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摘要：笔者从实际出发对施工过程中的各质量环节控制要素进行讨论，并结合实际施工经验进行了总结。
关键词 :天然气管道；焊接裂纹；控制
中图分类号：TE文献标识码： A
裂纹是焊接中危害性最大的一种缺陷由于其均有延伸性在焊道存在内应力的情况下裂纹会一直延伸扩展直至焊道破坏为止. 因此在长输管道的施工中裂纹缺陷是不允许存在的通常也不允许返修必须割口重焊, 裂纹的形式也比较多样在焊道及热影响区也都可能出现.有的还有一定潜伏期，有的则产生于焊后的再次加热过程中， 焊接裂纹，可以有不同的分类方法 按照裂纹的形成的条件，可以分为热裂纹、 冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。
1.1热裂纹
结晶裂纹是比较常见的一种热裂纹一般是在焊缝凝固过程中所形成 结晶裂纹只存在于焊缝中多呈纵向或弧形分布在焊缝中心及两侧其主要产生原因是由于焊缝凝固时的先后时间顺序及组织成分不同 ，熔池先结晶的部分纯度较高后结晶的部分杂质和合金元素较多导致最后结晶的部分熔点低这些液相物质分散在晶粒表面在最后凝固时由于冷却收缩的拉力作用就在晶粒边界产生了裂纹。钢材及焊缝处得化学成分（主要是S、 P、 C、 Si 、Mn等的含量）是形成热裂纹倾向的主要因素一般焊接时把弧坑填满多增加熔敷金属就可解决。
1.2 冷裂纹
多发生在热影响区和熔合线处，多层焊时产生在焊缝上通常在焊后冷却过程中，马氏体转变点附近或200- 300℃. 以下的温度区间发生，主要受钢的淬硬倾向 焊接接头中的扩散氢含量和拘束应力的影响 热影响区中氢的浓度足够高时，能是热影响区的马氏体进一步脆化，此时容易形成焊道下冷裂纹，氢的浓度稍低时，仅在有应力集中的部位出现 宏观来看冷裂纹有纵向的和横向（相对于焊缝）的，其微观走向有穿晶型晶间型，也有穿晶和晶间混合型的若裂纹未在焊后立即出现，又称延迟裂纹，其危害性更大 焊接过程中溶于焊缝金属内的氢向热影响区扩散偏聚，特别在容易启裂的三轴拉应力集中区富集，引起氢脆，即降低金属在启裂位置（或裂纹前端）的临界应力，当此处的局部应力超过此临界应力时，就造成开裂 这种裂纹的形成有明显的时间延迟的特征，其原因在于氢扩散富集需要时间（孕育期）产生此种裂纹的条件是存在着氢和对氢敏感的组织，同时又有较大的拘束应力，以及过热区 。
防止的措施
包括：降低焊缝中氢的含量，例如采用低氢焊条，严格烘干焊接材料等；合理的预热及后热；选用碳当量较低的原材料；减小拘束应力，避免应力集中。
1.3 再热裂纹
再热裂纹总是在焊后重新受到一定的较高温度时产生，一般发生在焊接接头的热影响区的融合线附近的粗晶中起始点是焊接接头表面的焊趾部位等应力集中处，在粗晶区发展至热影响区的细晶区停止裂纹有明显的曲折与分叉它的产生原因与高温应力松弛（应力高处变形超过金属变形能力时易产生）及合金碳化物所处状态（片状条状碳化物析出晶界不利）有关它主要受钢材与焊缝中的合金元素及焊接残余应力的影响 如:Cr、 |Mo、 V、 N b、Ti等元素，均会增加钢的在热裂纹敏感性为了防止这种裂纹的产生，首选在设计时要选择再热裂纹敏感性低的材料，其次从工艺上要尽量减少近缝区的内应力和应力集中问题。
1.4 层状撕裂裂纹
此裂纹系低温开裂均产生于热影响区内，其原因是主要是扎制钢板（用于焊制管道）或拔制钢管中存在硫化物氢化物和硅酸盐等非金属夹杂物，其中尤以硫化物的作用为主，这些夹杂物在轧制过程中被延展成片状，分布在钢板或钢管表面平行的各层中，其平行能力极差，使金属在厚度方向的力学性能，特别是断面收缩率严重下降，在垂直于厚度方向的焊接应力作用下，该夹杂处首选开裂并扩展，夹杂物会影响氢从钢中的析出，使层状撕裂倾向加剧 要控制这种缺陷，主要应在冶金过程中严格控制夹杂物的数量和分布 另外，改进接头设计和焊接工艺，也有一定的作用。
2长输管道焊接裂纹控制若干对策
2.1 组对质量的影响
组对参数主要包括：错边量对口间隙坡口角度等（1）错边量主要是由管口不规则（椭圆度）和壁厚差引起的错边必然造成焊缝处截面突变和焊缝根部的应力集中（2）对口间隙的大小直接影响到根焊内部成型焊接效率以及焊接材料的消耗等对口间隙过小，必然造成填充金属不易穿透和背部成型不良，从而产生应力集中，同时当对口间隙小时，为保证焊透必须增加电流吹力，这样容易造成在正面焊道与母材的熔合线处产生沟槽，引起应力集中并伴有夹渣等缺陷，给清渣造成困难而层间杂质如不能在下道焊接时形成熔渣而浮出，就可能在应力集中的作用下形成裂纹源 若对口间隙过大，又不易施焊，浪费焊接材料，降低工效，也会造成烧穿等缺陷（尤其是5 -7點钟位置）所以应根据根焊焊条的直径确定对口间隙（一般为焊条直径的0.5- 0.8倍）（3）坡口角度的大小可影响母材的散热接头的应力分布等当坡口较小时，相当于增加根焊部分母材的厚度，增加了母材散热速率，不利于扩散氢的逸出，同时也不利于焊工观察熔池和操作 当坡口较大时，焊接应力会集中在焊接接头的熔合线部位，造成应力集中因此，管道焊接时一定控制好组对质量。另外还要做好焊接前的准备工作，包括管材材质分析与检验 接头选型与组对施焊处的清理和预热等，均应按目前国家有关标准，规范进行。 焊前应将施焊处两侧各50mm表面的油污铁锈水分泥沙气割后的熔渣氧化皮以及坡口内侧机加工毛刺等清除 具体要求按中国石油天然气总公司管道局企业标准Q/GDGJ0002- 91《管道全位置下向焊接操作规程》进行。
2.2 焊条的选用及处理
从目前国际上焊接管道的趋势上看，有的国家焊接打底焊道时采用纤维素型焊条，焊接其他焊道及盖面焊道时采用碱性焊条 实践证明，采用这种方案可使焊接，接头质量进一步提高焊条中的水分是焊缝中混进氢的主要因素，而焊缝中熔敷金属所含氢，又是造成管道裂纹的主要原因适当地提高碱性低氢型焊条的烘干温度，对降低焊缝中的氢含量，效果显著如手工电弧焊时， 焊工宜携保温焊条筒装用焊条，并在使用过程中注意防潮 。每次从焊条筒内拿出2根焊条，2h之内没有用完的焊条，则要重新烘干，但不能超过2次必要时对焊接环境的温度湿度和风速进行测量，也可搭设挡风棚.
2.3其他控制措施
（1）应注意焊接始端和终端的质量始端采用后退引弧法,终端须将弧坑填满多层焊的层接接头应错开（2）拆除工卡具时不得伤及管道 拆除后应打磨平滑, 并进行磁粉或渗透探伤检查（3）宜采用连续焊焊接每条焊缝, 不得随意中断, 如因故中断时,应根据工艺要求采用预热措施,以防止产生裂纹再进行焊接前,确认无裂纹后方可按原工艺要求继续施焊（4）焊接后宜立即对焊缝进行后热消氢处理,按要求保证加热温度与持温时间（5）焊缝处如出现气孔裂纹等缺陷,应磨去重焊但要严格控制返修补焊工艺（6）焊缝同一部位的焊补次数不宜超过两次,如超过, 焊补前应经单位技术总负责人批准, 并采取可靠的技术措施。
结束语
由于管道施工环境的复杂，裂纹作为一种最严重的缺陷，要想完全避免其产生，还需要进一步的努力，尤其要提高施焊人员的操作技能和责任心。
参考文献
[1]张麦秋.化工机械制造安装修理[M ].北京:化学工业出版社,2003
[2]冯兴圭.过程设备焊接[M ].北京:化学工业出版社,2003.
[3]张子荣,时炜.简明焊接材料选用手册[M ].北京:机械工业出版2004．
关键词 :天然气管道；焊接裂纹；控制
中图分类号：TE文献标识码： A
裂纹是焊接中危害性最大的一种缺陷由于其均有延伸性在焊道存在内应力的情况下裂纹会一直延伸扩展直至焊道破坏为止. 因此在长输管道的施工中裂纹缺陷是不允许存在的通常也不允许返修必须割口重焊, 裂纹的形式也比较多样在焊道及热影响区也都可能出现.有的还有一定潜伏期，有的则产生于焊后的再次加热过程中， 焊接裂纹，可以有不同的分类方法 按照裂纹的形成的条件，可以分为热裂纹、 冷裂纹、再热裂纹和层状撕裂等四类。
1.1热裂纹
结晶裂纹是比较常见的一种热裂纹一般是在焊缝凝固过程中所形成 结晶裂纹只存在于焊缝中多呈纵向或弧形分布在焊缝中心及两侧其主要产生原因是由于焊缝凝固时的先后时间顺序及组织成分不同 ，熔池先结晶的部分纯度较高后结晶的部分杂质和合金元素较多导致最后结晶的部分熔点低这些液相物质分散在晶粒表面在最后凝固时由于冷却收缩的拉力作用就在晶粒边界产生了裂纹。钢材及焊缝处得化学成分（主要是S、 P、 C、 Si 、Mn等的含量）是形成热裂纹倾向的主要因素一般焊接时把弧坑填满多增加熔敷金属就可解决。
1.2 冷裂纹
多发生在热影响区和熔合线处，多层焊时产生在焊缝上通常在焊后冷却过程中，马氏体转变点附近或200- 300℃. 以下的温度区间发生，主要受钢的淬硬倾向 焊接接头中的扩散氢含量和拘束应力的影响 热影响区中氢的浓度足够高时，能是热影响区的马氏体进一步脆化，此时容易形成焊道下冷裂纹，氢的浓度稍低时，仅在有应力集中的部位出现 宏观来看冷裂纹有纵向的和横向（相对于焊缝）的，其微观走向有穿晶型晶间型，也有穿晶和晶间混合型的若裂纹未在焊后立即出现，又称延迟裂纹，其危害性更大 焊接过程中溶于焊缝金属内的氢向热影响区扩散偏聚，特别在容易启裂的三轴拉应力集中区富集，引起氢脆，即降低金属在启裂位置（或裂纹前端）的临界应力，当此处的局部应力超过此临界应力时，就造成开裂 这种裂纹的形成有明显的时间延迟的特征，其原因在于氢扩散富集需要时间（孕育期）产生此种裂纹的条件是存在着氢和对氢敏感的组织，同时又有较大的拘束应力，以及过热区 。
防止的措施
包括：降低焊缝中氢的含量，例如采用低氢焊条，严格烘干焊接材料等；合理的预热及后热；选用碳当量较低的原材料；减小拘束应力，避免应力集中。
1.3 再热裂纹
再热裂纹总是在焊后重新受到一定的较高温度时产生，一般发生在焊接接头的热影响区的融合线附近的粗晶中起始点是焊接接头表面的焊趾部位等应力集中处，在粗晶区发展至热影响区的细晶区停止裂纹有明显的曲折与分叉它的产生原因与高温应力松弛（应力高处变形超过金属变形能力时易产生）及合金碳化物所处状态（片状条状碳化物析出晶界不利）有关它主要受钢材与焊缝中的合金元素及焊接残余应力的影响 如:Cr、 |Mo、 V、 N b、Ti等元素，均会增加钢的在热裂纹敏感性为了防止这种裂纹的产生，首选在设计时要选择再热裂纹敏感性低的材料，其次从工艺上要尽量减少近缝区的内应力和应力集中问题。
1.4 层状撕裂裂纹
此裂纹系低温开裂均产生于热影响区内，其原因是主要是扎制钢板（用于焊制管道）或拔制钢管中存在硫化物氢化物和硅酸盐等非金属夹杂物，其中尤以硫化物的作用为主，这些夹杂物在轧制过程中被延展成片状，分布在钢板或钢管表面平行的各层中，其平行能力极差，使金属在厚度方向的力学性能，特别是断面收缩率严重下降，在垂直于厚度方向的焊接应力作用下，该夹杂处首选开裂并扩展，夹杂物会影响氢从钢中的析出，使层状撕裂倾向加剧 要控制这种缺陷，主要应在冶金过程中严格控制夹杂物的数量和分布 另外，改进接头设计和焊接工艺，也有一定的作用。
2长输管道焊接裂纹控制若干对策
2.1 组对质量的影响
组对参数主要包括：错边量对口间隙坡口角度等（1）错边量主要是由管口不规则（椭圆度）和壁厚差引起的错边必然造成焊缝处截面突变和焊缝根部的应力集中（2）对口间隙的大小直接影响到根焊内部成型焊接效率以及焊接材料的消耗等对口间隙过小，必然造成填充金属不易穿透和背部成型不良，从而产生应力集中，同时当对口间隙小时，为保证焊透必须增加电流吹力，这样容易造成在正面焊道与母材的熔合线处产生沟槽，引起应力集中并伴有夹渣等缺陷，给清渣造成困难而层间杂质如不能在下道焊接时形成熔渣而浮出，就可能在应力集中的作用下形成裂纹源 若对口间隙过大，又不易施焊，浪费焊接材料，降低工效，也会造成烧穿等缺陷（尤其是5 -7點钟位置）所以应根据根焊焊条的直径确定对口间隙（一般为焊条直径的0.5- 0.8倍）（3）坡口角度的大小可影响母材的散热接头的应力分布等当坡口较小时，相当于增加根焊部分母材的厚度，增加了母材散热速率，不利于扩散氢的逸出，同时也不利于焊工观察熔池和操作 当坡口较大时，焊接应力会集中在焊接接头的熔合线部位，造成应力集中因此，管道焊接时一定控制好组对质量。另外还要做好焊接前的准备工作，包括管材材质分析与检验 接头选型与组对施焊处的清理和预热等，均应按目前国家有关标准，规范进行。 焊前应将施焊处两侧各50mm表面的油污铁锈水分泥沙气割后的熔渣氧化皮以及坡口内侧机加工毛刺等清除 具体要求按中国石油天然气总公司管道局企业标准Q/GDGJ0002- 91《管道全位置下向焊接操作规程》进行。
2.2 焊条的选用及处理
从目前国际上焊接管道的趋势上看，有的国家焊接打底焊道时采用纤维素型焊条，焊接其他焊道及盖面焊道时采用碱性焊条 实践证明，采用这种方案可使焊接，接头质量进一步提高焊条中的水分是焊缝中混进氢的主要因素，而焊缝中熔敷金属所含氢，又是造成管道裂纹的主要原因适当地提高碱性低氢型焊条的烘干温度，对降低焊缝中的氢含量，效果显著如手工电弧焊时， 焊工宜携保温焊条筒装用焊条，并在使用过程中注意防潮 。每次从焊条筒内拿出2根焊条，2h之内没有用完的焊条，则要重新烘干，但不能超过2次必要时对焊接环境的温度湿度和风速进行测量，也可搭设挡风棚.
2.3其他控制措施
（1）应注意焊接始端和终端的质量始端采用后退引弧法,终端须将弧坑填满多层焊的层接接头应错开（2）拆除工卡具时不得伤及管道 拆除后应打磨平滑, 并进行磁粉或渗透探伤检查（3）宜采用连续焊焊接每条焊缝, 不得随意中断, 如因故中断时,应根据工艺要求采用预热措施,以防止产生裂纹再进行焊接前,确认无裂纹后方可按原工艺要求继续施焊（4）焊接后宜立即对焊缝进行后热消氢处理,按要求保证加热温度与持温时间（5）焊缝处如出现气孔裂纹等缺陷,应磨去重焊但要严格控制返修补焊工艺（6）焊缝同一部位的焊补次数不宜超过两次,如超过, 焊补前应经单位技术总负责人批准, 并采取可靠的技术措施。
结束语
由于管道施工环境的复杂，裂纹作为一种最严重的缺陷，要想完全避免其产生，还需要进一步的努力，尤其要提高施焊人员的操作技能和责任心。
参考文献
[1]张麦秋.化工机械制造安装修理[M ].北京:化学工业出版社,2003
[2]冯兴圭.过程设备焊接[M ].北京:化学工业出版社,2003.
[3]张子荣,时炜.简明焊接材料选用手册[M ].北京:机械工业出版2004．