长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制分析

（大庆油田工程建设有限责任公司油建公司，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

天然气在使用过程中，受外界因素影响，会出现一定的问题，管道作为运输天然气的主要介质，我们要最大程度上保障管道运行的稳定性，提高管道焊接质量。

1 长输天然气管道焊接裂纹成因

1.1 冷裂纹的成因

长输天然气管道焊接裂纹类型较为多样化[1]，冷裂纹就是其中一种，冷裂纹主要出现在多层焊接的位置，多层焊接对管道温度的要求比较高，如果没有控制好管道的温度变化，管道就会出现一定程度上的损坏。在管道焊接的时候，焊接接头的部位容易受到影响，在淬硬组织的作用下，管道性能会发生一定的变化，管道内部的氢分子会集中到管道受损处，经过一段反应时间后，会在管道受损处形成冷裂纹。冷裂纹可以分为好几种，有穿晶型冷裂纹、晶间型冷裂纹、混合性冷裂纹等，这些裂纹对管道运行稳定性的影响比较大。

1.2 热裂纹的成因

天然气管道在焊接过程中，在高温的影响下，焊缝金属在凝固期间，如果管道温度过高，就容易出现热裂纹，从本质上来说，热裂纹属于晶间断裂。热裂纹的形成原因为：管道焊接过程中，管道受热不均匀，或者在冷却状态下，凝固期间的拉应力超出了标准范围，使得结晶出现一定的杂质。这主要体现在结晶凝固的时间段，先结晶的金属具有较高的纯度，而后结晶的金属其纯度比较低，因为纯度低，所以杂质含量比较多，当结晶杂质含量积累到一定程度，就会出现“晶界薄膜”，在表层形成一个薄弱地带，然后生成热裂纹。

1.3 再热裂纹和层状撕裂裂纹的成因

管道焊接完成后，受外界因素影响，比如高温因素，管道可能会出现再热裂纹，再热裂纹的出现与高温应力松弛有一定的关系，当然，与管道材质也有一定的联系，如果管道钢材和焊缝中的合金元素超过了一定标准，管道应力就会过大，在高温影响下，就会形成再热裂纹。天然气管道在运输天然气的过程中，或多或少都会存在一些杂质，而管道中的杂质呈一个分层的状态，所以在对管道焊接的时候，会产生一定的应力，这部分应力作用于管道垂直方向，逐渐形成阶梯状裂纹。

2 长输天然气管道焊接裂纹的控制对策

2.1 冷裂纹的控制措施

冷裂纹一般是在管道低温状态下才会产生[2]，一般出现在管道焊缝位置，针对于冷裂纹的形成特点，我们在对冷裂纹采取控制措施的时候，要注意每个操作环节。焊接过程中一定要选择合适的焊条，可以利用碱性的焊条减低管道焊缝处的氢含量，氢含量的减少，可以有效提高管道结构的稳定性。还有就是要规范焊接工艺程序，落实每个焊接工作，具体应表现为：在管道焊接完成后，我们才能进行热处理工作，有效控制管道应力的变化范围，防止管道应力过于集中；管道焊接完成后，我们需要降低管道冷却速度，做好管道前期预热工作；在管道焊接过程中，有效控制氢气含量，规避冷裂纹的出现。

2.2 热裂纹的控制措施

针对于热裂纹的控制，我们首先要做好焊接材料质量的检验工作，确保材料质量符合焊接标准，焊接材质中应避免含有硫等物质。采取合适的措施降低天然气管道中的钢材的含碳量，钢材中的含碳量过高，会影响管道整体的稳定性。焊接过程中，需控制好管道焊缝数量，可以适当增加天然气管道的焊缝形状系数。

2.3 再热裂纹和层状撕裂裂纹的控制措施

再热裂纹的出现主要是因为高温因素影响，所以我们可以选择合适的管道，保证管道材料具有较高的抗热性，能够抵御一定的高温。合理控制管道焊接过程中的应力变化，在此基础上，做好对管道初始阶段的控制工作。针对于层状撕裂裂纹的控制，我们要严格监督管道焊接的每一个环节，保证管道焊接的质量，采用合适的措施控制管道焊接中的杂物含量，避免管道因为杂物的出现而导致裂缝的产生。

3 结语

天然气管道是运输天然气的主要介质，我们要采取有效的措施提高管道质量，在管道焊接过程中，针对于不同的焊接裂纹成因我们要采取合适的措施进行解决，避免管道出现裂纹，最大程度上保证管道运输的稳定性。