分析长输天然气管道焊接裂纹成因与对策

梁宇文

摘要：天然气运输是我国的重要工程，直接关系着广大群众的生活，如果天然气在运输中出现泄漏或故障会造成一定的安全事故，给群众的人身安全带来严重影响，因此，要格外重视天然气的运输问题。长输天然气在运输过程中最容易产生的问题就是管道焊接处出现裂纹，给天然气的正常运输带来阻碍。本文就针对长输天然气管道焊接裂纹的主要原因出发，提出解决管道焊接裂纹的有效对策，为提升长输天然气管道的运输质量提供参考。

关键词：传输管道;焊接裂纹;天然气;成因

天然气的用途十分广泛，在我国的需求量也很大，不仅能用于发电、给居民提供燃料，同时还能作为化工原料参与到各种生产活动中，因此，天然气的长途运输也十分必要。天然气主要是通过管道进行运输，对管道的要求也相对较高，一旦管道出现问题就会影响运输速度，甚至会造成严重的天然气泄漏问题，埋下火灾隐患，造成严重的经济损失。所以，在长输天然气的过程中，要重点关注管道的质量安全，降低管道泄漏问题。

1.造成长输天然气管道焊接裂纹的主要原因

长输天然气管道焊接处出现的裂纹主要包括以下几种，第一种是冷裂纹，这种裂纹出现的最主要位置是管道的熔合线。在管道的焊接点会出现淬硬组织，这种组织不能得到完全消减，这就给熔合线的脆化打下基础。同时，氢分子会在焊接处停留，不断减少焊处的韧性，在焊接存在问题的部位进行聚集，最终导致局部焊接点压力过大，形成冷裂纹。第二种是热裂纹，这种裂纹是运输管道在较高的温度下产生的裂纹，其主要产生的部位在管道的焊缝内部。并且在温度的影响下，管道的裂纹也呈现不同区域分布的特点，主要包括纵向裂纹、根部裂纹以及横向裂纹[1]。每一种裂纹的产生都与管道中的结晶存在不可割裂的连接，一旦管道的焊接处存在某种与管道材质不符合的杂质，就会在焊接过程中出现裂纹。同时，在使用过大的焊接应力时，管道内的结晶会出现被拉裂的形态，从而出现裂纹。第三种是再热裂纹，从字面上看，就是对已经焊接好的管道重复焊接的过程而产生的一种裂纹。其主要产生的位置包括熔合线以及晶粗位置，运输管道的焊接位置在温度以及预应力的作用下，会产生裂纹。故而这种再热裂纹的产生频率较高。第四种是层状撕裂裂纹，这种裂纹主要是因为管道中存在杂质，在焊接时，管道会受到垂直方向的应力，并且通过温度影响，应力逐渐导致管道出现层状撕裂裂纹，其最普遍的形态是阶梯状。以上几种裂纹都是长输天然气运输管道存在的主要裂纹种类，都会对天然气的运输带来影响，因此需要针对这些裂纹进行有效控制，避免天然气管道出现泄漏的情况，造成不可挽回的损失。

2.解决长输天然气管道焊接裂纹的有效对策

2.1选择优质的焊条

在焊接长输天然气管道时，避免裂纹出现的最有效方式就是选择合适的焊条工艺参数[2]。根据管道焊接的主要流程，选择最符合实际焊接要求的焊条，重点关注焊条能否达到焊接最大焊接线能量这个标准。从而使氢分子在向周围进行快速扩散时，达到焊接部位快速冷却的目标。一旦发现在焊接过程中出现焊接能量越来越大的问题，就要重点关注焊接时产生的热组织情况。采取有效的手工向下焊接方式能有效提高焊接质量，避免管道出现裂纹的情况发生。

2.2细化控制每种焊接裂纹

每种裂纹的产生原因都存在差异，因此在进行控制时也要根据不同的裂纹采取不同的控制手段。如在冷裂纹的控制中，可以使用碱性焊条达到减少管道中氢分子含量的目标，需要注意的是一定要按照相应规定对对应力以及热处理进行控制，从而使得焊接位置的温度快速降低[3]。故而在长输天然气管道的焊接中，要进行前期的预热工作，结束后进行适当冷却，能有效提升焊接位置的干燥性。与此同时，还要做到不能将杂质带入到焊接位置，给后续出现裂纹埋下隐患。在对热裂纹进行控制时，同样可以使用碱性焊条，但一定要根据相关规定按照顺序进行使用，能有效降低杂质的存在。另外还能通过逐渐增加焊缝系数的方式，减少中心线处裂纹的产生。

2.3强化长输天然气管道焊接管理工作

管理工作主要是通过人员来实现的，因此，要针对长输天然气管道的焊接工人具备国家认可的资质，同时拥有长期的焊接经验，熟练掌握各种焊接技术，从根本上保证管道的焊接质量。另外，要让焊接工人端正工作态度，对岗位抱有高度责任心，让管道的焊接的每个环节都能保质保量完成。最后，还要提高对焊接工人的福利待遇，让焊接工人能用更加认真的工作态度投入到管道焊接工作中，将管道的焊接质量与自身的职责进行明确连接。通过对人员的有效管理，才能发挥出管理的最大价值，让管道焊接质量得到保障。

2.4提高长输天然气管道的焊接技术

技术的提升是保证管道焊接质量的有效手段。要想减少长输天然气管道的焊接质量，首先要对管道焊接的实际环境进行全面考察，从而对焊接技术进行针对性优化，减少环境因素给焊接质量带来的影响。不同的气候环境采取的焊接技术也存在差异。如在强风的环境中，就要在焊接中对药芯焊丝进行重点提升，并且可以通过半自动向下技术进行焊接以便提高管道的抗风能力。与此同时在管道的最初点与最末点进行焊接时，要对使用的技术进行全面考量，采用后退引弧技术能明显减少管道焊接时出现的裂纹，提高焊接质量，减少管道泄漏的风险。由此可知，长输天然气管道的裂纹控制不能得到百分百保证，还需要对技术进行不断改进，才能最大限度减少裂纹的产生。

2.5优化全自动焊接工艺技术

相关技术人员应该立足管道对焊接质量的要求，选定合适的焊接工艺，提高管道焊接的自动化程度，确保焊接质量稳定，最终使得焊接接头力学性能更加优良。比如在中亚天然气管道（长输管道）焊接过程中，为了避免出现裂纹，取得良好的焊接效果，技术人员采用全自动化焊接技术，结合P260热焊系统、CRC内焊机，利用CRC—EVANS公司的复合坡口型式，调整内坡口角度和高度，对管口待焊区的铁锈进行及时清理。在正式焊接过程中利用抗断裂能力的X80钢，根焊采用符合AWS A5.18的焊丝（φ.9mm ER70S—G），为防止焊VI产生淬硬组织出现裂纹，在加热过程中应该确保预热温度均匀（始终维持在150℃-200℃之间），使用的焊接线能量不能超过10 kJ/cm，根焊焊接电流为200-220A，送丝速度为9-10m·min-1，电弧电压为20-22V，并在操作中对焊缝外观进行检查，随时观看焊缝是否有咬边现象，提升焊缝外观整齐度，避免出现烧穿、分解裂纹等情况，确保工艺设计符合API外观检验标准。对接头焊缝进行100%无损探伤测试，经过“刻槽锤断实验”对焊缝单值、平均值进行把控，利用“侧变实验”，判断焊接力学性能，避免出现未熔合缺陷，对各参数进行过程跟踪，严格控制焊枪摆动速度，确保焊接工艺技艺符合质量要求。

结束语：

纵观全文，天然气在我国的使用量及使用范围极为广泛，长输天然气也十分普遍，为确保运输质量需要对运输管道的质量进行重点控制，确保其能给天然气的运输提供安全保障。针对管道的各种裂纹产生原因，可以通过选择优质的焊条、细化控制每种焊接裂纹、强化长输天然气管道焊接管理工作以及提高长输天然气管道的焊接技术等方式，有效减少管道焊接中出现的裂纹，避免天然气泄漏，提高管道运输效率及质量，给天然气的正常使用提供基础保障。

參考文献：

[1]王旭， 帅健. 输气管道环焊缝表面裂纹管道极限载荷计算方法[J]. 天然气工业， 2019， 039（003）：94-101.

[2]张雷. 长输天然气管道焊接裂纹成因及控制对策[J]. 名城绘， 2020， 000（004）：1-1.

[3]郑何程. 长输天然气管道焊接裂纹成因及控制对策[J]. 石化技术， 2019， 026（002）：248-248.