长输天然气管道焊接裂纹成因分析与对策探讨

回金鑫

摘 要：近些年来，随着我国经济的发展，对于能源的需求量也逐渐增加，因此我国也加大了能源的开采力度，其中天然气是使用到的一种主要能源，对于经济发展和工业生产都有着重要的意义。作为自然界中的气体，天然气的开发和利用使得天然气已经成为了一种关键的能源，但是天然气的远距离传输是一个值得关注的问题，对于能源的传输来说，要保证其传输的质量和效率，要对传输的工艺和管道的设计进行优化。

关键词：长距离传输;天然气管道;焊接;裂纹

引言

在国民经济日益进步的背景下，天然气已经成为日常生产生活中必不可少的关键环节，长输天然气管道的应用，可极大程度提升天然气的运输效率，满足天然气运输过程中的要求及人们对天然气的实际需求，天然气应用过程中，为保障天然气的应用质量，必须从长输天然气管道入手，提升管道焊接质量，降低焊接裂纹发生率，以保障天然气管道能够安全稳定运行。

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，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]。

1.2热裂纹发生原因

在长输天然气管道焊接中，焊接金属会产生凝固，若是温度数值过高，将直接导致热裂纹的发生，究其根本原因，这一裂缝主要在晶间产生断裂，分析这一裂缝存在的因素，大都是由于管道均匀受热状况下，受到冷却作用的影响，导致熔池结晶受到热应力作用而产生，所以，在结晶时间不同的范围内，不同结晶会产生不同杂质，先结晶的金属纯度较高，但是随着时间的延长，金属纯度会随之下降，结晶过程中会产生大量的金属杂质，而杂质具有集聚性特征，低熔点的低熔點共晶物熔池金属结晶会直接对熔点共晶物产生影响，发生晶界薄膜，出现地带，诱发热裂纹。

1.3层状撕裂裂纹

这一裂纹应用过程中主要由于钢板内部存在大量的夹杂物质于各个层次之中，所以在焊接过程中，会产生与轧制方向垂直的作用盈利，以此导致阶梯状裂纹出现在热影响区，其距离热影响区稍远的位置也会发生层状撕裂裂纹，为更好的对裂缝进行控制，必须严格控制夹杂物的分布情况， 对接头部位进行改造设计，以降低拘束应力[2]。

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强化裂纹区域的控制

第一，在应用防御措施过程中，可依靠冷裂纹作为裂纹控制区域的依据，为促进管道塑性的提升，可应用碱性焊条对管道内部氢气分子的含量进行干预，以缩减其中含量，在此过程中必须严格依照相关标准及规定内容对应力进行分散，强化焊接后的热处理工作，降低金属的冷却速度，在开展管道焊接工作前，必须合理应用预热技术，焊接工作完成以后，必须采用缓冷方式进行干预，以确保焊接材料干燥性，焊接过程中，必须对接头中的杂质进行仔细清理，焊接完成后，必须从焊接情况出发，采取对应措施消除氢分子;第二，在进行热裂纹的控制过程中，必须从以下几个方面开展，必须依照焊接顺序，应用碱性焊剂进行焊接，以此降低焊缝中的杂质含量，为对中心线裂缝现象进行改善，必须从焊缝的形成洗漱出发， 控制管道内部的化学元素含量，依靠对温度敏感的材料，降低预热温度， 并减少焊接应力[3]。

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。

2.4长输天然气焊接技术

在进行焊接过程中，必须把控焊接的气候条件，以优化焊接过程中的外部条件，在外部环境不同情况下，所应用的焊接技术也应随之变化，以降低由于外部环境问题而对焊接情况产生影响的问题发生。比如，在焊接过程中，外界环境中的风力较大，这就需要强化药芯焊丝的应用。为促进管道抗风能力的增长，还可以应用半自动下向技术开展管道焊接，焊接过程中，需要把控焊接的始末两端情况，以依靠后退引弧技术更好的减少长输天然气管道焊接裂缝问题的发生。

3长输天然气管道焊接的优化方法

长输天然气管道安装过程存在许多控制方法，能够有效避免裂纹现象的发生。通过结合长输天气管道安装过程中最长出现的裂纹以及未融合缺陷，提前做好焊接前准备，对流程工艺参数进行合理的选择和运用，能够有效改变焊接工艺，同时，天然气管道材质对管道焊接质量有直接的影响，所以要想获得优质的焊接效果，就必须对天然气管道材质进行严格管控，通过选用达标的管道材质，达到最佳的焊接效果。在管道焊接过程中，要不断完善和优化焊接技术工艺流程，天气管道材质拥有不同的材质性能，所以会受到外界因素的制约，其中温度和湿度的变化都会使焊接质量发生变化，从而导致焊接后期出现裂缝现象。所以在安装环境较为恶劣的情况下，如果在焊接时，由于风力变换以及温差作用影响焊接效果，就必须在焊接时通过运用特殊的焊接材料来提高在焊接过程中管道材质的抗风险能力，同时，在应用过程中，要保证两端的焊接效果保持一致，从而能够有效避免裂缝现象发生。在实际操作中，要加强和提高施工人员的综合素质和自身能力，提高管道专业焊接水平[4]。

结束语：管道运输是目前天然气运输的最佳方式。通过长距离的管道输送，能够节约输送成本，同时能够使输气效率有效提升。因此，在天然气管道组建流程中，要高度重视管道裂纹现象的发生，如果出现上述现象，要及时寻找问题产生的原因，及时采取有效的方式，进一步提升管道焊接水平和质量，以确保天然气管道的正常使用，并有效降低天然气输送风险，通过长距离天然气管道将天然气保质保量地传送到人们生产生活的各个领域，确保满足人们生活和工作的需求。

参考文献：

[ 1 ] 刘兆营. 长输天然气管道焊接裂纹成因及控制对策[ J] . 石化技术，2019，26（10）：309+308.

[2]宋海峡.我国石油开发项目风险管理研究[D].大庆：东北石油大学，2019.

[3]王帮华.长输天然气管道焊接裂纹分析及控制探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（17）：39-40.

[4]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，2019，26（02）：248.