行消氢处理。

1.3.4延迟裂纹

延迟裂纹是长输管道裂纹的一种重要表现形式，这种裂纹在很多方面与焊趾裂纹相似，从大体上可以分为三种形式，首先是焊趾裂纹，常常出现在木材与焊缝的交接处，且裂纹分布的状态相对集中，与此同时，裂纹的走向和趋势基本与焊道平行，并存在着明显的应力集中区域。其次是焊道下裂纹，该类型裂纹发生的地方经常是淬硬的倾向比较大、氢的含量比较高的焊接热影响区。最后是根部裂纹，是延迟裂纹最常见的一种表现形式，导致该裂纹的原因主要是受到了预热环节的影响，必须予以充分的重视，预热时间过长或者过短，均会对其产生极大的负面影响。

1.3.5层状撕裂

层状撕裂与冷裂从本质上有着很大的区分，层状撕裂对于焊接的强度以及焊接过程中的技术问题之间的关联性较小，仅仅与杂质的多少及分布状态有直接性的联系。因此对于层状撕裂问题，必须从解决接头的角度，以及清理接头杂质两方面着手进行。就目前来讲，一般轧制得较厚的钢板，比如说低碳钢、低合金高强钢、铝合金的板材等地方都会有可能出现层状撕裂。除此之外，在实际的生产过程中，由于层状撕裂会对长输管道造成极为不利的影响，必须予以充分重视，因此在施工过程中，必须对钢材层状撕裂的敏感性作出准确判断。

2长输天然气管道焊接裂纹的形成以及控制措施

2.1对各焊接裂纹区分控制

第一，在选择焊条阶段，必须根据实际需求选择最佳的焊条，进而保证实际效果。例如碱性焊条，可以最大程度地减少管道内部氢气分子的含量，提高管道塑性的效果。第二，必须进一步提高焊接技术，从多层次、多角度、多方面优化焊接工艺，并有针对性地强化热处理流程，降低冷却速度。第三，在管道进行焊接的过程中，预热处理是必不可少的，并且要严格按照工作流程做好缓冷、干燥等措施，把每一项工作都落实到位。第四，必须检查焊接接头处的清洁，必要时可以采用先进的设备，对焊接接头处的杂质进行清除，从而最大程度地避免杂质对焊接的不利影响。

2.2优选焊条的工艺参数

焊接过程中的各项工艺参数将会对整个焊接质量产生极大的影响，特别是与焊接质量紧密挂钩，因此，在进行管道焊接的过程中，一方面必须选择合理的参数，保证其科学性；另一方面，所选择的参数必须符合国家的相关规定及标准，以及相关焊接工艺的规定，从而最大限度地避免裂纹的产生。其次，在选择焊条的时候，要选择焊接能量较大的，从而进一步提高氢元素扩散的速度和效率，有效地缓解焊缝冷却速度过快的问题。

2.3优化长输天然气轨道焊接技术

在对长输天然气的轨道焊接技术进行优化的时候，必须要考虑到管道作业的特殊性，由于管道作业的难度系数较大，故而必须充分、综合、统一地去看待问题，尽可能地避免局限性因素的影响，特别是气候环境。对此，在焊接的过程中也要尽可能地考虑环境因素，由于环境的不同，在技术的选择上也有着较大的差异性。在处于风力较大的环境下，针对焊接工作的开展，就必须对药芯焊丝进行加强处理，同时辅以相关的技术，其中半自动下向技术的应用较为普遍，能有效地避免风力因素对管道焊接技术造成的负面影响，全面加强管道的抗风能力。

2.4加强天然气管道焊接管理

首先，必须从管理者的角度出发，进一步提高管理者的自身责任感，强化对自己管理工作的认知能力。与此同时，也要进一步严格对焊接人员的准入标准与考核标准，要求工作人员具备高素质、高能力的特点，进一步保证每一个环节的高质量性。其次，对于焊接工作人员的管理，必须从培训和日常工作两个方面着手进行。对于培训工作必须落实到位，可以采取考核的方式对培训内容进行审核，充分了解工作人员在培训过程中的具体情况，必要时可以采取惩罚与奖励的措施，进一步保障培训开展的实效性和有效性。

3结语

长距离输送管道保证着国家能源的安全，在大部分的地区，高压输送介质是一项很难的工程，压力大，可燃性高，一旦泄漏可能会造成巨大的损失。因此，需要采取各种措施来保证长输管道施工中的安全，这是一项长期且艰巨的任务。随着焊接技术的发展，更多新的焊接技术等着我们去开发运用，新的焊接技术可以更进一步来保证焊接的质量以及安全，从而保证天然气管道的正常运行。