天然气长输管道焊接裂纹及防范对策研究

时间:2022-07-27 09:01:23

天然气长输管道焊接裂纹及防范对策研究

摘 要:主要深入分析天然气长输管道焊接裂纹特征以及产生原因的基础上,就如何防范天然气长输管道焊接裂纹的产生提出了几点建设性意见,以期对提高天然气长输管道焊接质量、确保天然气传输、使用的安全性有所裨益。

关键词:天然气长输管道;焊接;裂纹;防范

中图分类号:TB

文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2013)14-0182-01

1 天然气长输管道焊接常见裂纹类型

目前,我国天然气运输管道主要是钢管,有热轧无缝钢管、螺旋缝钢管以及直缝钢管之分,其中属螺旋缝埋弧焊钢管使用居多,广泛的应用于我国天然气工业。然而,通过对天然气长输管道所用的钢管材料进行分析,就会发现这些材料无论是塑性,还是韧性亦或者抗腐蚀性都很低,再加上焊接施工过程中组对不精细、焊接工艺欠佳等原因,使得焊口质量难以到达到理想的标准,不能充分发挥其应有的价值。此外,天然气长输管道在运输天然气的过程中,常常会受到外力作用,在这种情况下,如果管道焊接处稍有瑕疵,再加上外力过大,很容易引发裂纹。而天然气长输管道焊接裂纹比较常见的类型主要有焊接热裂纹、焊接冷裂纹、再热裂纹以及层状撕裂裂纹等。管道焊接施工人员应积极采取有效措施,提高管道焊接质量,防范管道裂纹的出现,提高天然气传输、使用过程的安全性与稳定性。

2 天然气长输管道焊接裂纹防范对策

2.1 焊前准备及管口净化

管道焊接前的准备工作主要包括分析、检验管材材质,接头的选形与组队,以及对施焊处的清理、预热。只有严格依照相关标准、规范,做好焊前一系列准备工作,才能提高管道焊接质量,大大降低焊接裂纹的产生率。此外,在正式开始管道焊接工作之前,还应做好施焊处的净化工作。净化范围主要是管道施焊处两侧各五十毫米范围内,净化对象是该范围内表面的油污、铁锈、水分、泥沙、气割后的熔渣、氧化皮等杂物。

2.2 焊条的选用及相关处理

纵观国际天然气长输管道焊接发展趋势,纤维素型焊条以及碱性焊条的越来越广泛的被用于天然气长输管道焊接工作中。有些国家在长输管道焊接过程中,从打底焊道盖面焊道都是采用的纤维素型焊条,而有的国家在长输管道焊接过程中,只是在焊接打底焊以及热焊道时使用纤维素型焊条,而在其他焊道及盖面的焊接过程中采用碱性焊条。实践证明,在这两种焊接方式中,后者优于前者,其可以进一步提高焊接接头的质量。

焊条中之所以会混进氢,主要原因就是焊条中存在水分,而焊缝中熔敷金属所含的氢,则是造成长输管道裂纹的最主要原因。适当的将碱性低氢型焊条的烘干温度提高,可以有效减少焊缝中氢的含量,进而降低长输管道的裂纹率。如果采用的是焊条电弧焊时,那么焊条烘干温度设为四百至四百二十度为最佳,烘干时间两小时为宜,在烘干过程中,应将升温速度控制在每小时一百度左右。之后,将焊条放置一百五十度的恒温箱内待用。焊接人员最好将焊条储存至保温焊条筒中,且使用过程中做好防潮工作。每次使用时,从焊条筒中取出两根焊条,如果这两根焊条在两小时内未用完,还要重复上述烘干工作,但焊条的烘干不能超过两次。

2.3 选用合理的焊接顺序

选用合理的焊接顺序在一定程度上可以减少焊接应力,避免焊接变形,从而大大减少管道裂纹现象的出现。管道下向焊比较适合的焊接方式是流水作业式,由两名焊工同时向同一焊道施焊,焊接顺序为由管道的上焊口向下施焊,直至焊口的底部。采用这种焊接顺序对管道施焊时,应妥善处理好焊口上下部位的连接问题。一旦管道的直径超过了七百一十一毫米,那么同一焊道就需要三名焊接工人同时施工,焊接顺序既要满足焊接对称性的要求,也要符合焊接平衡性的要求。焊接时应将电流大小控制好,不宜过大,且顶弧焊接的效果比较好,应优先考虑。在对最后一层施焊时,一定要使焊缝足够饱满,且焊缝余高控制在合理的高度内,不宜过大。

2.4 管口预热

国产管道用钢的焊接性受许多因素的影响,其中较为重要的影响因素为管道用钢的材质、壁厚以及周围环境的温度。当上述因素发生变化时,管道用钢的焊接性也就发生变化。因此,为了保证管道安装质量,应对焊缝接头进行焊前预热。焊前预热是至关重要的一个环节,必须引起焊工的高度重视。预热时,首先将预热的火焰对准坡口的中心。预热过程中,火焰不宜过大,当预热达到规定的温度后方可开始正式的焊接工作。焊接过程中,应使火焰时刻保持小火燃烧的状态,不能熄灭。在施焊过程中,如果发现预热的温度低于规定的标准温度,应随时加热。如果预热或者焊接工作发生在冬季,则应严格按照Q/GDGJ0002-91规定的标准进行预热,管道的层间温度应高于预热温度。打底焊道焊接完成后,应迅速进行热焊道焊接,且二者间隔应控制在五分钟以内,这样才能大大降低焊接裂纹发生率。

3 结语

除了上述防范对策外,还有其他的防范对策,例如注意焊缝始端和终端的质量,如果焊缝始端采用后退引弧法,那么终端必须填满弧坑,多层焊的情况下,应将层接接头错开;在拆除工具、卡具时要格外小心,避免伤及管道,拆除后,应及时将其打磨平滑,并采用磁粉探伤或者渗透探伤方式进行检查等等。总之,焊接人员在管道施焊安装过程中,应充分了解其特征,有针对性的采取相应的技术措施,将管道焊接裂纹率控制在最低,从而确保天然气运输以及使用的安全。

参考文献

[1]石宇熙.天然气管道安装与防腐技术[J].焊管,2001,(06):07.

[2]苏欣,袁宗明,范小霞,晏子.管道焊接工艺方法综述[J].管道技术与设备,2005,(06):35.

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