天然氣長輸管道焊接裂紋及防范研究

張玲

摘要：當(dāng)前，天然氣已經(jīng)成為我給重要的能源之一，很多地區(qū)都開始重視天然氣的應(yīng)用。這種情況也讓人們對于天然氣長輸管道的安全性產(chǎn)生更多的關(guān)注。在天然氣長輸管道的安裝過程中，需要根據(jù)實(shí)際情況來對管道進(jìn)行焊接操作，而在當(dāng)前的焊接工作中，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)還存在著很多的問題和不足，進(jìn)而導(dǎo)致天然氣長輸管道焊接過程中會有一定幾率出現(xiàn)焊接裂紋，這就需要進(jìn)一步優(yōu)化焊接技術(shù)，降低裂紋出現(xiàn)的幾率。因此，本文將針對天然氣長輸管道焊接裂紋以及防范方法進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：天然氣;長輸管道;焊接;裂紋

前言：隨著我國社會現(xiàn)代化建設(shè)工作的不斷發(fā)展，人民的生活水平也在不斷的提高。因此，對于天然氣的應(yīng)用也在不斷的增加。當(dāng)前，天然氣已經(jīng)成為我國最為主要的能源之一，在人們的日常生活中發(fā)揮著十分重要的作用。這也讓人們對于天然氣長輸管道的安全性和穩(wěn)定性有著更多的關(guān)注。尤其在對天然氣長輸管道進(jìn)行焊接的過程中，需要有效的提高焊接的質(zhì)量，進(jìn)一步保證焊接工作符合天然氣長輸管道的使用標(biāo)準(zhǔn)，避免由于焊接問題出現(xiàn)裂紋。

一、天然氣長輸管道產(chǎn)生焊接裂紋的因素

（一）冷裂紋的產(chǎn)生原因

冷裂紋的天然氣長輸管道焊接過程中較為常見的裂紋類型之一，主要是在管道的多層焊接過程中產(chǎn)生。在天然氣長輸管道的多層位置進(jìn)行焊接時，需要具有較高的焊接溫度，在這種情況下如果焊接技術(shù)人員沒有足夠的經(jīng)驗(yàn)會導(dǎo)致溫度出現(xiàn)明顯的差異，進(jìn)而導(dǎo)致天然氣長輸管道的多層位置出現(xiàn)損壞和裂紋。此外，在焊接的過程中由于焊接頭位置受焊接操作的影響較大，因此會出現(xiàn)一定程度的淬硬卒子，進(jìn)而導(dǎo)致焊接位置的融合線出現(xiàn)問題，無法正常的發(fā)揮作用。在淬硬后管道的內(nèi)部會出現(xiàn)氫分子聚集的情況，進(jìn)而導(dǎo)致管道在焊接位置出現(xiàn)裂紋等損傷。根據(jù)當(dāng)前的焊接技術(shù)來講，天然氣長輸管道的冷裂紋主要包括：穿晶型、晶間型以及混合型等幾種不同的冷裂紋類型，這些冷裂紋對天然氣長輸管道的安全性和穩(wěn)定性都存在一定程度的隱患[1]。

（二）熱裂紋的產(chǎn)生原因

在天然氣長輸管道的焊接時，管道在高溫的作用下金屬會逐漸凝固，但是如果焊接溫度過高的話，就會導(dǎo)導(dǎo)致管道出現(xiàn)熱裂紋。熱裂紋是晶間斷裂紋的一種，是由于天然氣長輸管道在焊接時，焊接點(diǎn)受熱不穩(wěn)定，導(dǎo)致管道在冷卻期間金屬凝固產(chǎn)生的拉力過高，進(jìn)而導(dǎo)致管道金屬結(jié)晶出現(xiàn)雜質(zhì)。在冷卻結(jié)晶的過程中，先結(jié)晶的物質(zhì)具有較高的純度，但是隨著結(jié)晶時間的不斷延長，結(jié)晶金屬的純度也開始不斷下降，進(jìn)而造成雜質(zhì)含量進(jìn)一步上升，對焊接點(diǎn)造成影響，形成較為明顯的晶界薄膜。這種情況導(dǎo)致天然氣長輸管道的焊接點(diǎn)出現(xiàn)相對薄弱的位置，對天然氣長輸管道的使用質(zhì)量造成不利影響。

（三）再熱裂紋的產(chǎn)生原因

當(dāng)天然氣長輸管道的焊接工作完成后，管道也有可能由于受到高溫的影響，在焊接位置出現(xiàn)裂紋。這種再熱裂紋主要是由于在焊接之后，晶體物質(zhì)由熱焊接的粗晶位置逐漸向細(xì)晶位置進(jìn)行轉(zhuǎn)移析出。當(dāng)，合金物質(zhì)在受到高溫作用后，會有一定幾率出現(xiàn)再熱裂紋，而再熱裂紋對天然氣長輸管道的質(zhì)量也會產(chǎn)生一定程度的影響，材料當(dāng)中的金屬元素受到影響[2]。

（四）層狀撕裂裂紋的產(chǎn)生原因

層狀的撕裂紋主要材料在焊接的過程中，金屬層內(nèi)部出現(xiàn)大量的雜質(zhì)導(dǎo)致。在天然氣長輸管道的焊接時，軋制的垂直方向會由于焊接出現(xiàn)裂紋，這種裂紋主要集中在熱影響位置稍遠(yuǎn)的地方，這就需要在焊接過程中對管道的接頭位置進(jìn)行改造，降低其中的拘束作用力。

二、天然氣長輸管道焊接裂紋防范方法

天然氣長輸管道的質(zhì)量直接關(guān)系到天然氣使用和運(yùn)輸工作的安全性，這就需要在天然氣長輸管道的焊接過程中選擇合適的技術(shù)工藝，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來有效防止出現(xiàn)不同裂紋[3]。

（一）冷裂紋的防范方法

由于冷裂紋是天然氣長輸管道在焊接過程中，焊接點(diǎn)溫度突然變化時產(chǎn)生的，這就需要根據(jù)冷裂紋的產(chǎn)生原因來制定有針對性的防范方法。第一，在天然氣長輸管道焊接過程中采用合適的焊條，進(jìn)而保證在焊接時，降低其中的氫元素的含量，可以根據(jù)需要選擇堿性的焊條材料。進(jìn)而降低天然氣長輸管道焊接過程中出現(xiàn)冷裂紋。第二，在焊接的過程中需要注意焊接操作的工藝流程。在焊接時嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接，保證焊接操作的質(zhì)量。在焊接之后需要對焊接點(diǎn)位置進(jìn)行有效的熱處理，進(jìn)而保證焊接位置的溫度不會出現(xiàn)突然的變化，合理的控制天然氣長輸管道焊接時產(chǎn)生的應(yīng)力變化[4]。此外，在天然氣長輸管道焊接完成后還需要加強(qiáng)焊接點(diǎn)的溫度控制，防止焊接點(diǎn)冷卻速度過快。

（二）熱裂紋呼的防范方法

在針對熱裂紋的預(yù)防中，需要對焊接材料進(jìn)行合理的控制，這就需要在焊接前對焊條等材料進(jìn)行嚴(yán)格的把握和控制，保證焊接材料符合相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)。此外，在進(jìn)行天然氣長輸管道焊接時，還需要避免硫元素物質(zhì)進(jìn)入焊接點(diǎn)，在焊接過程中做好預(yù)防措施。同時，在焊接的過程中需要降低材料當(dāng)中的碳含量，避免對管道的安全性和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。在進(jìn)行焊接前，需要制定好全面的焊接計(jì)劃，有效減少焊接點(diǎn)的數(shù)量，保證天然氣長輸管道的完整性，增加管道的焊接形狀系數(shù)。

（三）其他類型裂紋的防范方法

再熱裂紋是由于天然氣長輸管道在焊接后再次受到高溫影響出現(xiàn)的裂紋類型，因此在進(jìn)行焊接的過程中需要選擇合適的管道材料，保證天然氣長輸管道具有良好的抗熱性能，能夠有效抑制高溫對材料的不利影響。此外，在焊接過程中需要嚴(yán)格控制現(xiàn)場施工流程，避免在焊接后書焊接點(diǎn)再次受熱。而在層狀撕裂裂紋的防范過程中，需要對焊接工作的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格控制，進(jìn)而保證天然氣長輸管道的焊接質(zhì)量，有效降低管道焊接過程中出現(xiàn)的雜質(zhì)含量。

三、天然氣長輸管道焊接工藝的優(yōu)化

（一）焊接流程的優(yōu)化

在天然氣長輸管道的焊接過程中，需要對各種外部條件進(jìn)行全面的掌握和控制。在焊接前需要對施工場地的氣候情況進(jìn)行分析，避免在天然氣長輸管道焊接過程中由于氣候條件的變化導(dǎo)致焊接點(diǎn)溫度出現(xiàn)變化，進(jìn)而形成裂紋。在焊接前，需要根據(jù)相應(yīng)的氣候條件進(jìn)行分析，進(jìn)而選擇合適的焊接技術(shù)，避免氣候等外部因素對天然氣長輸管道的焊接工作產(chǎn)生不利影響。例如，在焊接的過程中，如果施工現(xiàn)場的風(fēng)力較大，則需要選擇合適的焊接防范，提高藥芯焊絲的使用效果，并在焊接過程中采用半自動的下向焊接技術(shù)，最大程度的防止天然氣長輸管道出現(xiàn)焊接裂紋[5]。

（二）焊條材料的優(yōu)化

在天然氣長輸管道的焊接工作中，還需要根據(jù)實(shí)際情況合理的選擇焊條等材料。這就需要在焊接前，對焊條材料的工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。焊條材料必須書符合天然氣長輸管道的焊接需求。當(dāng)焊接過程中氫分子含量上升時，需要相應(yīng)的控制好焊接點(diǎn)的冷卻速度，避免出現(xiàn)裂紋。

結(jié)束語

綜上所述，天然氣長輸管道在焊接過程中需要嚴(yán)格的控制操作流程。在焊接過程中需要針對不同類型的裂紋進(jìn)行有針對性的防范，最大程度的降低天然氣長輸管道焊接過程中出現(xiàn)裂紋的幾率，保證天然氣長輸管道使用的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁常軒.天然氣長輸管道焊接質(zhì)量的控制措施研究[J].中國設(shè)備工程，2021（16）：212-213.

[2]李道銀.長輸天然氣管道焊接裂紋成因及控制對策分析[J].全面腐蝕控制，2021，35（04）：49-50+80.

[3]張鼎成.長輸天然氣管道焊接裂紋成因分析與對策探討[J].全面腐蝕控制，2021，35（02）：81-82+141.

[4]王鵬.天然氣長輸管道缺陷修復(fù)技術(shù)綜述以及典型實(shí)例應(yīng)用[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020，40（07）：160-167.

[5]石生芳，韋中奇.長輸管道和工業(yè)管道焊接工藝評定的差異及工程實(shí)踐[J].焊接技術(shù)，2019，48（07）：31-35.