长输油气管道焊接裂纹成因分析与对策探讨

张坤

摘  要： 油气被长输油气管道输送到千家万户，从某种程度上来说，管道的整体质量关系着油气运输的安全性和稳定性，但受不可控因素影响，油 气管道在运行过程中容易出现各种各样的问题，这就要求我们在管道焊接过程中，要做好每个施工环节的对接工作，提高管道焊接质量，保障管道运行 的稳定性。本文主要说明了长输油气管道焊接裂纹的成因，同时也分析了长输油气管道焊接裂纹的控制措施。

关键词： 长输油气;管道焊接裂纹;成因;控制措施

引言

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

1 长输油气管道焊接裂纹的发生原因

1.1  冷裂纹的成因

在长输油气管道中，通常管道热影响区和融合线位置，经常会出现 冷裂纹在多层焊接中，焊缝位置经常会出现冷裂纹当使用多层焊接的方式 时，在焊缝中容易出现冷裂纹。在焊接接头淬硬组织的作用下，使其性能 发生脆化，氢分子会集中聚在焊接缺陷处，导致出现冷裂纹。从整体的角 度出发，冷裂纹可以分为纵向冷裂纹和横向冷裂纹。从细观的角度出发， 分别有穿晶型冷裂纹、晶间型冷裂纹和两者混合型冷裂纹。如果在管道的 焊接工作结束之后，没有马上出现冷裂纹，人们一般将这样的裂纹归纳为 延迟裂纹，延迟裂纹具有较大的危害性[1]。

1.2  热裂纹的成因

由于焊接金属在长输油气管道中凝固的过程中，当温度偏高时会存 在热裂纹，从本质上而言，这种裂纹的存在属于晶间断裂。导致这种裂缝 存在的主要原因是，在均匀加热的情况下，或者受到冷却方法的影响，将 会使得热应力在熔池结晶中发生作用，因此，在不一样的结晶时间之内， 会有不同的结晶杂质的存在。这种现象主要表现在，先结晶的金属纯度较 高，但是后结晶的金属纯度较低，同时后结晶的金属伴随有大量杂质的产 生。由于杂质具有集聚的特点，因此会存在很多的低熔点共晶物熔池金属 结晶会作用于低熔点共晶物，因此会产生“晶界薄膜”，导致薄弱地带出 现，从而引发热裂纹。

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。油气管道在 运输油气的过程中，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]。

1.4  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置于各个层 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狀 撕裂裂纹，更好地对裂缝进行控制，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 长输油气管道焊接工艺的优化措施

2.1  优化焊接技术

在长输油气管道的具体焊接工作中，要综合考虑气候环境因素对焊接 工作质量的干扰，例如：风因素的干扰、湿地因素的干扰等等，从而实现 控制管道焊接中裂纹的目的，所以如果在自然环境不理想的区域进行天然 管道的焊接工作，例如：风力比较明显等等，此时要使用具备药芯的焊丝 完成管道的焊接工作，同时要在半自动下向方法的帮助下，进行管道焊接 施工，因为该焊接方式具有较好的抗风功能，因而在具体施工的过程中使 用的频率也比较高。在具体的管道焊接工作中，要严格地控制焊接始端和 焊接终端的焊接质量，如果在焊接始端使用的是后退引弧的方法，则要在终端将填充弧坑，从而有效地控制焊接裂纹的出现[3]。

2.2  对各焊接裂纹区分控制

为了对焊接裂纹进行有效的区分以及控制，首先，就需要根据产生裂 纹的条件，采取如下的措施：①通过使用碱性的焊条，来使得管内氢分子 的含量降低，从而有效提升管道的塑性。②使用规范的工艺方法，加强对 焊接之后的热处理以及分散焊接的应力程度。③在进行管道焊接之前，需 要进行预热处理，焊接完成之后，需要进行缓冷操作，与此同时，还应该 保障焊接材料的干燥性。④确保焊接接头处没有杂质存在，在完成焊接之 后，需要将氢分子消除。其次，对于形成焊接裂缝的原因，可以进行以下 操作：①合理使用焊接顺序，使用碱性的焊剂，来有效控制焊缝中存在的 杂质的含量。②增强焊缝形状的系数，以免裂缝在中心线处存在，对管道 中存在的碳、磷以及硫的含量进行有效地控制。除此之外，为了有效地控 制再热裂纹，就需要使用具有较低温度敏感性的材料，通过科学合理的使 用焊接顺序，来有效控制焊接应力以及焊接预热温度。最后，要对层状的 撕裂裂纹进行有效地控制，同时还需要注意在对金属进行冶炼的过程中， 要控制好金属中杂质的含量，并且改进管道接头处的设计[4]。

2.3  加强焊接管理

在长输油气管道的具体焊接过程中，要严格地控制会引发焊接裂纹出 现的因素，将焊工人员的管理工作落实到位，要保证每一位焊工都是持证 上岗，确保每一位焊工充分的认识和掌握焊机的操作方法，确保每一位焊 工要熟练地理解焊接中的关键技术，从而在整体上为管道焊接的质量提供 保障。此外，要保证焊工人员具有较强的责任意识，保证每一位焊工要按 照有关的施工规范和标准，完成每一件管材和管件的焊接工作，从而实现 严格的控制长输油气管道焊接裂纹的目的。

2.4  其他保障措施

为了实现对长输管道质量的保障，就需要做好如下方面的工作： （ 1 ）应该使用焊条进行焊接打底施工作业，对于其他覆盖面处的焊条应 用情况，可以通过使用碱性焊条进行焊接。如此一来，便能够有效地控制 焊接过程中氢分子的存在。（ 2 ）在同一焊缝位置处，焊接次数不能超过 两次。除此之外，在对焊缝进行焊接时，需要使用连续焊接的方法。

结束语： 管道运输是目前油气运输的最佳方式。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，在油气 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，以确保油气管道的正常使用，并有效降低油气输送风险，通 过长距离油气管道将油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。因此要充分地认识和了解焊接裂纹出现的 原因，在此基础上，采取有效的控制措施，从而有效地防止焊接裂纹的出现，全方位地保障长输油气管道的焊接质量。

参考文献：

[1] 刘兆营 . 长输油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]王帮华.长输油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.

[ 3 ] 郜鑫 . 浅析长输油气管道焊接裂纹成因及控制措施 [ J] .商品与质 量，2018，000（001）：25，37.

[4]陈星宇.长输油气管道焊接裂纹成因及其控制概述[J].百科论坛电子杂 志，2019，000（003）：276.

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