摘要：近幾年來(lái)我國(guó)正加緊了天然氣管道的建設(shè)，天然氣是一種無(wú)色但卻易燃易爆的氣體，而長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋一直是影響管道焊接質(zhì)量的一大難題，今日筆者以長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋的特征、產(chǎn)生原因和影響因素進(jìn)行一定的分析，并提出幾點(diǎn)有針對(duì)性的見(jiàn)解。
關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸天然氣管道、焊接裂痕、控制措施
文|譚廣杰 呂春雷 竇洪鋮
煤、石油、天然氣是常用的三種化石燃料，而天然氣作為一種綠色環(huán)保，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的化石燃料，在當(dāng)今社會(huì)中更是被廣泛的使用。純天然氣本身是一種無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味的可燃性氣體，但由于室內(nèi)空氣不流通，天然氣燃燒不充分可能會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，被人吸入體內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)頭暈、惡心等狀況，嚴(yán)重時(shí)更會(huì)造成窒息行為，加之天然氣本身就是一種易燃易爆的混合性氣體，與空氣混合后遇到火源便會(huì)發(fā)生爆炸，長(zhǎng)輸天然氣管道涵蓋范圍較廣，如若管道在途中泄漏，將會(huì)大面積的影響到居民的燃?xì)夤┙o，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(lèi)缺陷。
1 長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋常見(jiàn)類(lèi)型
長(zhǎng)輸天然氣管道選材的安全性極為重要，在施工過(guò)程其質(zhì)量的保證是必須重視的一大問(wèn)題。目前有熱軋無(wú)縫鋼管、螺旋縫鋼管和直縫鋼管三種類(lèi)型。其中無(wú)縫鋼管在全世界的流通最為頻繁。我國(guó)天燃?xì)廨斔凸艿来蠖嗍菐в新菪p的金屬管，雖是符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但這些材料的可塑性、抗腐蝕的能力和材料本身的韌性較低，在施工時(shí)期，如若再加上管道制作不夠精細(xì)，變回造成焊口質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)想的目標(biāo)，有的連預(yù)期的使用年限都無(wú)法滿足。管道在運(yùn)行的時(shí)候，如果頻繁的受到溫度的振動(dòng)或者波動(dòng)等作用，那么只要焊縫處稍有細(xì)微的缺陷，就極易引發(fā)裂紋。
2 長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋的影響因素
長(zhǎng)輸天然氣管道裂紋會(huì)影響到焊接件的安全使用，是一種非常危險(xiǎn)的工藝缺陷。焊接裂紋不僅會(huì)產(chǎn)生于焊接過(guò)程中，而且還會(huì)在焊后的再次加熱中出現(xiàn)。焊接裂紋根據(jù)其尺寸、部位、機(jī)能和形成原因的不同，會(huì)有不同的分類(lèi)方法。按照裂紋的形成的條件，就可以分為冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂裂紋四類(lèi)。
2.1冷裂紋
長(zhǎng)輸天然氣管道冷裂紋主要發(fā)生在熱影響區(qū)和熔合線處，其焊接接頭存在淬硬組織使其性能脆化、擴(kuò)散時(shí)氫含量較高使的接頭性能脆化、焊接缺陷處形成大量聚集的氫分子造成非常大的局部壓力，這些都是長(zhǎng)輸天然氣管道產(chǎn)生冷裂紋的原因。
最主要和常見(jiàn)的冷裂紋被稱(chēng)為延遲裂紋，那是在焊后延遲一段時(shí)間才發(fā)生的裂紋，主要是由于氫元素在金屬中擴(kuò)散、聚集和最終誘發(fā)裂紋都需要一定的時(shí)間。對(duì)于此類(lèi)裂紋，可以采取以下幾個(gè)措施進(jìn)行防范：
(1)選用堿性焊條，減少焊縫金屬中氫的含量、提高焊縫金屬塑性；
(2)降低拘束應(yīng)力，采用合理的工藝規(guī)范，避免應(yīng)力集中，加強(qiáng)焊后熱處理；
(3)降低焊后冷卻速度，在焊接前期預(yù)熱、焊接后期緩冷；
(4)減少氫來(lái)源，焊材要烘干，接頭要清潔，保證無(wú)油、無(wú)銹、無(wú)水等；
(5)焊后立即進(jìn)行消氫處理。
2.2熱裂紋
焊接熱裂紋是指高溫下所產(chǎn)生的裂紋，通常會(huì)在焊縫的內(nèi)部產(chǎn)生，當(dāng)然有時(shí)也可能出現(xiàn)在熱影響區(qū)，表現(xiàn)形式為：根部裂紋、橫向裂紋、縱向裂紋等。焊接熔池在結(jié)晶過(guò)程中本身就存在偏析現(xiàn)象，當(dāng)焊接應(yīng)力足夠大時(shí)，就會(huì)因?yàn)榻Y(jié)晶被拉開(kāi)，形成裂紋。此外，如果鋼材中摻有雜質(zhì)，也會(huì)造成在拉應(yīng)力的作用下形成裂紋的現(xiàn)象。
針對(duì)的熱裂紋形成的緣由，可采取以下幾個(gè)措施：
(1)控制硫、磷的含量，降低鋼材含碳量；
(2)在一定條件允許下，可以提高焊縫的形狀系數(shù)避免中心線裂紋的現(xiàn)象；
(3)采用堿性焊條或焊劑，降低焊縫中的雜質(zhì)含攝；
(4)采用合理的焊接順序和方向。
2.3再熱裂紋
再熱裂紋是焊后焊件在一定溫度范圍內(nèi)再次加熱而產(chǎn)生的裂紋，再熱裂紋通常發(fā)生在熔合線附近的粗晶區(qū)中，從焊趾部位開(kāi)始，延向細(xì)晶區(qū)停止，它是經(jīng)消除殘余應(yīng)力熱處理或一定溫度服役過(guò)程中產(chǎn)生的沿奧氏體晶間發(fā)展的裂紋。
對(duì)于這類(lèi)型原因造成的管道焊接裂紋，首要解決的便是材料問(wèn)題，應(yīng)選擇再熱裂紋敏感性低的材料；其次減少焊接應(yīng)力,合理地安排焊接順序；當(dāng)然若焊后能及時(shí)后熱，可適當(dāng)降低預(yù)熱溫度，以保證焊接的可行性。
2.4層狀撕裂裂紋
此裂紋主要是因?yàn)殇摪宓膬?nèi)部存在有分層的夾雜物，所以在焊接時(shí)產(chǎn)生了垂直于軋制方向的應(yīng)力，致使在熱影響區(qū)或稍遠(yuǎn)的地方，形成呈階梯狀的一種裂紋。要控制這類(lèi)缺陷的存在，首要任務(wù)便是在冶煉金屬的過(guò)程中嚴(yán)格控制夾雜物的數(shù)量以及分布；其次可以改善接頭設(shè)計(jì)，減小拘束應(yīng)變。
3 長(zhǎng)輸天然氣管道焊接裂紋控制的若干對(duì)策
3.1焊條的選用及處理
從國(guó)際上焊接管道的趨勢(shì)上看，適用于長(zhǎng)輸管道的纖維素型焊條及堿性焊條的應(yīng)用愈加廣泛。各國(guó)對(duì)于兩種素材的焊條使用方法不一。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。
3.2統(tǒng)一工藝參數(shù)
在焊接工藝規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)應(yīng)選擇“較大焊接線能量”(規(guī)定范圍內(nèi)的擴(kuò)大能量并非無(wú)限制的增大)來(lái)減慢焊縫的冷卻速度，利于氫的擴(kuò)散。
3.3其他注意措施
(1)注意焊接始端和終端的質(zhì)量；
(2)采用連續(xù)焊焊接每條焊縫；
(3)焊接后立即進(jìn)行消氫處理；
(4)焊縫同一部位的焊補(bǔ)次數(shù)不宜超過(guò)兩次。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著，我國(guó)天然氣管道的建設(shè)的壯大，廣大人民群眾對(duì)于天然氣需求的補(bǔ)給更盛，對(duì)天然氣輸送管道施工和建設(shè)將會(huì)面臨更大的挑戰(zhàn)，影響焊接質(zhì)量的因素有很多，采取以上的防范措施，可適當(dāng)?shù)臏p少焊接裂紋出現(xiàn)的機(jī)率，在一定程度上能夠保障長(zhǎng)輸天然氣管道焊接質(zhì)量。但如果想要從真正意義上保證長(zhǎng)輸管道的焊接質(zhì)量，在焊接過(guò)程中就一定要嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝文件的規(guī)定，并加強(qiáng)焊接過(guò)程和焊接檢驗(yàn)質(zhì)量的控制。一方面提高焊接員工的實(shí)踐操作能力，另一方面用發(fā)展的眼光看待事物，養(yǎng)成在焊接過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的習(xí)慣。
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