長輸管道焊接施工中裂紋控制策略

鄭方園

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源供需矛盾也變得越來越突出。長輸管道技術(shù)是一種高效經(jīng)濟(jì)的長距離流（氣）體運(yùn)輸方式，它基于我國鋼鐵技術(shù)和焊接技術(shù)的發(fā)展，在近些年的西氣東輸、西部管道產(chǎn)能建設(shè)等工程中得到了廣泛的認(rèn)可和應(yīng)用。長輸管道的焊接施工一般都是在惡劣、復(fù)雜的野外環(huán)境下施工，因此對長輸管道的焊接質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響。因此，對長輸管道的焊接質(zhì)量的研究顯得尤為重要。針對長輸管道焊縫裂紋問題進(jìn)行了探討，提出相關(guān)的控制措施。

關(guān)鍵詞：長輸管道；周邊環(huán)境；焊接質(zhì)量；焊縫裂紋；控制措施

根據(jù)傳輸結(jié)果的顯示，長輸管道的傳輸效果良好，滿足了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活的需求。但是，由于長輸管道的焊接施工一般都是在環(huán)境不穩(wěn)定、管固定的位置也不確定的野外環(huán)境下施工，因此對長輸管道的焊接質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響。這對長輸管道周邊環(huán)境的安全和國家的財產(chǎn)安全都有可能帶來巨大的隱患。因此，對長輸管道的焊接質(zhì)量的研究顯得尤為重要。這里針對長輸管道焊縫裂紋問題進(jìn)行了探討，提出相關(guān)的控制措施。

1 長輸管道常見焊縫及其形成原因

焊縫裂紋是長輸管道焊接過程中危害比較大的一種情況。因?yàn)殚L輸管道的性質(zhì)，一般情況下都存在一定的延伸性，因此，焊道的內(nèi)應(yīng)力會造成裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，直到焊道被破壞為止。所以，在長輸管道施工過程中是不允許存在焊縫裂紋的，如果出現(xiàn)問題也不允許進(jìn)行返修，而必須割口重新焊接。在長輸管道的施工過程中，焊縫裂紋基本是因?yàn)椴僮饕?guī)程的執(zhí)行不到位造成的，所以，我們這里著重討論一般由上述原因造成焊縫裂紋類型。

1.1 延遲裂紋

延遲裂紋在長輸管道施工過程中最普遍的裂紋形式。延遲裂紋屬于一種冷裂紋，一般出現(xiàn)在在焊接完成后的幾小時，甚至幾天以后。而且，這種裂紋會隨著時間而逐漸的增多加長，對長輸管道造成嚴(yán)重的損壞。延遲裂紋的形成原因是由于焊接接頭的承受應(yīng)力大小、母材的淬硬傾向以及焊縫中氫的含量因素造成的。因此，要想防止延遲裂紋的形成，就需要減緩焊縫的冷卻速度、改善焊縫的組織等方面入手，并且要對焊接應(yīng)力進(jìn)行有效的減小才能避免裂縫的生成。

1.2 結(jié)晶裂紋

結(jié)晶裂紋是非常普遍的一種熱裂紋形式，形成的主要原因是焊縫在凝固過程中措施不當(dāng)形成的。一般情況下，結(jié)晶裂紋只在焊縫中發(fā)生，在焊縫的中心和兩側(cè)呈現(xiàn)縱向或者弧形的分布形式。因此，結(jié)晶裂紋主要是因?yàn)槿鄢刂械碾s質(zhì)過多、凝固過程中冷卻過快以及外界的應(yīng)力過大而造成的。

1.3 液化裂紋

液化裂紋的形成原因和結(jié)晶裂紋類似，是由于液態(tài)變固態(tài)過程中冷卻收縮而在晶粒的邊界形成了裂紋。不過液化裂紋多發(fā)生在多層焊接過程中。所以，一般容易出現(xiàn)在母材坡口邊緣和前層焊道存在偏析的位置。在長輸管道的焊接過程中，液化裂紋的形成原因和結(jié)晶裂紋類似。

2 長輸管道焊縫裂紋的控制措施

2.1焊接設(shè)備及其檢驗(yàn)儀器的控制

長輸管道焊接過程中使用的氨弧焊機(jī)、手弧焊機(jī)以及焊條烘干設(shè)備等，要求能夠保

證焊接的質(zhì)量。相關(guān)指示、測量儀器、儀表等，要進(jìn)行周期的檢查。

2.2焊接員工技術(shù)能力的控制

從事長輸管道焊接的員工，必須要有基本的業(yè)務(wù)知識和相關(guān)操作技能，并且考試合格才能錄用。施工企業(yè)要與焊工簽訂相關(guān)的勞動合同。焊接人員要保證焊接的質(zhì)量，質(zhì)檢員要嚴(yán)格把關(guān)，及時發(fā)現(xiàn)問題并給予糾正。

2.3長輸管道材料和焊材的控制

長輸管道構(gòu)建過程中的鋼管、焊材、閥門等元件，要有相關(guān)的制造許可證，質(zhì)量證明書的品種、規(guī)格等內(nèi)容要與實(shí)物一致。接收過程中要進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后經(jīng)質(zhì)控責(zé)任師驗(yàn)證，并填寫準(zhǔn)用意見，檢驗(yàn)不合格的要嚴(yán)禁使用。材料的存放和保管過程中要保證材料不被損傷。

2.4焊接前及其過程中的檢驗(yàn)控制

焊前焊接質(zhì)檢員應(yīng)檢查焊縫坡口表面狀況、鈍邊、錯邊量等數(shù)據(jù)應(yīng)符合工藝文件規(guī)定。每條焊縫焊完后，焊工都要按要求將飛濺、熔渣及肉眼可見的缺陷進(jìn)行清除干凈。自檢合格后，按規(guī)定進(jìn)行焊口標(biāo)識并做好記錄，交焊接質(zhì)檢員確認(rèn)和專檢。

2.5焊接環(huán)境的控制

焊接環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響非常關(guān)鍵。對于下列任何一種施工環(huán)境，如果沒有防護(hù)措施時，則必須禁止施焊。惡劣的雨雪天氣；氣體保護(hù)焊過程中，如果風(fēng)速大2Zm/S，而且大氣相對濕度大于90%；低氫型焊條電弧焊過程中，如果風(fēng)速大于5sm/S；酸性焊條電弧焊過程中，如果風(fēng)速大于8sm/s；環(huán)境溫度如果低于焊接工藝規(guī)程規(guī)范中規(guī)定的相關(guān)最低溫度。

2.6返修的控制

焊縫同一個部位時，所允許的返修次數(shù)必須要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和設(shè)計規(guī)定。返修過程中，焊接工藝人員對仔細(xì)分析需要返修的缺陷原因，對產(chǎn)生原因進(jìn)行編制返修工藝，返修工藝過程要經(jīng)過相關(guān)責(zé)任工程師的審批。焊縫返修后應(yīng)按返修工藝的要求進(jìn)行焊接檢驗(yàn)和無損檢測。

2.7焊接過程的控制

組對焊接時，杜絕管線產(chǎn)生強(qiáng)制扭力，采用降低焊接應(yīng)力的各種工藝措施，嚴(yán)格控制焊接過程中焊口受外力影響。根焊結(jié)束后才能起吊，收弧時將弧坑填滿。局部不得反復(fù)施焊和打磨，杜絕工藝以外的打磨和焊接。盡量減小錯邊量，防止中心線裂紋。管材、焊材受潮必須烘干，減少焊縫中的擴(kuò)散氫（水分）含量。低氫焊條應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定要求進(jìn)行烘干，裝入保溫筒，隨用隨取，超出規(guī)定時間不允許繼續(xù)使用。嚴(yán)格控制焊接溫度，如焊前預(yù)熱，層間溫度控制、緩冷等，避免產(chǎn)生冷裂紋。經(jīng)常清理內(nèi)對口器端部脹塊，清除焊渣塵垢，防止掉進(jìn)焊縫中進(jìn)入熔池而產(chǎn)生缺陷，（鐵水熔合不好，出現(xiàn)翻漿）強(qiáng)度降低，容易出現(xiàn)裂紋。

3 結(jié) 論

長輸管道現(xiàn)場的焊接清況非常復(fù)雜，施工的環(huán)境比較惡劣，焊縫施工的次數(shù)也相對較多，管固定的位置也不確定，這對焊接質(zhì)量都有很大的影響。要有效的控制這些影響因素，確保長輸管道的焊接質(zhì)量滿足要求。隨著焊接技術(shù)的快速發(fā)展，研究人員應(yīng)進(jìn)一步研究焊接技術(shù)的新方法，從而保證焊接質(zhì)量的進(jìn)一步提高。

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