浅谈长输管道焊接施工中裂纹的控制措施

摘 要：当前，随着我国社会和经济的快速发展，人口不断增加，我国社会对能源的需求逐步增大，然而实际上我国的能源资源十分有限且分布不均，管道作为能源运输的主要载体，管道安全已成为十分重要的问题。近年来，我国长输管道在实际运用过程当中出现了诸多的问题，其中焊接裂纹是常见且影响深重的问题之一。本文对影响长输管道焊接裂纹的因素进行了探讨，并对防止管道焊接裂纹提出了相应的对策。

关键词：长输管道；焊接缺陷；裂纹；控制措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.104

社会经济的发展使得人们越来越依赖天然气资源，因此，就需要加强天然气的管道建设。为了让天然气输送得到更多的保障，就应该提高管道施工质量，而在管道施工中，焊接质量又是一项重要技术工艺，焊接质量的好坏直接决定管道的安全与否，所以，应该加强对天然气施工焊接的质量控制，从而提高天然气施工的整体质量。

1 长输管道施工的焊接裂纹及影响因素分析

长输管道焊接中的裂纹主要由焊接工艺、组对或受环境影响导致根焊道温度变化不满足焊接质量要求而产生的焊接缝隙或裂开隐患。天然气长输管道焊接裂纹主要包括热裂纹、冷裂纹、再热裂纹以及层状撕裂。天然气长输管道中较常见的为热裂纹和冷裂纹，其主要影响的因素如下：

1.1 焊接方法的影响

长输管道中较为常用的焊接方法是手工下向焊和自动、半自动焊接等，焊接工艺和质量是决定管道焊缝裂纹的首要因素。其中，手工下向焊工艺具有劳动强度低，效率较高，焊接质量也较好的优点，但也存在受焊接环境和操作者的实际操作技能水平限制等缺点，焊口质量难以达到预期目标而产生裂纹；自保护半自动焊工艺具连续送丝、不用保护气体、抗风能力较强、焊工易操作等优点，但也存在着不能进行根焊，盖面焊焊层中容易产生气孔等问题.综合来看，在条件允许的情况下采用半自动和自动焊接可以有效减少因焊接能量不均、温度不稳定而带来的焊口热影响区晶间组织粗大不均而带来的焊接裂纹。

1.2 外界环境对焊接质量的影响

（1）流动性施工的影响。施工作业点随着施工进度不断迁移，焊接作业于是也就处于一个流动的状态，这与工厂的生产相比，它增加了施工管理难度，对于质量管理，安全管理等方面的问题产生一些困难。

（2）地形的影響。多种地形对于管道管道组对施工场地布置等影响较大，对于管道焊接中的应力和焊后热处理带来一定影响。

2 天然气长输管道焊接裂纹防范对策

2.1 长输管道热裂纹的控制措施

热裂纹是焊缝和热影响区内的金属冷却，在高温间隔期内产生裂纹，它是一种不允许存在的最危险的焊接缺陷。因此，需要采取的避免热裂纹的措施主要有：调整焊缝金属的化学成分，以改善焊缝金相组织，细化晶粒，并提高塑性以减小或分散偏析程度；可以采用碱性焊接材料，降低焊缝中杂质的含量，改善偏析程度；合理选择焊接工艺参数，适当提高焊缝成形系数。当断弧时，采用了与母材材质相同的引出板或逐渐熄弧，并填满弧坑的措施，这样可以避免了在弧坑处产生热裂纹。

2.2 长输管道冷裂纹的控制措施

焊接接头冷却后产生的裂纹称为冷裂纹，其较为常见且具有很大的危害性。防止焊接冷裂纹的控制措施：清除焊前焊件的油污以及水分，以减少焊缝中扩散氢含量；可以选择低氢焊条，在烘烤说明书的规定下严格按照说明使用；选择合理的焊接工艺参数和热输入，减少小焊缝的淬硬倾向；对于淬硬倾向高的钢材，需要在焊前进行预热，焊后及时进行热处理，这样以改善接头的组织和性能；采取减小焊接应力的各种工艺措施。

2.3 优化长输天然气管道焊接工艺

（1）优选焊接中的工艺参数。对于天然气长输管道焊接裂纹的控制，应在焊接工艺性能评定基础上制定统一管道焊接工艺，对影响焊口裂纹的关键因素如焊前准备、管口净化、组对、焊材、熔深、熔宽、坡口等进行严格控制，减少因焊口晶体组织和应力产生焊接裂纹。

（2）优化焊接技术。在长输管道焊接中，环境及焊接操作供需都会影响焊接质量，导致焊接裂纹的发生。针对风力较大恶劣自然环境地区焊接中，需要在焊接中，应用药芯焊丝焊接，半自动下向焊接管道；在焊接过程中适当提高手工焊条的烘干温度及制定细致的防风保温措施，减少氢含量聚集产生裂纹隐患。

（3）加强焊接管理。对于长输管道焊接，减少焊接裂纹的因素，加强对焊接人员的管理，首先焊工要持证上岗，可以熟练操作焊接机，而且还掌握了焊接要点，需要焊接人员必须具有高度的责任感，焊接管道和配件的每一步都可以根据仔细操作的要求，以确保长输管道接口的焊接获得合格的标准。

（4）选择合理的焊接顺序。焊前注意管口预热，控制打底焊与第二道焊接的时间，减少热影响区晶体不均；在焊接工艺规范的范围内，选择较大焊接线能量来减缓焊缝的冷却速度，有利于氢的扩散。

（5）通过焊接预热减少焊接接头缺陷。对于焊接来说，它一旦出现问题，那么对整个管道的焊接质量而言，都会造成很大的影响，在对焊接质量的评定当中，其中最重要的就是对接头的质量评定。对焊接接头的质量进行评定，不仅对它缺陷的性质、大小和危害程度进行观察，还要根据相关的标准规范来进行，要保证焊接接头不存在裂纹，对于天然气管道的正常运行来说，这也是非常关键的一步。经过实践发现，为了避免产生裂缝，使用低氢焊条会取得很好的效果，这是一种非常有效的方式，这也是对焊接接头存在原因不断分析的结果，但是因为这种方法对焊接的要求很高，所以也没有得到普遍应用。因此，本文建议对焊接接头进行预热处理，但是在对焊接接头进行预热时，也应该根据相关的规范标准来进行，一般来说，温度应该要高于50℃，这样才不会产生裂缝。

（6）为确保管道准确对口，应该使用对口器。对于焊接质量来说，它还与管道对口有着十分重要的关系，因此，为了确保管道准确对口，应该使用到对口器，对口器不仅能准确对口，而且还能保证对口周围均匀受力，从而避免对口发生错边，严密均匀的对口就能够让焊接质量有所保证。

（7）强化焊接过程的监督。施工单位要严格按照设计要求和图纸进行施工，监理单位也要尽职尽责对施工单位进行监督与管理。假如在施工过程中出现了预期之外的问题，需要对图纸进行更改，那么就需要结合设计单位联合对图纸进行变更并请主管部门进行审核，主管部门同意之后才能够继续继续进行施工。

（8）设立专职的焊接安全人员。在长输管道每次带气焊接作业时，都必须有一名专职的安全员。安全员要做好现场勘察，检查所开挖的工作坑是否满足施工要求，若工作坑达不到要求时，要立即整改；安全员还要划定晚间作业处的安全范围，确定警戒线的设置位置；同时要以书面形式通知当地公安消防部门和燃气供气管理部门，告知燃气管道带气碰口接驳作业的具体时间和具体位置；安全员还要在工作前必须检查安全用品是否齐全，是否可靠；在作用现场必须针对本次工作做安全技术交底。另外，安全工作人员还要加强对安全标志的设立以及管理，在市政管道容易发生危险的地方设立警示标志，提升其他施工人员禁止在此进行作业。

（9）强化管道焊接过程中的质量管理，落实责任制。在实际焊接工作中，施工企业还要加强对管道焊接过程中的监督与管理，确保工作人员严格按照企业的相关管理制度开展工作。实际工作中，企业要将责任落实到每一个员工身上，并且可以适度的增加奖励与惩罚的力度，以便于消除员工的消极怠工心理，促使其團结一致、克服工作难点，从而保证在工期内完成建设目标。另外，还要提升施工人员的专业素养。①施工人员是工程的直接执行者，他们的专业技能水平对工程质量有很大的影响。所以，企业要加强对员工培训的次数与力度，并使施工人员能够在施工工作中对学到的知识进行实践，提升其专业技能、沟通能力以及协调组织能力。②企业要健全人才培育和印记机制。企业的成功最终是企业用人的成功，所以建筑企业要不断地向企业中引入高素质高水平的专业人才，提升企业管理队伍的整体素养，促进工程项目管理水平的增长。

（10）制定并健全应急措施。鉴于长输管道的特性，设立应急措施来作为保证长输管道管道焊接安全的补充措施是非常必要的，应急处置的目的是最大限度的减少人员和财产的损失，提升市政燃气管道焊接作业的安全性。

3 结束语

长距离输送管道是国家能源安全的重要保证，在大范围的地区，高压输送介质压力大，可燃性高，一旦泄漏可能会造成巨大的灾难性后果。因此，保证长输管道施工中裂缝的安全技术质量和控制措施是一项长期而艰巨的任务。随着焊接技术的迅速发展，研究人员应进一步研究新的焊接技术，以保证焊接质量的进一步提高，保证天然气管道的正常运行。

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作者简介：赵广军（1968-），男，吉林延吉人，大专，专项工程师，高级技师，研究方向：管道施工焊接技术研究。