摘要：目前，天然气能源的应用水平不断提高，长输天然气管道作为能源疏松的重要基础，做好管道焊接工作至关重要。文章主要对当前天然气管道常见焊接裂缝问题进行分析，并提出具体的控制措施。
关键词：天然气；长输管道；管道裂纹；焊接裂纹
引言
在我国经济社会的发展中,化工产业具有重要的地位。在化工产品生产的过程中,化工装置是不可或缺的重要装置,压力管道又是重要的组成部分之一,每个工艺都会涉及到压力管道工作,如果在正常生产过程中,由于管道材料不合格,会导致管道发生泄漏或断裂,造成安全生产事故,使人民财产、人身安全、国有财产等遭受到不同程度的损失。因此,为了避免天然气管道发生安全事故,要对天然气管道整个施工过程,对施工质量与施工安全进行严格把控与管理,把管道安全隐患降低到最小化。
1焊接裂纹相关概述
天然气管道在焊接工作当中，通常情况下会出现各种不同的金属性质问题，其中出现焊接裂缝是天然气管道焊接工作当中比较常见的影响因素。在天然气管道由固体转化成流体状态下，因为受到了天然气管道的熔点、受热面积以及外部高温环境等不良因素影响，在两段相互分离的天然气管道熔接点上会出现温度差别文，这种裂纹问题主要表现为两种不同的形态，第一种属于热裂纹，第二种属于冷裂纹。在天然气管道的交融工作当中，熔池当中经常会出现或多或少的杂质体，这些杂质物质通常情况下熔点较低，并且在材料的强度和可塑造性上都无法充分满足整个管道焊接工作当中的焊接条件。因此，在管道焊接工作当中会受到外部环境的影响，造成了管道内部的应力和拉力在焊接区域的中心位置上不平衡，进而出现了管道裂缝问题。在管道的焊接工作当中，管道热裂纹问题会立刻产生;而冷裂纹问题则与之相反，冷裂纹在显示的时间相比于热裂纹来讲更加缓慢，在焊接工作结束之后等数小时甚至是几天时间内，都无法进行准确的预测。除此之外，在管道的焊接工作当中，相比于热裂纹问题来讲，基本上都是在一些高温的环境，管道凝结过程当中所产生，而冷裂纹问题则是在管道焊接工作完成之后，受到外部低温环境的影响，造成了天然气管道内部的应力大小差异变大产生不良的裂缝。不管是热裂缝还是冷裂缝，对天然气管道的焊接质量都会产生不同程度的影响，所以需要针对这方面的焊接质量问题进行重视。
2长输天然气管道焊接裂纹的成因
2.1冷裂纹
冷裂纹多出现在管道的热影响区和熔合线部位,冷裂纹的出现一般多在多层焊接中,这种情况下主要是由于焊接接头在淬硬组织产生的作用下,性能会发生一定的变化,导致脆化,而与此同时,氢分子会在焊接缺陷部位大量集聚,从而出现冷裂纹。从整体构造上来讲,冷裂纹又有纵向与横向之分。而详细来说,又分为穿晶型、晶间型或者二者混合的类型。当相应的管道焊接工艺完成以后,将没有立即出现的裂纹称为延迟裂纹,这种裂纹对管道作用的发挥有着极为不利的影响。
2.2热裂纹
在高温下产生的裂纹称为高温裂纹，也叫热裂纹。其产生原因是由于焊接熔池在结晶过程中存在着偏析现象，偏析的物质多为低熔点共晶物和杂质，它们在结晶过程中是以液态层的形式存在，由于熔点低往往最后结晶凝固，强度极低，当焊接拉力足够大时，会将液态间层拉开或在凝固后不久被拉断而形成裂纹。
2.3再热裂纹
长输天然气管道施工工艺具有复杂性,当相关的焊接操作结束以后,在高温作用下,会出现再热裂纹,这种裂纹一般位于焊接接头的热影响区融合线附近的粗晶内。再热裂纹的出现与高温应力与合金碳化物等的状态有着紧密的关系。另一方面,由于钢材等材质的特殊性,钢材与焊缝内含有一定量的合金元素,还受到焊接残余力等因素的影响,在这种情况下,也会出现再热裂纹。长输天然气管道钢板内部存在分层结构的夹杂物,焊接中应力的出现会导致管道形成阶梯状的裂纹。
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3长输天然气管道焊接裂纹控制措施
3.1有效预防热裂缝的产生
第一，钢材中的硫、磷等杂质元素是产生裂纹的重要因素，限制钢材及焊材中易偏析元素和有害杂质的含量，减少硫、磷等元素含量及降低含碳量。第二，调整焊缝金属化学成分，通过热处理改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，以提高塑性。减少或分散偏析程度，控制低熔点共晶的有害物。第三，焊条和焊剂的选用应当规范，如提高焊条和焊剂的碱度，以降低焊缝中杂质含量，改善偏析程度。第四，控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数，采用多层多道焊法，避免中心线偏析，防止中心线裂纹产生。第五，采用各种降低焊接应力的工艺措施，如焊接时对称焊，先点焊后连续焊。第六，焊接结束断弧时采用收弧板，填满弧坑，避免随意中断焊接过程。
3.2合理选择管道材料
对于管道材料的使用,要严格遵守国家相关标准,对使用管道材料的数量、规格、材质型号、标识等,都要进行严格检测,要求检测结果要与相关设计标准相符合。在检测过程中,一旦发现检测结果与实际相关数据存在着差异,在差异未能解决之前,对该批选择的管道材料不能正常使用,如果在使用的过程中采用的是不锈钢、合金钢等管道组成件,需要对其进行细致的检查,并且做好标识工作,对于检查结果的判定要与国家相关标准及文件的规定相符,同时对于管道数量也有明确的要求,针对每一批规格、型号等进行5%的抽查,但是最少不能低于一件,主要是采用光谱分析方法,对管道材质进行检测,并且把检测的数据与材质数据进行对比,制定详细的报告内容。
3.3低温条件下的焊接施工
如果焊接环境的温度比较低，会加快焊缝冷却速度，从而提高了焊接金属的淬硬可能性，特别在气温很低的情况下，钢材表面含水量会不断提升，如果没有对焊材进行充分的烘干，引起焊缝氢裂纹的概率大幅提升，因此，在冬季时进行油气管道焊接施工过程中，应该制定出合理的保温措施。任何一种焊接技术在环境温度低于5度时，应该采取可靠的防护和保温措施，防止由于低温而使焊接接头出现熔渣、脆裂等质量缺陷。如果不会受到外界环境因素的影响，在气象条件比较稳定的区域进行焊接，应该保证焊接接头处于干燥状态，防止焊接母材由于受潮而产生收缩。还需要对焊接接头部位进行预热处理，可以有效的减少焊后焊缝冷却速率。施焊完成之后需要对焊缝进行保温覆盖，避免焊缝产生骤冷现象。
3.4加强焊接管理
长输天然气管道焊接裂纹的控制上,相关人员应该具备极高专业素质,在工程开始前期可以掌握造成裂纹原因,从而在具体焊接过程中重视特殊环节处理。焊接操作人员需要在焊接过程中遵守相关规定,严格按照工艺的基本要求组织施工,避免在焊接操作中发生不当操作等行为,数量掌握焊接关键技术。另外,焊接操作人员要具备极强责任意识,在焊接过程中严格完成每个环节焊接操作任务,从而使得焊接能够满足其工艺要求,使管道可以发挥其应有作用。严格执行安全质量施工标准,施工单位要加强人员施工管理与培训,提高焊接操作人员综合素质。
结语
在天然气管道施工的各个环节中,各种元素都会直接影响整体的施工质量,主要包括制作与安装、验收标准等,都要符合相关制度标准,能够使天然气管道的施工质量进行整体的提升,在施工过程中,要严格按照我国制定的相关标准及工作内容进行严格的管理,要对焊接过程、焊接质量进行严格的控制,加强管理,并且对施工人员的专业技能与综合素质进行全面的提升,从而促进我国化工业的持续发展。
参考文献
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[3]温泉嵩.长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制分析[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(17):40~41.
论文作者:林阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/16
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