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摘要：现阶段，在科学技术不断成熟的基础上，同时在国民经济不断进步的基础上，天然气的开发和利用工作已经受到越来越多人的重视和关注，在实际的情况中，在长输天然气管道的帮助下，从而使更多的人在日常生活中使用天然气，最终实现改善人们生活质量和提高人们生活水平的目的。天然气在使用的过程中，会对人们的生命安全和财产安全带来一定的威胁，因此要确保管道焊接的质量，避免管道焊接出现裂纹等质量问题，为长输天然气管道运行的安全性和稳定性提供保障。
关键词：长输天然气管道；焊接裂纹；成因；控制措施
长输天然气管道裂纹，会对焊接件的质量造成影响，使管道处于危险使用中。焊接裂纹一般来源于焊接过程中工艺的缺陷，此外，还可能来源于管道焊接之后的环境变化。比如，当焊接结束后，管道经过不均匀受热，就会立即产生裂纹。焊接裂纹的产生，与管道的尺寸、部位、机能等方面息息相关。从形成原因角度看，裂纹可分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹等四类。
1长输天然气管道焊接类型
长输天然气管道施工过程中，管道材质往往决定着管道安全性。因此，根据管道材质的不同，本文将长输天然气管道焊接分为三种类型，即直缝钢管、热轧无缝钢管、螺旋缝钢管等。其中，在我国应用最为广泛的类型为无缝钢管。而且，我国在天然气输送领域，采用的大多是带有螺旋缝的金属管道。这些管道的使用，必须符合国家的相关标准。但是，即使在规范范围内使用，管道由于自身材料性质，仍然会发生塑变或腐蚀。因此，在施工过程中，若管道频繁受到波动或温度变化，就会在焊缝处产生裂纹。
2长输天然气管道焊接裂纹的成因
2.1冷裂纹的成因
在长输天然气管道中，通常管道热影响区和熔合线位置，经常会出现冷裂纹在多层焊接中，焊缝位置经常会出现冷裂纹当使用多层焊接的方式时，在焊缝中容易出现冷裂纹。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在焊接接头淬硬组织的作用下，使其性能发生脆化，氢分子会集中聚在焊接缺陷处，导致出现冷裂纹。从整体的角度出发，冷裂纹可以分为纵向冷裂纹和横向冷裂纹。从细观的角度出发，分别有穿晶型冷裂纹、晶间型冷裂纹和两者混合型冷裂纹。如果在管道的焊接工作结束之后，没有马上出现冷裂纹，人们一般将这样的裂纹归纳为延迟裂纹，延迟裂纹具有较大的危害性。
2.2热裂纹的成因
在长输天然气管道中，焊缝金属在凝固的过程中，或者温度偏高时容易出现热裂纹，热裂纹在本质上属于晶间断裂的形状。热裂纹的主要成因是，在不均匀加热方法的帮助下，或者是冷却方法的帮助下，拉应力容易在熔池结晶中发挥作用，造成不一样的结晶时间段会出现不同的结晶杂质含量。这主要体现为，先结晶的金属具有较高的纯度，而后结晶的金属具有较低的纯度，并且含有大量的杂质。因为杂质的集聚，会出现很多的低熔点共晶物熔池金属结晶会作用于低熔点共晶物，从而出现“晶界薄膜”，会形成一个薄弱地带，进而会出现热裂纹。
2.3再热裂纹
长输天然气管道的再热裂纹，就是指在焊接好的焊件中，在恒定的温度环境下，再次给予加热条件。在再次受热的环境下，管道裂纹得以产生。再热裂纹一般发生在焊接的融合线处，并且在其附近的粗晶区域内。从焊趾到结晶区域范围内，管道及其焊接部位，会受到温度服役及预应力的影响，在热处理的晶体发展中产生裂纹。
2.4层状撕裂裂纹
层状撕裂裂纹的产生，主要是源于钢管材料内部掺入了杂物。因此，在长输天然气管道进行焊接的同时，在轧制的垂直方向，会产生一定的应力。这些应力在热影响区域内，会形成层状撕裂裂纹，该裂纹呈现阶梯状。
3长输天然气管道焊接裂纹形成控制措施
3.1对各焊接裂纹区分控制
首先，根据冷裂纹的形成条件，可采取以下防范措施：第一，选用碱性焊条，降低管道内部氢气分子含量，提升管道塑性。第二，采用规范工艺，加强对应力的分散程度及焊后的热处理，降低冷却速度。第三，在管道焊接前进行预热，焊后进行缓冷，同时保证焊接材料的干燥性。第四，保证焊接接头无杂质，在焊后消除氢分子。其次，对于热烈风形成缘由，可行措施如下：第一，采用合理焊接顺序，采用碱性的焊剂，降低焊缝中的杂质含量。第二，提升焊缝形状系数，避免中心线发生裂缝，极力控制管道内磷、碳、硫含量。另外，对于再热裂纹的避免措施，可选择温度敏感性低的材料，合理安排焊接顺序，降低预热温度及焊接应力。最后，要控制层状撕裂裂纹，应当注意金属的冶炼过程，比如，控制金属中杂质含量，对管道焊接接头进行改良设计，降低拘束应力等。
3.2优选焊条的工艺参数
优选焊条工艺参数，是避免每种类型裂纹产生的有效措施。工艺参数的选择，应当符合焊接工艺规程，选择具有较大焊接线能量的焊条。以此扩大氢气分子的扩散程度，缓解焊缝的冷却速度。另外，在长输天然气的管道焊接中，管道及其工具材质等级，应当达到X80以上，焊接能量也需要进行放大，避免焊接过程产生过热组织。同时，应用手工下向方式，保证管道焊接质量。
3.3优化长输天然气轨道焊接技术
优化长输天然气的轨道焊接技术，需要充分考虑到焊接的气候环境。在不同的外在环境下，选择不同的应用技术，避免环境对焊接质量造成影响。比如，针对具有较大风力的自然环境，在此环境下进行焊接时，可以加强对药芯焊丝的应用。与此同时，可以采用半自动下向技术进行管道焊接，以此提升管道的抗风能力。在实际焊接技术应用中，还要注意焊接始末端点处质量，终端可采用弧坑进行填充，始端可采用后退引弧技术确保质量，以此避免焊接裂纹的产生。
3.4加强天然气管道焊接管理
加强天然气管道焊接管理，是从人为的角度上，降低裂纹的形成。在优选出焊条工艺参数，掌握了合理焊接顺序之后，为进一步降低管道裂纹的形成，应当加强对焊工参与人员的管理。首先，要保证焊工具有国家认证的相关资质，并且具有丰富的操作焊机经验，能够掌握关键技术要领。其次，焊接人员需要具备高度的责任新，保证长输天然气管道焊接每一步的高质量操作。只有加强对焊接的人为管理，才能发挥出环境条件控制的有效性，最大化避免裂纹发生率。
3.5其他保障措施
针对长输管道焊接质量的保障措施，可包括以下几个方面：首先，焊接打底中应用的焊条，可采用纤维素行焊条。对于其他盖面应用的焊条，需采用碱性焊条。这样可以避免焊缝中氢分子的混入。其次，需要注意焊缝的同一位置，其焊补的次数不可超过两次。此外，需要采用连续焊接形式，对焊缝进行焊接，焊接后注意进行消氢处理。
结论
长距离输送管道是国家能源安全的重要保证，在大范围的地区，高压输送介质压力大，可燃性高，一旦泄漏可能会造成巨大的灾难性后果。因此，保证长输管道施工中裂缝的安全技术质量和控制措施是一项长期而艰巨的任务。随着焊接技术的迅速发展，研究人员应进一步研究新的焊接技术，以保证焊接质量的进一步提高，保证天然气管道的正常运行。
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论文作者:李饶东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/27
标签：裂纹论文; 管道论文; 天然气论文; 焊条论文; 成因论文; 措施论文; 质量论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;