浅析长输管道焊接施工中裂纹的控制措施

殷剑锋

摘要：在进行长输管道的焊接工作中，在各个焊接区域或者焊接接头处经常会出现一些裂纹，而这些裂纹的存在就是给安全输送介质过程埋下了定时炸弹，因此，必须对这些裂纹的产生原因进行仔细而深入的分析，以便于提出可行的解决和控制的办法，本文带着这个问题对长输管道的焊接工艺以及运输特点进行了分析，以期提高长输管道的工作效率和安全性。

关键词：长输管道；焊接裂纹；控制措施

我国既是石油和天然气的生产大国也是消耗大国，石油资源和天然气资源的产业链中多采用长输管道进行运输，此外，各运输行业包括水运、空运、铁运等都会涉及到管道，其在运输行业的重要性是不容忽视的。但是在长输管道的焊接工艺中容易出现各种裂纹，这些裂纹的存在将会为油气的运输埋下安全隐患，因此，对裂纹的形成原因以及防御措施的研究具有非常重要的意义。

1.长输管道运输的特征分析

长输管道之所以具有普遍的使用性是因为其实现了安全与环保的，不仅能够进行油气资源的持续输送，受到气候或者环境的变化的影响极小，而且在运输过程中不会产生噪声污染，自身对于能源的消耗量也极小，此外，长输管道运输是在地下进行的受到地形与地势的影响不明显，如果对于管道的制作工艺大幅度提升并采用可以最大限度的降低期间资源消耗的技术，则对于运输成本的节约是惊人的，不过长输管道运输也是有一定的缺点的，相对来说灵活性比较差，多适用于运输量大的油气传输，相应的，也因为运输量大的原因促使了管理的方便，可以通过计算机的远程控制实现自动化操作，提高传输效率。

2.长输管道的焊接裂纹的种类及产生原因

在进行长输管道的焊接过程中往往会因为各种各样的原因导致管道上出现一些裂纹，通常将比较常见的裂纹分为冷裂纹、热裂纹和再热裂纹。

其中，冷裂纹的产生有三个条件，一是在焊接的接头处出现淬硬组织，二是存在并浓集扩散的氢气，三是在焊接过程中产生了较大的焊接拉伸力。由于此三个条件的相互作用和互相影响，每一个因素控制的不到位都会导致冷裂纹的产生，在三个因素中，氢气的产生对于诱发冷裂纹的出现具有最为显著的影响。

热裂纹是经常会出现在焊缝和热影响区域中的一种裂纹，这是因为在进行焊接的时候，焊接熔池结晶的过程中会出现偏析现象产生许多熔点比较低的杂质和共晶，这些杂质在结晶的时候的状态为液态间层，熔点低的杂质，结晶在后，凝固强度比较低，在这种情况下，如果焊接部位存在着较大的拉伸应力，那么液态间层就会被拉开或者在凝固状态还不稳定的时候被拉开，裂纹由此出现；另外，如果在焊接之前没有将母材上残留的杂质或者结晶清理干净，焊接时的温度超过了杂质的熔点和热影响区，那么溶解了的物质将会形成液态间层，同样会在较大的拉伸力的作用下被拉伸而出现液化裂纹。

再热裂纹是指合金中的L、B、V、Mo等元素经过再一次的热焊接循环后会因为温度的再一次升高而在焊接接头的热影响区出现粗晶区和奥氏体晶体的界限出发生开裂。一般情况下，由于再次加热过程中，第一次加热时饱和度过高的碳化物会被析出来，产生晶内强化的现象，在原来的奥氏体的表面出现滑移应变，如果晶体表面的塑性应变力无法承担松弛应力的过程中产生的应变 那么就会出现再热裂纹。

3.长输管道的焊接裂纹的控制

3.1冷裂纹的防控措施

对于冷裂纹的防控主要是从氢含量的扩散和焊接组织的改善以及焊接应力降低等几个方面着手。具体的操作办法是在焊条或焊剂的选择上应该注重低氢性和低碱性，放置时间过久的焊条或焊剂会因为从空气中吸取了大量的水分而在电弧的作用下分解出氢气，使得金属的氢气扩散量增加，因此，需要通过严格的烘干工艺进行烘干，尽量在焊接中减少金属中的氢气的扩散量，此外，还应该使焊接操作规范化，对于焊接前的预热、层间温度的控制的改善都能减少裂纹的产生，焊接结束后应该及时进行消除氢气的处理，使氢气从焊头中排除，另外，对于高强度的钢制材料等淬火后不容易冷却的材料应该进行焊头后热处理使材料的韧性增强。在长输管道的材料的选择上也应该注意质量，减少含有杂质的钢材的使用，对于焊接结构和工艺的采取方面也应该尽量减少板厚方向上的应拉力，以免发生层状撕裂造成裂纹的产生。

3.2热裂纹的防控措施

从其面的分析中我们可以看出，热裂纹的产生与金属以及应力的存在有关系，所以对于热裂纹的控制也需要从这两个方面着手。

首先对于材料中的容易偏析出的杂质的含量应该严格的控制，尤其是硫元素和磷元素的存在会使得裂纹的产生概率增加，实践经验标明，如果把焊缝中的碳的含量控制在0.1%以下就可以大大降低热裂纹的产生概率；此外还可以通过调整焊缝中的化学元素的成分，改变焊接组织以及提高焊条或者焊剂的碱度使焊缝中的杂质降低。对于应力的控制，可以细化钢材中的微小颗粒，改变有害物质的分布状况和形状，以减小焊缝之间的接线距离。

3.3再热裂纹的防控措施

对于再热裂纹的控制，首先需要通过预热温度的提高和焊缝平滑度的保证减少焊接过程中的应力，同时在尽量保障长输管道的性能的前提下选择低于母材焊缝承受范围的高温强度，进而使焊缝中的应力可以变得松弛，热影响区产生裂纹的可能性就降低了。最后，在保证接头适当强度的情况下降低应力退火的加热温度，这样的话析出的碳性粒子的直径就会比较大，焊接过程中的高温延展性就会增强许多。

4.结束语

在实际的焊接施工中，往往会对有缺陷的焊道进行返修以致某一焊道区域要经过多次焊接，加之管道组对采用外对口器难免产生应力，都会对焊接的质量造成影响，因此在焊接的过程中应该将影响焊接质量的因素进行严格的控制，以提高长输管道焊接的合格率，确保安全。

参考文献：

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