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        長輸天然氣管道焊接裂紋成因及其控制分析

        2021-12-31 09:06:06
        全面腐蝕控制 2021年1期
        關(guān)鍵詞:長輸雜質(zhì)成因

        (大慶油田工程建設(shè)有限責(zé)任公司油建公司,黑龍江 大慶 163000)

        0 引言

        天然氣在使用過程中,受外界因素影響,會出現(xiàn)一定的問題,管道作為運輸天然氣的主要介質(zhì),我們要最大程度上保障管道運行的穩(wěn)定性,提高管道焊接質(zhì)量。

        1 長輸天然氣管道焊接裂紋成因

        1.1 冷裂紋的成因

        長輸天然氣管道焊接裂紋類型較為多樣化[1],冷裂紋就是其中一種,冷裂紋主要出現(xiàn)在多層焊接的位置,多層焊接對管道溫度的要求比較高,如果沒有控制好管道的溫度變化,管道就會出現(xiàn)一定程度上的損壞。在管道焊接的時候,焊接接頭的部位容易受到影響,在淬硬組織的作用下,管道性能會發(fā)生一定的變化,管道內(nèi)部的氫分子會集中到管道受損處,經(jīng)過一段反應(yīng)時間后,會在管道受損處形成冷裂紋。冷裂紋可以分為好幾種,有穿晶型冷裂紋、晶間型冷裂紋、混合性冷裂紋等,這些裂紋對管道運行穩(wěn)定性的影響比較大。

        1.2 熱裂紋的成因

        天然氣管道在焊接過程中,在高溫的影響下,焊縫金屬在凝固期間,如果管道溫度過高,就容易出現(xiàn)熱裂紋,從本質(zhì)上來說,熱裂紋屬于晶間斷裂。熱裂紋的形成原因為:管道焊接過程中,管道受熱不均勻,或者在冷卻狀態(tài)下,凝固期間的拉應(yīng)力超出了標(biāo)準(zhǔn)范圍,使得結(jié)晶出現(xiàn)一定的雜質(zhì)。這主要體現(xiàn)在結(jié)晶凝固的時間段,先結(jié)晶的金屬具有較高的純度,而后結(jié)晶的金屬其純度比較低,因為純度低,所以雜質(zhì)含量比較多,當(dāng)結(jié)晶雜質(zhì)含量積累到一定程度,就會出現(xiàn)“晶界薄膜”,在表層形成一個薄弱地帶,然后生成熱裂紋。

        1.3 再熱裂紋和層狀撕裂裂紋的成因

        管道焊接完成后,受外界因素影響,比如高溫因素,管道可能會出現(xiàn)再熱裂紋,再熱裂紋的出現(xiàn)與高溫應(yīng)力松弛有一定的關(guān)系,當(dāng)然,與管道材質(zhì)也有一定的聯(lián)系,如果管道鋼材和焊縫中的合金元素超過了一定標(biāo)準(zhǔn),管道應(yīng)力就會過大,在高溫影響下,就會形成再熱裂紋。天然氣管道在運輸天然氣的過程中,或多或少都會存在一些雜質(zhì),而管道中的雜質(zhì)呈一個分層的狀態(tài),所以在對管道焊接的時候,會產(chǎn)生一定的應(yīng)力,這部分應(yīng)力作用于管道垂直方向,逐漸形成階梯狀裂紋。

        2 長輸天然氣管道焊接裂紋的控制對策

        2.1 冷裂紋的控制措施

        冷裂紋一般是在管道低溫狀態(tài)下才會產(chǎn)生[2],一般出現(xiàn)在管道焊縫位置,針對于冷裂紋的形成特點,我們在對冷裂紋采取控制措施的時候,要注意每個操作環(huán)節(jié)。焊接過程中一定要選擇合適的焊條,可以利用堿性的焊條減低管道焊縫處的氫含量,氫含量的減少,可以有效提高管道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。還有就是要規(guī)范焊接工藝程序,落實每個焊接工作,具體應(yīng)表現(xiàn)為:在管道焊接完成后,我們才能進行熱處理工作,有效控制管道應(yīng)力的變化范圍,防止管道應(yīng)力過于集中;管道焊接完成后,我們需要降低管道冷卻速度,做好管道前期預(yù)熱工作;在管道焊接過程中,有效控制氫氣含量,規(guī)避冷裂紋的出現(xiàn)。

        2.2 熱裂紋的控制措施

        針對于熱裂紋的控制,我們首先要做好焊接材料質(zhì)量的檢驗工作,確保材料質(zhì)量符合焊接標(biāo)準(zhǔn),焊接材質(zhì)中應(yīng)避免含有硫等物質(zhì)。采取合適的措施降低天然氣管道中的鋼材的含碳量,鋼材中的含碳量過高,會影響管道整體的穩(wěn)定性。焊接過程中,需控制好管道焊縫數(shù)量,可以適當(dāng)增加天然氣管道的焊縫形狀系數(shù)。

        2.3 再熱裂紋和層狀撕裂裂紋的控制措施

        再熱裂紋的出現(xiàn)主要是因為高溫因素影響,所以我們可以選擇合適的管道,保證管道材料具有較高的抗熱性,能夠抵御一定的高溫。合理控制管道焊接過程中的應(yīng)力變化,在此基礎(chǔ)上,做好對管道初始階段的控制工作。針對于層狀撕裂裂紋的控制,我們要嚴格監(jiān)督管道焊接的每一個環(huán)節(jié),保證管道焊接的質(zhì)量,采用合適的措施控制管道焊接中的雜物含量,避免管道因為雜物的出現(xiàn)而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

        3 結(jié)語

        天然氣管道是運輸天然氣的主要介質(zhì),我們要采取有效的措施提高管道質(zhì)量,在管道焊接過程中,針對于不同的焊接裂紋成因我們要采取合適的措施進行解決,避免管道出現(xiàn)裂紋,最大程度上保證管道運輸?shù)姆€(wěn)定性。

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