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摘要：随着北方城镇集中供热模式的发展，城镇供热管网的建设规模得到大力发展。由于供热管道安装多为地下埋管，对其安装质量提出更高的要求。而在供热管网安装工程中，管道组对焊接是关键技术，也是确保管道安装质量的关键工序，因此，确保管道焊接质量成为工程的重中之重。鉴于此，文章对热力管道焊接中存在的裂纹类型和形成原因进行了分析，然后介绍了相应的裂纹修复工艺，并提出了防止焊接裂纹出现的措施，以供参考。
关键词：热力管道；焊接裂纹；修复工艺
1热力管道焊接裂纹类型
1.1冷裂纹
热力管道的冷裂纹，主要产生于熔合线部位。由于管道焊接接头处存在淬硬组织，导致熔合线处的性能脆化。此外，在热影响区域内存在大量的氢气分子。这些氢气分子也会降低焊接处的韧性，并聚集在钢管焊接的缺陷部位，给缺陷部位造成局部化的压力，进而产生冷裂纹。在冷裂纹类型中，最常见的要属延迟裂纹。这种裂纹也是在钢管焊接后的一段时间内发生的，在氢元素的扩散下，诱导发生裂纹。
1.2热裂纹
热裂纹，就是指管道在高温的环境下产生的裂纹。这种裂纹一般发生在焊缝内部，有的裂纹会分布在热力天然气钢管的热影响区域。热裂纹的表现形式是多样的，比如纵向裂纹、横向裂纹、根部裂纹等，每种裂纹的形式都离不开结晶的影响。在焊接工艺中，若管道材质中存在一些杂质，会形成裂纹现象。另外，熔池结晶过程中会存在偏析情况，在较大的焊接应力作用下，熔池产生的结晶将被拉开，进而形成裂纹。
1.3再热裂纹
热力管道的再热裂纹，就是指在焊接好的焊件中，在恒定的温度环境下，再次给予加热条件。在再次受热的环境下，管道裂纹得以产生。再热裂纹一般发生在焊接的融合线处，并且在其附近的粗晶区域内。从焊趾到结晶区域范围内，管道及其焊接部位，会受到温度服役及预应力的影响，在热处理的晶体发展中产生裂纹。
1.4层状撕裂裂纹
层状撕裂裂纹的产生，主要是源于钢管材料内部掺入了杂物。因此，在热力管道进行焊接的同时，在轧制的垂直方向，会产生一定的应力。这些应力在热影响区域内，会形成层状撕裂裂纹，该裂纹呈现阶梯状。
2裂纹修复工艺
2.1缺陷清理
产生裂纹的焊道属于固定口焊接，管子无法翻转，通过X射线100%无损探伤来确定裂纹的数量、位置、深度及长度，该裂纹主要发生在盖面层，整个焊道有一处裂纹，长度52mm，深度大约3.5mm，用记号笔做好标记。采用氧乙炔火焰预热焊道两侧200mm范围，以降低焊道处的拘束应力，防止打磨缺陷时产生应力集中而导致裂纹继续扩展。采用碳弧气刨方法清除缺陷，仔细观察，确保缺陷彻底清除干净，并用角向砂轮机打磨，打磨形状成U型坡口状，然后进行补焊。
2.2返修焊接工艺
为确保焊缝质量，防止再次产生结晶裂纹，主要从焊接材料和焊接工艺两方面着手，制定返修焊接工艺。
2.2.1焊接材料选择
选用E4315焊条代替E4303，E4315焊条熔渣为碱性，焊条药皮中含有大量CaO，其脱S、P的效果优于E4303型焊条，而且焊缝的含H量极低，焊缝金属的塑性、韧性较高，抗裂性较好。
2.2.2工艺参数选择
返修时所采用的焊接工艺必须是经焊接工艺评定合格的工艺，因为裂纹没有穿透，打磨深度仅在盖面层，所以补焊方法用手工焊条电弧焊。
2.2.3工艺措施
（1）E4315焊条在焊前必须经350~400℃烘干1~2小时，焊工领用时放入保温桶，随用随取。
（2）由于室外施焊，要求环境温度>5℃；环境湿度<65%RH；环境风速5m/s。
（3）为了减小焊缝拘束应力，焊前适当预热，预热温度50℃，预热范围为焊道两侧50mm宽度。
（4）施焊焊工必须是持有相应工位的经考试合格焊工。
（5）焊接时尽量采用短弧焊，以防止产生气孔、夹渣等缺陷。
（6）两层焊缝的开头要错开30mm以上，所以第二层盖面时要重新熔化无缺陷部位的焊缝金属，焊接速度要快，防止补焊处余高过高，避免应力集中，使整条焊缝表面光滑，过渡均匀。
（7）焊接完毕，清理焊缝表面熔渣及焊道附近飞溅物，检查焊缝外观质量，外观质量合格后，还须重新进行100%X射线探伤。
3热力管道焊接过程中的裂纹控制措施
3.1对各焊接裂纹区分控制
首先，根据冷裂纹的形成条件，可采取以下防范措施：（1）选用碱性焊条，降低管道内部氢气分子含量，提升管道塑性。（2）采用规范工艺，加强对应力的分散程度及焊后的热处理，降低冷却速度。（3）在管道焊接前进行预热，焊后进行缓冷，同时保证焊接材料的干燥性。（4）保证焊接接头无杂质，在焊后消除氢分子。其次，对于热烈风形成缘由，可行措施如下：（1）采用合理焊接顺序，采用碱性的焊剂，降低焊缝中的杂质含量。（2）提升焊缝形状系数，避免中心线发生裂纹，极力控制管道内磷、碳、硫含量。另外，对于再热裂纹的避免措施，可选择温度敏感性低的材料，合理安排焊接顺序，降低预热温度及焊接应力。最后，要控制层状撕裂裂纹，应当注意金属的冶炼过程，比如，控制金属中杂质含量，对管道焊接接头进行改良设计，降低拘束应力等。
3.2优选焊条的工艺参数
优选焊条工艺参数，是避免每种类型裂纹产生的有效措施。工艺参数的选择，应当符合焊接工艺规程，选择具有较大焊接线能量的焊条。以此扩大氢气分子的扩散程度，缓解焊缝的冷却速度。另外，在热力天然气的管道焊接中，管道及其工具材质等级，应当达到X80以上，焊接能量也需要进行放大，避免焊接过程产生过热组织。同时，应用手工下向方式，保证管道焊接质量。
3.3优化热力管道焊接技术
冷裂纹是在焊接过程中，在接头的冷却过程中，受到氢气的影响而出现的裂纹。因此在焊接的过程中需要选择一下含氢量少的材料，减少氢气的产生；对焊条焊剂做到随用随取严格进行烘干，防止其吸收水分；注意焊接过程中的规范操作，使用预热；焊接完成后药进行排除氢气的处理工作，减少杂物，减少应力，用这些措施来防止冷裂纹的产生。
热裂纹是在焊接过程中，受到高温而使管道出现裂纹的现象。为了避免这种现象的出现在焊接过程中需要做到：第一，要对焊缝的金属的成分进行适当调整，提高塑性，并减少偏析的程度；其次，降低焊缝中出现杂质的可能，减少杂质的含量，需要使用碱性材料，从而改善杂质的数量；第三，在焊接工作开始之前，技术人员要对焊接参数进行合理的规划，选择恰当的参数进行操作，提高成形系数，选择合适的焊接方法，以避免缺陷的产生；最后，在断弧时，要根据母体材料选择匹配的材料进行填弧操作，避免在弧坑出现热裂纹。
冷裂纹与热裂纹是焊接过程中最容易出现的裂纹，因此在焊接过程中，要注意材料的选择，焊接参数的使用，关键地方需要进行技巧性的处理，对技术人员的能力有较高要求，总之，只有处理好焊接的每一个步骤，才能合理避免裂纹的出现。
结语
综上所述，在城市热力工程的建设过程中，对热力管道焊接质量进行控制是其中非常重要的环节，施工人员应对焊接中存在的问题和管道裂纹形成的原因进行科学分析，然后采取具有针对性的工艺对管道进行修复，并强化对管道裂纹问题的防治，以此来保证热烈管道的整体质量与使用寿命，进一步促进城市公共工程的发展。
参考文献：
[1]张晓.热力管道施工的焊接缺陷及裂纹的控制思考[J].中国石油石化，2017（10）：16-17.
[2]黄加明.热力管道施工的焊接缺陷及裂纹的控制[J].焊接技术，2015，44（06）：54-56.