高寒低温环境下不锈钢管道焊接技术探析

时间：2024-04-25

黄正瑞

中核四0 四有限公司甘肃嘉峪关 735100

在高寒低温环境当中，对不锈钢管道进行焊接时将存在一定的特殊性，在管道内部流体的流动会带走一部分的焊接热量，且外部寒冷环境的存在也将对焊接的焊缝冷却速度进行加快，大幅度增加焊接质量缺陷的发生概率，在情况严重时，也很可能因此会对管道运行安全与管道施工质量产生影响。在该情况下，则需要能够做好焊接技术的应用把握，在保证符合高寒低温环境应用需求的基础上保证焊接质量。

1 高寒低温环境焊接特点

在高寒低温环境当中对管道及焊接时，将会有较多的焊接影响因素存在，可能因此对焊接质量产生影响。其中，温度可以说是对焊接质量产生影响的关键因素，如果在热温度方面存在差异，也则会使管道的强度存在不同，在降低预热温度时，也将会因此对焊缝综合指标产生影响。在高寒低温环境当中，无法有效保证焊道的预热温度，在层间温度保持方面也存在一定的困难，即使完成了焊接工作受到低温因素的影响，则会使焊道在完成焊接之后温度快速下降，如果具有较大的拘束度以及具有较快的焊缝冷却速度，则可能使焊缝出现结晶区域偏析的情况，受到较大应力场作用时，则可以使焊缝的中心位置形成结晶裂纹。且当焊缝冷却速度增加时，也将增加冷裂纹敏感性。此外，现场恶劣的环境与温度因素也会影响到焊接工人的正常操作发挥，钢结构材料、冻土融化等也将因此对焊接质量产生影响[1]。

2 焊接控制技术

2.1 焊前预热工作

在高寒低温环境当中进行不锈钢管道的焊接工作时，受到施工环境温度的影响，则很难保证预热温度能够满足要求。在该情况下，对焊接位置进行预热处理成为了在特殊环境当中进行管道焊接的重要环节，通过施焊工作前适当预热方式的应用，则能够对热影响区硬度有效降低，使其中的氢能够充分逸出，在避免冷形成冷裂纹的情况下实现接头塑性的改善。如果应用的是整体预热方式，也能够对焊接应力起到有效的减小效果。在实际工作开展当中，可以先在焊缝的两侧位置进行预热处理，保证预热范围在200mm 以内。其中，环形火焰加热器以及中频加热器预热是经常使用到的方式，对于厚度、类型不同的钢板来说，需要做好不同预热方式的应用，如当钢结构厚度在40mm 以内时，可以对火焰预热方式进行应用，如果厚度在40mm 以上，则可以对电加热方式进行使用[2]。

2.2 防寒棚搭设

在实际焊接工作开展当中，温度因素与作业环境将直接影响到焊接质量。在该情况下，如果确实需要在高寒低温环境当中进行管道的焊接处理，做好相关的温度保障措施是很关键。其中，做好防寒保温棚的搭设可以说是十分有效的一种方式，通过防寒保温棚的搭设，则能够使焊接工作人员能够在一个相对封闭的环境当中开展工作，如果在单纯搭设防寒棚的基础上，温度还无法达到焊接要求，也可以在棚内做好一定加热设备的配置。通过该措施的应用，最大程度降低具体焊接施工当中低温环境所产生的独立影响，有效提升管道焊接施工的质量与效率。

2.3 层间温度控制

在实际焊接工作进行当中，需要能够做好焊缝间温度的科学控制，在焊缝之间，温度因素也将直接对管道焊接的应力强度以及冷却速度产生影响，最终影响到管道整体质量。对此，则需要能够在具体焊接工作进行当中形成充分的重视，在完成某层焊接之后，则需要能够对焊口的温度进行细致的检查，如果同焊接工艺规定层间温度相比焊口温度较低，则需要能够通过预热等方式对焊口进行预热处理，通过该方式的应用，保证层间温度能够满足具体施工需求之后，再进行下一层的焊接。

2.4 焊接材料选择

在焊接工作进行当中，做好焊接材料的选择与应用也十分关键。其中，抗裂性可以说是判断材料是否满足要求的一个重要标准。在高寒低温环境当中，在使用不同焊接材料时，也将直接对钢结构具体焊接工作的进行产生不同的影响。对此，在管道焊接工作时则需要在材料选择方面引起重视，切实保证能够符合钢结构强度要求，对焊接材料在熔化后形成的液态金属进行充分的考虑，避免对焊缝连接强度产生影响。同时，需要尽可能对具有较低氢含量的焊接材料进行选择与应用，做好焊接材料保温措施的使用[3]。

2.5 焊后热处理

对于冷裂纹来说，通常是在完成之后形成的。在完成管道焊接后，管道内部的金属组织结构将处于一个成型的阶段，如果在该阶段管道温度下降快速，则将会因此对管道内部的晶体组织结构产生影响，并因此影响到焊接质量。对此，在形成冷裂纹之前，则需要能够积极做好保温以及加热处理，以此能够在一定程度上起到避免冷裂纹发生的效果。热处理方面，在具体进行加热时，需要能够以焊缝中心为基础，在两侧100mm 区域进行保温，以此能够对温度的梯度变化起到较好的减少效果。

2.6 优化管道支撑

在高寒低温环境当中，对于支撑管道的土堆来说，往往处于冻结状态。在白天经过长时间阳光照射之后，则可能出现冻土解冻情况，并因此对管道的支撑效果产生影响，很可能因管道不均匀沉降问题的发生对焊接质量产生影响。对此，在冬季高寒低温环境当中开展施工活动时，为了避免不均匀沉降情况的发生，则可以将管道支撑土堆的上部位置使用编织袋装土进行处理，以交错的方式码放装土编织袋，保证其具有可靠以及稳定的特点，且需要避免以强力组堆的方式处理；另也可采用固定支架或刚性支墩进行支撑，以避免由于环境对支撑体系的刚性影响而致使管道焊口受力从而影响管道焊接质量。