管道帶壓開孔焊縫中百分之五存在裂紋，3招教你怎么避免

帶壓開孔工程施工前的管件及管道焊接中，使用無損探傷可以發(fā)現(xiàn)管道及管件的焊縫內(nèi)存在的缺陷，但不能說明焊縫熱影響區(qū)的金屬的機(jī)械性能如何，因此有時(shí)對(duì)管道及管件的焊接接頭要作拉力、沖擊、彎曲等試驗(yàn)。這些試驗(yàn)由試驗(yàn)管件完成。所用試驗(yàn)管件最好與管道的縱縫一起焊成，以保證施工條件一致。然后將試驗(yàn)管件進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)。實(shí)際的帶壓開孔施工生產(chǎn)中，一般只對(duì)管道使用的新鋼種焊接接頭進(jìn)行這方面的試驗(yàn)。

使用無損探傷技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)管道帶壓開孔焊縫中的缺陷，并且制定詳細(xì)的規(guī)范來有效地避免這些缺陷的產(chǎn)生。前面已經(jīng)講過管道焊接的冷裂紋，下面重點(diǎn)對(duì)層狀撕裂、熱裂紋及再熱裂紋進(jìn)行分別講述：

1.層狀撕裂：大型厚壁管道結(jié)構(gòu)在焊接過程中會(huì)沿鋼板的厚度方向產(chǎn)生較大的Z向拉伸應(yīng)力，如果鋼中的較多的夾層，就會(huì)沿鋼板軋制方向出現(xiàn)一種臺(tái)階狀的裂紋，稱為層狀撕裂。

1.1產(chǎn)生原因：管道的金屬材料中含有較多的非金屬夾雜物，Z向拘束應(yīng)力大，熱影響區(qū)的脆化等。

1.2防止措施：在實(shí)施管道帶壓開孔前，要選用具有抗層狀撕裂能力的材質(zhì)管道及管件，在接頭設(shè)計(jì)和焊接施工中采取措施降低Z向應(yīng)力和應(yīng)力集中。

2．熱裂紋：管道的焊縫和熱影響區(qū)金屬冷卻到固相線附近的高溫區(qū)產(chǎn)生的焊接裂紋。沿奧氏體晶界開裂，裂紋多貫穿于管道焊縫表面，斷口被氧化，呈氧化色。常有結(jié)晶裂紋、液化裂紋、多邊化裂紋等。

熱裂紋是在焊縫金屬中由液態(tài)到固態(tài)的結(jié)晶過程中產(chǎn)生的，大多產(chǎn)生在焊縫金屬中。管道及管件表相觀察不出這種缺陷。其產(chǎn)生原因主要是焊縫中存在低熔點(diǎn)物質(zhì)（如FeS，熔點(diǎn)1193℃ ），它削弱了晶粒間的聯(lián)系，當(dāng)受到較大的焊接應(yīng)力作用時(shí)，就容易在晶粒之間引起破裂。焊件及焊條內(nèi)含S、Cu等雜質(zhì)多時(shí)，就容易產(chǎn)生熱裂紋。

熱裂紋有沿晶界分布的特征。當(dāng)裂紋貫穿表面與外界相通時(shí)，則具有明顯的氫化傾向。

2.1產(chǎn)生原因：

a.焊縫的化學(xué)元素的影響，主要是硫、磷的影響，易在鋼中形成低熔點(diǎn)共晶體，是一種脆硬組織，在應(yīng)力的作用下引起結(jié)晶裂紋。其中的硫、磷等雜質(zhì)可能來自管道本身，也有可能來自焊接材料焊條中，也有可能來自管道焊接接頭的表面。

b.凝固結(jié)晶組織形態(tài)也是形成熱裂紋的一種重要因素。晶粒越粗大，柱狀晶的方向越明顯，則產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的傾向就越大，也就是焊接線能量越大越易形成熱裂紋。

c.力學(xué)因素對(duì)熱裂紋的影響：焊件的剛性很大，工藝因素不當(dāng)，裝配工藝不當(dāng)以及焊接缺陷等都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中而加大焊縫的熱應(yīng)力，在結(jié)晶時(shí)形成熱裂紋。

2.2防止措施：

a.控制焊縫金屬的化學(xué)成分，嚴(yán)格控制硫、磷的含量，適當(dāng)提高含錳量，以改善焊縫組織，減少偏析，控制低熔點(diǎn)共晶體的產(chǎn)生。

b.控制焊縫截面形狀，寬深比要稍大些，以避免焊縫中心的偏析。

c.對(duì)于剛性大的管件或管道，應(yīng)選擇合適的焊接規(guī)范，制定合理的焊接次序和方向，以減少焊接應(yīng)力。

d.除奧氏體鋼等材料外，對(duì)于剛性大的管道或管件，采取帶壓開孔焊前預(yù)熱和焊后緩冷的辦法，是防止產(chǎn)生熱裂紋的有效措施。

e.選用堿性焊條，可以適應(yīng)提高焊條或焊劑的堿度，以降低焊縫中的雜質(zhì)含量，改善偏析程度。

3.再熱裂紋：對(duì)于某些含有沉淀強(qiáng)化元素（如Cr、Mo、V、Nb等）的高強(qiáng)度鋼的管材和高溫合金（包括低合金高強(qiáng)鋼、珠光體耐熱鋼、沉淀強(qiáng)化的高溫合金及某些奧氏體不銹鋼等）焊接后并無裂紋發(fā)生，但在熱處理過程中析出沉淀硬化相導(dǎo)致熱影響區(qū)粗晶區(qū)或焊縫區(qū)產(chǎn)生的裂紋。有些帶壓開孔焊接結(jié)構(gòu)即使焊后消除應(yīng)力熱處理過程中不產(chǎn)生裂紋，而在500℃～600℃的溫度下長(zhǎng)期運(yùn)行中也會(huì)產(chǎn)生裂紋。這些裂紋統(tǒng)稱為管道或管件的再熱裂紋。

3.1產(chǎn)生原因：在熱處理溫度下，由于應(yīng)力的松馳產(chǎn)生附加變形，同時(shí)在熱影響區(qū)的粗晶區(qū)析出沉淀硬化相（鉬、鉻、釩等的碳化物）造成回火強(qiáng)化，當(dāng)塑性不足以適應(yīng)附加變形時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生再熱裂紋。在管道帶壓開孔焊接專業(yè)時(shí)，重新焊接管道焊縫或者管件進(jìn)行強(qiáng)度增加的工序時(shí)容易產(chǎn)生這種情況。

3.2防止措施：

a.控制基體金屬的化學(xué)成分（如鉬、釩、鉻的含量），使再熱裂紋的敏感性減小。

b.工藝方面改善管道及管件粗晶區(qū)的組織，減少馬氏體組織，保證接頭具有一定的韌性。

c.焊接接頭：減少應(yīng)力集中并降低殘余應(yīng)力，在保證管道壓力和設(shè)計(jì)強(qiáng)度條件下，盡量選用屈服強(qiáng)度低的管件或管材。