任中安 张小垒

摘 要：随着我国经济的高速发展以及科学技术的不断进步，天然气的开发规模不断扩大，并通过长输天然气管道被送到了千家万户，大大提高了人们的生活水平和生活质量。更严重的便是危及居民的生命安全，所以为了保证长输天然气管道的正常运行，管道焊接质量是尤为重要的一环，尤其是不能出现裂纹类缺陷。

关键词：长输管道；焊接；裂纹；控制措施

引言

社会经济的发展使得人们越来越依赖天然气资源，因此，就需要加强天然气的管道建设。为了让天然气输送得到更多的保障，就应该提高管道施工质量，而在管道施工中，焊接质量又是一项重要技术工艺，焊接质量的好坏直接决定管道的安全与否，所以，应该加强对天然气施工焊接的质量控制，从而提高天然气施工的整体质量。

一、长输管道的焊接裂纹的种类及产生原因

（1）冷裂纹的产生有三个条件，一是在焊接的接头处出现淬硬组织，二是存在并浓集扩散的氢气，三是在焊接过程中产生了较大的焊接拉伸力。由于此三个条件的相互作用和互相影响，每一个因素控制的不到位都会导致冷裂纹的产生，在三个因素中，氢气的产生对于诱发冷裂纹的出现具有最为显著的影响。

（2）热裂纹是经常会出现在焊缝和热影响区域中的一种裂纹，这是因为在进行焊接的时候，焊接熔池结晶的过程中会出现偏析现象产生许多熔点比较低的杂质和共晶，这些杂质在结晶的时候的状态为液态间层，熔点低的杂质，结晶在后，凝固强度比较低，在这种情况下，如果焊接部位存在着较大的拉伸应力，那么液态间层就会被拉开或者在凝固状态还不稳定的时候被拉开，裂纹由此出现；另外，如果在焊接之前没有将母材上残留的杂质或者结晶清理干净，焊接时的温度超过了杂质的熔点和热影响区，那么溶解了的物质将会形成液态间层，同样会在较大的拉伸力的作用下被拉伸而出现液化裂纹。

（3）再热裂纹是指合金中的L、B、V、Mo等元素经过再一次的热焊接循环后会因为温度的再一次升高而在焊接接头的热影响区出现粗晶区和奥氏体晶体的界限出发生开裂。一般情况下，由于再次加热过程中，第一次加热时饱和度过高的碳化物会被析出来，产生晶内强化的现象，在原来的奥氏体的表面出现滑移应变，如果晶体表面的塑性应变力无法承担松弛应力的过程中产生的应变 那么就会出现再热裂纹。

二、长输管道焊接中裂纹的控制措施

1、净化管口以及焊前准备

长输管道的焊前准备工作主要有分析检验钢管的材质，钢管接头的选型以及组队，此外还要对焊接处进行预热和清理。所有的准备工作都要严格按照相关要求以及规范来开展，如此一来能够大大地降低裂纹的产生。对于钢管的净化工作主要是将焊接处钢管内部表面的水分、淤泥、铁锈以及油污熔渣等杂质清除干净，清除的范围为焊接处50mm范围内。对于焊条的选用，结合国际趋势来看，最适合用于长输管道的焊条莫过于碱性焊条以及纤维素性焊条。实践证明，纤维性焊条更适用于打底焊道的应用，而碱性焊条则更适用于其他焊道。

2、焊条的选用及处理

从目前国际上焊接管道的趋势上看，有的国家焊接打底焊道时采用纤维素型焊条，焊接其他焊道及盖面焊道时采用碱性焊条。实践证明，采用这种方案可使焊接，接头质量进一步提高焊条中的水分是焊缝中混进氢的主要因素，只有严格依照相关标准、规范，做好焊前一系列准备工作，才能提高管道焊接质量，大大降低焊接裂纹的产生率。通过实践证明，焊接打底焊道时采用纤维素型焊条，焊接其他焊道及盖面焊道时采用碱性焊条，可使焊接接头质量进一步提高，减少焊缝中氢的混入。对于钢管的净化工作主要是将焊接处钢管内部表面的水分、淤泥、铁锈以及油污熔渣等杂质清除干净，清除的范围为焊接处50mm范围内。适当的将碱性低氢型焊条的烘干温度提高，可以有效减少焊缝中氢的含量，进而降低长输管道的裂纹率。管道焊缝焊接工作完成后，还需要进行射线探伤。施工单位在开展射线探傷工作时，主要是以《石油天然气钢质管道无损检测》（SY/T4109-2013）和《金属熔化焊焊接接头射线照相》（GB/T3323-2005）为标准的。每次使用时，从焊条筒中取出两根焊条，如果这两根焊条在两小时内未用完，还要重复上述烘干工作，但焊条的烘干不能超过两次。

3、选用合理的焊接顺序

管道下向焊比较适合的焊接方式是流水作业式，由两名焊工同时向同一焊道施焊，焊接顺序为由管道的上焊口向下施焊，直至焊口的底部。采用这种焊接顺序对管道施焊时，应妥善处理好焊口上下部位的连接问题。一旦管道的直径超过了七百一十一毫米，那么同一焊道就需要三名焊接工人同时施工，焊接顺序既要满足焊接对称性的要求，也要符合焊接平衡性的要求。焊接时应将电流大小控制好，不宜过大，且顶弧焊接的效果比较好，应优先考虑。在对最后一层施焊时，一定要使焊缝足够饱满，且焊缝余高控制在合理的高度内，不宜过大。

4、管口预热

为了保证管道安装质量，应对焊缝接头进行焊前预热。焊前预热是至关重要的一个环节，必须引起焊工的高度重视。预热时，首先将预热的火焰对准坡口的中心。预热过程中，火焰不宜过大，当预热达到规定的温度后方可开始正式的焊接工作。焊接过程中，应使火焰时刻保持小火燃烧的状态，不能熄灭。在施焊过程中，如果发现预热的温度低于规定的标准温度，应随时加热。如果预热或者焊接工作发生在冬季，则应严格按照Q/GDGJ0002-91规定的标准进行预热，管道的层间温度应高于预热温度。打底焊道焊接完成后，应迅速进行热焊道焊接，且二者间隔应控制在五分钟以内，这样才能大大降低焊接裂纹发生率。

结语

综上所述，天然气作为我国一项重要能源，特别是长输天然气管道焊接更应该保证质量，为天然气的传输工作奠定基础。因此，保证长输管道施工的安全技术质量及焊缝裂纹的控制措施是一项长期和艰巨的任务。随着焊接技术的快速发展，研究人员应进一步研究焊接新技术，从而保证焊接质量的进一步提高。

参考文献

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