天然气长输管道焊接裂纹产生原因及其对策研究.doc

天然气长输管道焊接裂纹产生原因及其对策研究 摘 要自我国开展西气东输后，天然气长输管道的铺设工程则成了重点项目。天然气长输管道不仅仅要穿越不同的地域还要经历不同的气候，有时甚至要经过河流江海。因此要保证长输管道在任何情况下都能正常运转，就要保证管道焊接的质量，尤其不能有裂纹出现。若管道中的一个焊接点出现问题，都会影响整个运输渠道，此外还可能对局部地区造成一定障碍。为此本文就天然气长输管道焊接裂纹产生的原因以及如何防范裂纹产生进行讨论。 关键词天然气长输管道 焊接裂纹 防范措施 中图分类号：G69 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）22-0358-01 现如今在千家万户的生活中都离不开天然气的存在，天然气作为一种更环保节能的燃料被人们广泛使用。天然气在使用中若出现漏气或燃烧不充分的情况则很容易使人们产生头晕恶心甚至窒息等情况。而天然气更是一种易燃易爆的气体，在与空气混合后遇明火会产生爆炸。若天然气在运输的过程中发生泄漏，则很容易给周边居民造成严重的影响，直接危害的人们的生命。因此对于天然气长输管道焊接质量的研讨是很有必要的。 一、常见的裂纹类型 长输天然气管道的焊接质量直接关系到天然气运输的安全性，而天然气长输管道在焊接的过程中很容易由于焊接技术不到位或在使用的过程中遭遇不同的环境而产生裂纹。焊接裂纹的产生可以根据其不同的尺寸、部位以及产生的机理分成不同的类型。仅仅按照形成的条件就可分为冷裂纹、热裂纹、再热裂纹和层状撕裂裂纹四类1。 1.冷裂纹 长输天然气管道产生冷裂纹主要是由于管道在焊接后由于焊接质量问题在焊接接头常常会存在一些淬硬组织，这些淬硬组织常会使焊接接头性能脆化，在焊缝处形成大量的氢，对局部造成很大的压力。而冷裂纹主要产生于管道的热影响区和熔合线处，其中最常见的为延迟裂纹，其形成的主要原因多是由于焊接后氢在接缝处的扩散和聚集进而引发裂纹，此种裂纹多在焊接后一段时间形成。为了防止此种裂缝的形成，在焊接中通常会选择碱性的焊条来减少接缝中的氢含量，提高金属塑性。要采取合理的焊接技术避免发生应力集中的现象，加强焊接后的热处理2。 2.热裂纹 热裂纹的产生原因主要是由于高温环境导致焊缝处的熔池在结晶的过程中出现偏析，结晶被拉开，进而形成裂纹。此外由于先结晶的金属比较纯，后结晶的杂质较多，且这些杂质往往会形成一些熔点底的共晶物，在熔池金属结晶过程中，低熔点的共晶物常被排挤在晶界形成一种“晶界薄膜”，结果在晶界形成一个性能极差的薄弱地带，在拉应力的作用下形成热裂纹1。 3.再热裂纹 再热裂纹的形成多是焊缝焊接后热处理导致的裂纹，通常发生于熔合线附近的粗晶区中，自焊趾部位开始，沿奥氏体晶间发展直至细晶区停止，在需要经过焊后热处理的焊件和在一定温度下服役的结构中较为多发。 4.层状撕裂裂纹 层状撕裂裂纹多是在热影响区由于低温导致开裂。多是因为轧制钢板或拔制钢管内存在不同的非金属杂物造成，例如硫化物、硅酸盐以及氢化物等杂质，其中以硫化物为主。这些杂物在轧制的过程中被延展分布于钢管的表面层中，由于其平行能力差，很容易使金属厚度方向的断面收缩率下降，在焊接应力下导致焊接处开裂，并影响金属中氢的析出，导致层状撕裂状况加重4。 二、主要的防范措施 1.净化管口以及焊前准备 长输管道的焊前准备工作主要有分析检验钢管的材质，钢管接头的选型以及组队，此外还要对焊接处进行预热和清理。所有的准备工作都要严格按照相关要求以及规范来开展，如此一来能够大大地降低裂纹的产生。对于钢管的净化工作主要是将焊接处钢管内部表面的水分、淤泥、铁锈以及油污熔渣等杂质清除干净，清除的范围为焊接处50mm范围内。对于焊条的选用，结合国际趋势来看，最适合用于长输管道的焊条莫过于碱性焊条以及纤维素性焊条。实践证明，纤维性焊条更适用于打底焊道的应用，而碱性焊条则更适用于其他焊道。 2.焊接顺序正确的必要性 选用正确的焊接顺序能够有效的避免焊接处变形，减少焊接应力，进而降低长输管道焊接处发生裂缝的情况。管道下向焊比较适合的焊接方式是流水作业式，通常由两名技术人员同时进行操作，焊接顺序为由管道的上焊口向下施焊，直至焊口的底部。选用此种顺序对管道进行焊接时要注意处理好焊口上下连接的部位。若焊口部位直径过大，超过了710mm，此时的焊接工作就需要三名技术人员来配合完成，焊接的顺序既要满足对称性，也要满足平衡性。在施焊时要控制好电流，防止出现电流过大的情况。此外在焊接最后一层钢管时一定要注意对焊缝余高的控制，要使焊缝达到足够饱满。 3.管口预热的处理方式 国产长输管道的焊接性受到很多不同因素的影响，其中最主要的影响因素为管道的材质、钢管的厚度以及外围的环境温度三方面。上述三种因素中任意一种因素发生改变都会对管道的焊接工作造成影响。因此，为保证焊接的质量，在焊接前要对管道进行预热处理。先将火焰对准坡口中心，火焰不可过大，当管口温度达到预热温度后方可进行焊接工作，在焊接时火焰同样不可过大。如果在焊接时发现预热温度为达到标准，要随时进行调整。在冬季，对于焊接的预热工作要严格遵守管道全位置下向焊接操作规程。 三、结语 总的来说，我国国民对于天然气的需求量日益增加，因此天然气运输管道的工程建设以及发展面临着严峻的考验，因为其在保障居民日常生活的同时也对居民的安全造成一定的威胁。对于燃气运输来说，一旦管道出现裂缝导致燃气泄漏，后果不堪设想。因此长输管道的焊接工作则是燃气安全输送的保障。保证焊接质量、严格遵守焊接准则、选用合适的钢材才能从根本上减少裂纹的出现，保证燃气的安全运输。 参考文献 1 张建民，孙鹏，翟保东，唐蒙生.天然气长输管道X65钢管焊口裂纹原因及防范对策J.科技信息2013，22（14）：37-39. 2 檀才保，李朋长.输天然气管道焊接裂纹分析与控制J. 广西轻工2011