淺析長輸管道焊接施工中裂紋的控制措施

殷劍鋒

摘要：在進行長輸管道的焊接工作中，在各個焊接區(qū)域或者焊接接頭處經(jīng)常會出現(xiàn)一些裂紋，而這些裂紋的存在就是給安全輸送介質過程埋下了定時炸彈，因此，必須對這些裂紋的產(chǎn)生原因進行仔細而深入的分析，以便于提出可行的解決和控制的辦法，本文帶著這個問題對長輸管道的焊接工藝以及運輸特點進行了分析，以期提高長輸管道的工作效率和安全性。

關鍵詞：長輸管道；焊接裂紋；控制措施

我國既是石油和天然氣的生產(chǎn)大國也是消耗大國，石油資源和天然氣資源的產(chǎn)業(yè)鏈中多采用長輸管道進行運輸，此外，各運輸行業(yè)包括水運、空運、鐵運等都會涉及到管道，其在運輸行業(yè)的重要性是不容忽視的。但是在長輸管道的焊接工藝中容易出現(xiàn)各種裂紋，這些裂紋的存在將會為油氣的運輸埋下安全隱患，因此，對裂紋的形成原因以及防御措施的研究具有非常重要的意義。

1.長輸管道運輸?shù)奶卣鞣治?/p>

長輸管道之所以具有普遍的使用性是因為其實現(xiàn)了安全與環(huán)保的，不僅能夠進行油氣資源的持續(xù)輸送，受到氣候或者環(huán)境的變化的影響極小，而且在運輸過程中不會產(chǎn)生噪聲污染，自身對于能源的消耗量也極小，此外，長輸管道運輸是在地下進行的受到地形與地勢的影響不明顯，如果對于管道的制作工藝大幅度提升并采用可以最大限度的降低期間資源消耗的技術，則對于運輸成本的節(jié)約是驚人的，不過長輸管道運輸也是有一定的缺點的，相對來說靈活性比較差，多適用于運輸量大的油氣傳輸，相應的，也因為運輸量大的原因促使了管理的方便，可以通過計算機的遠程控制實現(xiàn)自動化操作，提高傳輸效率。

2.長輸管道的焊接裂紋的種類及產(chǎn)生原因

在進行長輸管道的焊接過程中往往會因為各種各樣的原因導致管道上出現(xiàn)一些裂紋，通常將比較常見的裂紋分為冷裂紋、熱裂紋和再熱裂紋。

其中，冷裂紋的產(chǎn)生有三個條件，一是在焊接的接頭處出現(xiàn)淬硬組織，二是存在并濃集擴散的氫氣，三是在焊接過程中產(chǎn)生了較大的焊接拉伸力。由于此三個條件的相互作用和互相影響，每一個因素控制的不到位都會導致冷裂紋的產(chǎn)生，在三個因素中，氫氣的產(chǎn)生對于誘發(fā)冷裂紋的出現(xiàn)具有最為顯著的影響。

熱裂紋是經(jīng)常會出現(xiàn)在焊縫和熱影響區(qū)域中的一種裂紋，這是因為在進行焊接的時候，焊接熔池結晶的過程中會出現(xiàn)偏析現(xiàn)象產(chǎn)生許多熔點比較低的雜質和共晶，這些雜質在結晶的時候的狀態(tài)為液態(tài)間層，熔點低的雜質，結晶在后，凝固強度比較低，在這種情況下，如果焊接部位存在著較大的拉伸應力，那么液態(tài)間層就會被拉開或者在凝固狀態(tài)還不穩(wěn)定的時候被拉開，裂紋由此出現(xiàn)；另外，如果在焊接之前沒有將母材上殘留的雜質或者結晶清理干凈，焊接時的溫度超過了雜質的熔點和熱影響區(qū)，那么溶解了的物質將會形成液態(tài)間層，同樣會在較大的拉伸力的作用下被拉伸而出現(xiàn)液化裂紋。

再熱裂紋是指合金中的L、B、V、Mo等元素經(jīng)過再一次的熱焊接循環(huán)后會因為溫度的再一次升高而在焊接接頭的熱影響區(qū)出現(xiàn)粗晶區(qū)和奧氏體晶體的界限出發(fā)生開裂。一般情況下，由于再次加熱過程中，第一次加熱時飽和度過高的碳化物會被析出來，產(chǎn)生晶內強化的現(xiàn)象，在原來的奧氏體的表面出現(xiàn)滑移應變，如果晶體表面的塑性應變力無法承擔松弛應力的過程中產(chǎn)生的應變 那么就會出現(xiàn)再熱裂紋。

3.長輸管道的焊接裂紋的控制

3.1冷裂紋的防控措施

對于冷裂紋的防控主要是從氫含量的擴散和焊接組織的改善以及焊接應力降低等幾個方面著手。具體的操作辦法是在焊條或焊劑的選擇上應該注重低氫性和低堿性，放置時間過久的焊條或焊劑會因為從空氣中吸取了大量的水分而在電弧的作用下分解出氫氣，使得金屬的氫氣擴散量增加，因此，需要通過嚴格的烘干工藝進行烘干，盡量在焊接中減少金屬中的氫氣的擴散量，此外，還應該使焊接操作規(guī)范化，對于焊接前的預熱、層間溫度的控制的改善都能減少裂紋的產(chǎn)生，焊接結束后應該及時進行消除氫氣的處理，使氫氣從焊頭中排除，另外，對于高強度的鋼制材料等淬火后不容易冷卻的材料應該進行焊頭后熱處理使材料的韌性增強。在長輸管道的材料的選擇上也應該注意質量，減少含有雜質的鋼材的使用，對于焊接結構和工藝的采取方面也應該盡量減少板厚方向上的應拉力，以免發(fā)生層狀撕裂造成裂紋的產(chǎn)生。

3.2熱裂紋的防控措施

從其面的分析中我們可以看出，熱裂紋的產(chǎn)生與金屬以及應力的存在有關系，所以對于熱裂紋的控制也需要從這兩個方面著手。

首先對于材料中的容易偏析出的雜質的含量應該嚴格的控制，尤其是硫元素和磷元素的存在會使得裂紋的產(chǎn)生概率增加，實踐經(jīng)驗標明，如果把焊縫中的碳的含量控制在0.1%以下就可以大大降低熱裂紋的產(chǎn)生概率；此外還可以通過調整焊縫中的化學元素的成分，改變焊接組織以及提高焊條或者焊劑的堿度使焊縫中的雜質降低。對于應力的控制，可以細化鋼材中的微小顆粒，改變有害物質的分布狀況和形狀，以減小焊縫之間的接線距離。

3.3再熱裂紋的防控措施

對于再熱裂紋的控制，首先需要通過預熱溫度的提高和焊縫平滑度的保證減少焊接過程中的應力，同時在盡量保障長輸管道的性能的前提下選擇低于母材焊縫承受范圍的高溫強度，進而使焊縫中的應力可以變得松弛，熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋的可能性就降低了。最后，在保證接頭適當強度的情況下降低應力退火的加熱溫度，這樣的話析出的碳性粒子的直徑就會比較大，焊接過程中的高溫延展性就會增強許多。

4.結束語

在實際的焊接施工中，往往會對有缺陷的焊道進行返修以致某一焊道區(qū)域要經(jīng)過多次焊接，加之管道組對采用外對口器難免產(chǎn)生應力，都會對焊接的質量造成影響，因此在焊接的過程中應該將影響焊接質量的因素進行嚴格的控制，以提高長輸管道焊接的合格率，確保安全。

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