摘要：伴随着城市的快速发展，天然气工程也随之增多，因此，长输天然气管道焊接技术非常重要。本文主要针对长输天然气管道焊接裂纹成因以及控制对策进行分析，这对我国长输天然气管道焊接工作的顺利开展有积极意义，也可从根本上实现对天然气运输安全性的保障。
关键词：长输天然气；管道焊接；裂纹成因；控制对策
引言
随着社会经济不断的向前发展，天然气的作用被极大限度的挖掘出来，人们的生产和生活都离不开天然气资源，所以，必须要建设好天然气管道工程，保证天然气管道的可靠性和稳定性，这就要求注重天然气管道施工质量，而天然气管道的焊接组对过程又是施工质量最为关键的环节，管道的焊接质量好坏直接影响天然气管道的寿命，必须要加强对天然气管道焊接质量控制，从而提高天然气管道输送的安全性。
1长输天然气管道焊接裂纹常见类型
如今，我国的主要天然气运输管道以钢管为主，目前常见的钢管有螺旋缝钢管、热轧无缝钢管以及直缝钢管，但是使用最多的是螺旋缝埋弧焊钢管，这种钢管广泛使用于我国的天然气行业。
对于长输天然气管理材料的选择，最关键的是要确保材料的安全性，在开展施工作业的过程中，确保材料的质量是最为关键的环节。但是，在对天然气管道进行焊接的过程中，由于人、机、料、法、环等因素，在管道焊接作业中伴随有焊接裂纹的产生。结晶裂纹是焊缝中较为常见的一种裂纹，在焊缝中多以弧形或者纵向分布在焊缝中心的两侧位置处。
2长输天然气管道焊接裂纹成因
2.1冷裂纹
熔合线部位是长输天然气管道冷裂纹出现的主要位置，淬硬组织是管道焊接接头处所不可避免的一种组织，这是导致熔合线处的性能出现脆化问题的主要原因。需要注意的是，还会有大量的氢气分子存在于热影响区域内，这些氢气分子会导致焊接处的韧性不断降低，在钢管焊接的缺陷部位进行集中后会对其造成较为局部化的应力，最终导致冷裂纹出现。延迟裂纹是冷裂纹类型中最为常见的一种。主要是在氢元素扩散的影响之下，钢管焊接出现裂纹问题。
2.2热裂纹
热裂纹，就是指管道在高温的环境下产生的裂纹。这种裂纹一般发生在焊缝内部，有的裂纹会分布在长输天然气钢管的热影响区域。热裂纹的表现形式是多样的，比如纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹等，每种裂纹的形式都离不开结晶的影响。在焊接工艺中，若管道材质中存在一些杂质，会形成裂纹现象。另外，熔池结晶过程中会存在偏析情况，在较大的焊接应力作用下，熔池产生的结晶将被拉开，进而形成裂纹。
2.3再热裂纹
在恒定的温度环境下，针对焊接好的焊件进行再次加热而出现的裂纹，就是指长输天然气管道再热裂纹。焊接熔合线处以及附近的粗晶区域都是再热裂纹出现的主要范围。管道及其焊接部位在焊趾到结晶区域范围内，会受到温度以及应力的影响，所以热处理的晶体发展中裂纹产生概率相当大。
2.4层状撕裂裂纹
产生这种裂纹的主要原因是由于钢板的内部存在分层的夹杂物质，因此，在焊接的过程中会伴随有垂直于轧制方向的应力产生，从而使得阶梯状的裂纹在热影响区域或者是在距离热影响区域稍远的地方产生。为有效控制这种裂纹，就需要在对金属进行冶炼的过程中，要对夹杂物的分布以及数量进行严格的控制，同时，还可以通过改善接头处的设计，来使得拘束应力不断减小。
3长输天然管道焊接裂纹的控制措施
3.1长输天然气管道冷裂纹的控制办法
焊接接头冷却到较低温度时产生的焊接裂纹。我们把其称之为冷裂纹，其具有很大的危害性。避免在焊接过程中产生冷裂纹，可以采用如下的控制手段：及时清除掉待施焊管道内部的油污和水分，可以有效的避免焊缝内扩散氢的数量。应该选取低氢性焊条，严格遵守对焊条的烘烤规程。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆科学合理的制定焊接工艺参数以及热输入，减小焊缝的淬硬的变化趋势。针对淬硬倾向性较高的钢质管道，应该在正常的焊接前进行预热处理，焊接完成后及时进行保温，这样可以有效的优化焊接接头的组织以及性能。可以选用可以减小焊接应力的多种改善措施。
3.2热裂纹的控制措施
首先，要将焊接材料质量的检查工作落实到位，确保焊接材料的质量，防止其含有硫等物质。此外，要减小天然气管道钢材的含碳量；在焊接过程中，要合理的增加天然气管道的焊缝成形系数，因此确保天然气管道焊接的质量，最终实现控制裂纹出现的目的。
3.3再热裂纹和层状撕裂裂纹的控制措施
根据再热裂纹出现的原因，要保证所选用的管道材料具有一定的热裂纹敏感性，同时要合理的降低管道焊接中的应力，在此基础上，能够在再热裂纹出现的初始阶段进行控制，从而为管道焊接工作质量提供保障。在层状撕裂裂纹处理的过程中，要严格的按照焊接工艺规程操作，确保金属焊接的质量，同时要有效的降低焊接中的夹杂物含量，防止因为夹杂物的出现而导致裂缝的产生。
4长输天然气管道焊接裂纹形成控制措施
4.1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，采用合格的工艺规范，加强对应力的分散程度及焊后保温，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，对于热裂纹形成缘由，措施如下：第一，采用合理焊接顺序，采用碱性的焊条，降低焊缝中的杂质含量。第二，提升焊缝成形系数，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。
4.2优化焊接技术
长输天然气管道在进行焊接施工过程中，自然环境和施工人员的技术水平会对焊接质量产生较大的影响，时常会导致焊接裂纹质量问题的产生。对于风力较大、自然环境较为恶劣的施工地区，应该采用药芯焊丝焊接技术，半自动下向焊接方式来对管道进行焊接。在实际的焊接过程中，应该适度的提升对焊条的烘干温度，制定出完善的防风保温办法，可以避免由于含氢量较大产生的氢聚集形成的裂纹。
4.3优选焊条的工艺参数
在避免裂纹产生的过程当中我们可对多种方法进行使用，现阶段最为广泛的就是优选焊条工艺参数，在选择工艺参数同时必须注意其符合焊接工艺流程，尤其是要满足较大焊接线能量这一要求。在氢气分子扩散程度不断加大的同时，焊缝冷却速度得到真正缓解。如果有焊接热量过大的问题存在，必须要注意会有热组织产生在焊接过程当中。科学应用手工下向方式对管道焊接质量的保障有推动作用。
4.4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。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接经验，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心，保证长输天然气管道焊接每一步的高质量操作。管理层不要盲目的要求施工进度，一定要以安全第一、质量至上的观念进行施工，再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。
5结语
长输天然气管道对于保证国家能源战略安全十分重要，遍及的区域十分广泛，输送的压力较大，如果产生泄露问题危及到附近居民的生命安全。所以，对长输天然气管道焊接裂纹进行控制，可以有效提高管道的安全性。随着焊接技术不断进步，提高对焊接施工过程中的管理，可以保证长输天然气管道的正常运行。
参考文献：
[1]王亮.探讨山东天然气管道焊接裂缝产生原因及控制[J].化工管理，2016（11）：275.
[2]罗红松.X70封堵三通在役焊接冷裂纹敏感性的研究[D].西南石油大学，2013.
论文作者:王要飞,李帅帅,耿宏领
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/20
标签：裂纹论文; 管道论文; 天然气论文; 应力论文; 焊条论文; 钢管论文; 质量论文; 《基层建设》2019年第24期论文;