热网管道在冬季焊接产生冷裂纹的原因及控制措施.pdfVIP

2011年 管 道 技 术 设 各 2011 第 1期 Pipeline Technique Equipment No．1 热网管道在冬季焊接产生冷裂纹的原因及控制措施 刘亚征 ，徐 志滨 ，王建新 (1．石家庄华电裕华供热有限公司，河北石家庄 050022；2．河北金润热力燃气工程设计咨询有限公司，河北石家庄 050031) 摘要：随着城镇化集中供热的普及，冬季外部热网管道施工的情况越来越多，出现了一些因低温环 境焊接引起的泄漏事故，因此研究低温环境下管道的焊接是非常必要的。详细分析了低温环境下热网 管道焊接产生冷裂纹的各种因素，并从施工规范的执行、预热温度的控制、层间温度的控制、焊后保温 等方面采取 了质量控制措施，从而防止了焊接冷裂纹的产生，保证了低温环境下的焊接质量。 关键词：热网管道；低温焊接；冷裂纹；应力；含氢量；温度 中图分类号：TU995 文献标识码 ：B 文章编号 ：1004—9614(2011)01—0056—02 1 泄漏事故 (1)焊趾裂纹。裂纹起源于母材与焊缝交界的焊 某供热公司的DN1200高温热网管道在冬季施 趾处，并有明显应力集 中的部位(如咬肉处)。裂纹从 工，并随之输送高温热水开始供热，到第二年的供暖 表面出发，往厚度 的纵深方 向扩展，止于近缝区粗 晶 期结束前出现泄漏，管道布置及泄漏位置见图1。 部分的边缘，一般沿纵向发展。 ． 26．41tl 1 1236rtl ‘ (2)根部裂纹。裂纹起源于坡 口的根部间隙处， 波纹补偿器I DN 视应力集中源 的位置与母材及焊接金属的强度水平 固定支架 、焊缝裂纹位置 的不 同，裂纹可 以起源于母材 的近缝 区金属，在近缝 区中大体平行于熔合线扩展，或再进入焊缝金属 中， 图1 管道平面图 也可以起源于焊缝金属的根部，在焊缝中扩展。 经解剖及切 口断面分析为全位置焊缝边缘的局 (3)焊道下裂纹。裂纹产生在靠近焊道之下的热 部渗透裂纹，裂纹沿管道径向方向扩展并贯通造成泄 影响区内部，距熔合线 0．1～0．2mm处，该处常常是 漏。该管道规格为 ~b1220×14，材质为20钢，介质为 粗大马氏体组织。裂纹走向大体与熔合线平行，一般 150cIc高温热水，工作压力 1．57MPa，试验压力为2．0 MPa，无损检测采用 X光射线，检测结果符合 JB／ 不显露于焊缝表面。 T4730．2—2005规定的Ⅲ级 。 3 原因分析 2 裂纹类型 从现场焊 口裂纹来看，该管道的裂纹明显属于焊 裂纹包括热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂和 趾裂纹 。 应力腐蚀裂纹。焊接接头冷却到较低温度下产生的 生产实践与理论研究证 明：钢材的淬硬倾 向、焊 焊接裂纹统称冷裂纹。它是焊接中、高碳钢，低合金 接接头中的氢含量及其分布、焊接接头的拘束应力状 高强钢、某些超高强钢、工具钢、钛合金及铸铁等材料 态是形成延迟裂纹的三大要素。这三大要素共同作 易出现的一种工艺缺陷。冷裂纹可以在焊后立即出 用达到一定程度时，在焊接接头上就形成了冷裂