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关于长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制分析

作者:未知

  摘 要:本文对长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制进行了分析,明确了长输天然气管道中各类焊接裂纹的具体成因,并提出了各类裂纹的具体控制措施,希望为关注此话题的人提供有效的参考。
  关键词:长输天然气;管道焊接;裂纹成因
  天然气在人们生活中发挥着重要的作用,天然气的应用不断改善着人们的生活质量,为人们生活带来极大的便利,但天然气如若出现泄漏,会对人们的财产安全与生命安全造成严重的威胁,要求相关部门严格把控长输天然气管道的焊接质量,针对焊接处存在的裂纹现象做出有效的预防与治理。
  1 长输天然气管道焊接裂纹的成因
  1.1 焊接冷裂纹成因
  管道的焊接接头处存在一定的淬硬组织,接头处的融合线性能被弱化,管道的焊接完成后的一段时间内,氢元素大量扩散,焊接接缝处的韧性会进一步降低,此时焊接处受到的作用力不断增大,当作用力达到一定的数值时,焊接处出现开裂现象。
  1.2 焊接热裂纹成因
  焊接热裂纹形成的主要原因为焊接金属在焊接过程中,结晶的速度有快有慢,结晶快的部位纯度较高,质量与硬度较为完善,而结晶慢的部位纯度较低,且在结晶过程中会产出大量的杂质,当该类杂质集聚后,对低熔点共晶物產生作用力,致使薄弱焊接区域出现热裂纹现象。
  1.3 焊接再热裂纹与层状撕裂裂纹成因
  焊接再热裂纹是指管道的焊接处完成焊接后,再次遇到高温情况时,焊接处的粗结晶受到合金碳化物与高温作用的影响,出现交叉与曲折,最终形成裂纹,而层状撕裂裂纹主要是钢板受到内部杂质的影响,在焊接处距离高温较远的部位产生阶梯状的裂纹[1]。
  2 长输天然气管道焊接裂纹的控制措施
  2.1 冷裂纹的控制措施
  明确了长输燃气管道焊接处冷裂纹的成因,发现氢元素在冷裂纹的形成中发挥着重要的作用,因此有效把握氢元素的数量与扩散情况,将进一步保持焊接口的任性,在进行焊接之前,应当科学、合理的选择碱性的焊条作为焊接工具,在降低管道内氢分子含量的同时,还能帮助提升管道的可塑性;在焊接过程中,应当严格把控整个焊接过程的温度,在焊接开始之前进行预热,缩小管道焊接处温度与焊接温度的差距,并在焊接完成后对焊接处进行延缓冷却处理,为焊接接头处预留足够的冷却时间;焊接过程中要尽可能保障焊接工艺处理的完善性,加强对焊接缝隙处金属的塑形,降低焊接处加热后可能出现的应力,最大程度预防焊接缝处的应力聚集,控制冷裂纹的出现;在焊接完成之后,要求技术人员在一定时间内加强对管道焊接处的检测,把握冷裂纹存在的特征,严谨的观察焊接缝处是否存在发亮的金属光泽,通过一系列微观特征与宏观特征的观察,把握长输燃气管道冷裂纹的是否存在,并及时对冷裂纹进行处理。
  2.2 热裂纹的控制措施
  焊接处受热不均匀、焊接金属纯度不统一是热裂纹产生的主要原因,因此,焊接处热裂纹的控制要求技术人员在温度控制与焊接工艺等层面做出针对性的设计与处理,提高燃气管道焊接的质量。在焊接工作开展之前,应当加强对焊接材料质量的检查,及时清理焊接口处的杂质,检查焊接材料的质量与型号是否符合实际的焊接要求,由于硫会与铁生成低熔点的硫化铁、磷会使管道焊接处的钢的韧性下降,都有可能造成热裂缝的进一步扩大,必须控制焊接材料中硫、磷的含量以及燃气管道中碳的含量,确保金属结晶的速度相对统一;在焊接过程中,适当增加焊接缝的形状系数,可采用多层次、多道焊接缝的方法,降低焊接中心线出现裂纹,设计宽而浅的焊接缝,使得焊接缝的形状系数增大,此时焊接处的结晶与在职聚集相对靠近焊接缝的表面,对焊接中心处的影响较小,能够有效抑制热裂纹的出现。采用碱性的焊条或焊剂,以减少焊接缝中的杂质,尽可能根据燃气管道焊缝处的化学成分,对焊缝组织的化学成分进行调节与改善,降低焊接缝结晶的偏析程度,提高焊接缝的抗热裂缝性能。焊接完成后,在收弧时将弧坑填满,大大降低弧坑裂缝的出现[2]。
  2.3 再热裂纹的控制措施
  再热裂纹的控制需要从焊接工序、焊接材料、预热等方面进行有效的控制,在焊接材料的选择上,尽可能选择敏感性较低的材料,焊接金属的高温强度应当偏低于燃气管道的高温强度,避免在高温状态下焊缝处的应力增加,造成再热裂纹的出现;在实际的焊接过程中,可通过提高焊接处的预热温度、焊接完成后延缓冷却温度的处理方式,让焊接缝平稳的度过温度变化时期,增加焊接缝与燃气管道的适应性,减小温度变化时焊接缝的应力影响,严格按照焊接工序对焊接处的进行处理,把握焊接缝后期处理的完善性。
  2.4 层状撕裂裂纹的控制措施
  长输燃气管道焊接处的层状撕裂裂纹的控制,需要在金属冶炼的过程中,尽可能的降低金属中夹杂的物质,对该类物质的数量与分布实施有效的控制,与此同时,还应当对焊接接头处进行合理的设计与改良,使得焊接接头处的应变力得到有效的降低。
  3 结束语
  长输天然气管道焊接裂纹中冷、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂裂纹等不同的焊接裂纹具有不同成因,而各类裂缝在焊接施工之前、焊接施工过程中、焊接完成后等各个阶段具有较为明确的控制措施,通过焊接工艺水平的不断提高,长输天然气管道焊接裂纹控制的有效性将不断提升。
  参考文献:
  [1]温泉嵩.长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制分析[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(17):40-41.
  [2]桑爱春.长输天然气管道焊接裂纹成因及其控制分析[J].低碳世界,2017(33):63-64.
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