雷禮斌 姚春聯(lián) 劉洪武

勝利油田勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司 山東濱州 256602

高酸性輸氣管道（L360MCS）焊接技術(shù)

雷禮斌 姚春聯(lián) 劉洪武

勝利油田勝利石油化工建設(shè)有限責(zé)任公司 山東濱州 256602

在普光氣田產(chǎn)能建設(shè)地面集輸工程高酸性輸氣管道的焊接，國(guó)內(nèi)無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，通過(guò)L360MCS高酸性氣田管道用鋼的焊接施工，介紹L360MCS高酸性輸氣管道焊接工藝方法及焊接施工過(guò)程中采用的主要設(shè)備，為今后施工類(lèi)似高酸性輸氣管道工程提供了可借簽的焊接工藝方法。

L360MCS 高酸性輸氣管道 焊接技術(shù)

1 前言

普光氣田是國(guó)內(nèi)近幾年開(kāi)發(fā)的特大型高酸性氣田 (H2S及CO2平均含量分別為11.95%和5.32%)，勝利油建公司承建的普光氣田地面集輸工程，管道直徑為φ508×22.2mm，設(shè)計(jì)壓力為11MPa，溫度為60℃。材質(zhì)為L(zhǎng)360MCS，鋼管標(biāo)準(zhǔn)：ISO3183.3-1999；其化學(xué)成分如表1所示。

表1 L360MCS鋼（酸性服役條件下）的化學(xué)成分

普光氣田產(chǎn)能建設(shè)地面集輸工程高酸性輸氣管道焊接,由于焊接工藝復(fù)雜，國(guó)內(nèi)無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，管道投產(chǎn)后運(yùn)行的安全性要求極高，因此高酸性輸氣管道的焊接技術(shù)是一項(xiàng)亟待解決的重要課題。

2 L360MCS高酸性輸氣管道焊接工藝

2.1 管道焊接材料

(1)根焊焊絲標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：AWS A5.18E70C-6M H4 牌號(hào)：Metalloy71φ1.2mm；

(2)熱焊焊絲標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：AWS A5.18E70C-6M H4 牌號(hào)：Metalloy71φ1.2mm；

(3)填充焊條標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：AWS A5.1E7016 牌號(hào)：LB-52RC φ4.0mm；

(4)蓋面焊條標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：AWS A5.1E7016牌號(hào)：LB-52RC φ4.0mm；

(5)焊接保護(hù)氣體：氣體種類(lèi) 90%Ar+CO2流量（L/min）15-20

2.2 管道焊接接頭形式與坡口加工

2.2.1 管道焊接接頭形式

(1)接頭設(shè)計(jì)：V型 ；

(2)坡口角度：60±2.5℃ ；

(3)鈍邊： 0-0.5mm；

(4)坡口間隙: 3.0～4.5mm ；

(5)余高： 0～3.0mm ；

(6)焊接接頭簡(jiǎn)圖如圖1所示：（坡口形式、尺寸）。

2.2.2 管道坡口加工

(1)管道應(yīng)按規(guī)定的尺寸預(yù)制坡口，坡口加工采用機(jī)械加工方法，嚴(yán)禁火焰切割。

(2)在管段上開(kāi)孔、切割采用機(jī)械方法。

2.3 管口清理

2.3.1 管道組對(duì)前應(yīng)徹底清除管內(nèi)雜物，確保管端內(nèi)外表面50mm范圍內(nèi)無(wú)泥漿、油漆、油污等污物。

2.3.2 在清理管道表面防腐層過(guò)程中，加熱溫度不宜超過(guò)350℃。

2.3.3 管道組對(duì)前，使用角向磨光機(jī)或鋼絲刷等工具將坡口面及管口內(nèi)外側(cè)至少50mm范圍內(nèi)的氧化皮、銹、漆、油脂、泥、水分和其它物質(zhì)徹底清除，直到完全露出金屬光澤為止。

2.4 管道組對(duì)

2.4.1 組對(duì)時(shí)，兩管口直縫應(yīng)至少錯(cuò)開(kāi)100mm，組對(duì)同一公稱(chēng)壁厚的管口時(shí)，其錯(cuò)邊量不得超過(guò)管壁厚度的10%且不應(yīng)大于1.6mm。

2.4.2 嚴(yán)禁用錘擊或加熱管子的方法來(lái)校正錯(cuò)口。

2.4.3 管道組對(duì)過(guò)程中應(yīng)使用專(zhuān)用對(duì)口機(jī)具進(jìn)行輔助對(duì)口，組對(duì)過(guò)程中不允許產(chǎn)生應(yīng)力。

2.4.4 對(duì)使用對(duì)口器的管道，根焊、熱焊全部完成以后對(duì)口器方可撤離。

2.4.5 管道對(duì)接不允許割斜口。

2.5 焊口預(yù)熱

2.5.1 預(yù)熱溫度：100～150℃；

2.5.2 保持預(yù)熱時(shí)間：1h（采用便攜式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀對(duì)預(yù)熱進(jìn)行監(jiān)控）；

2.5.3 加熱方式：電加熱；

2.5.4 其他要求

（1）預(yù)熱的范圍為焊縫兩側(cè)各不小于焊件厚度的3倍，且不小于100mm；

（2）宜在加熱面的背面測(cè)定溫度。如做不到，先移開(kāi)加熱源，待母材厚度方向上溫度均勻后測(cè)定溫度，溫度均勻化的時(shí)間按每25mm母材厚度需2min比例計(jì)算；

（3）預(yù)熱溫度不應(yīng)低于100℃，并且不應(yīng)超過(guò)200℃。

2.6 焊接過(guò)程中的焊縫層間溫度控制

2.6.1 最大層間溫度：≤200℃

2.6.2 其他要求

（1）層間溫度測(cè)量位置：3點(diǎn)、9點(diǎn)位置；

（2）焊接過(guò)程中的層間溫度不應(yīng)低于100℃；

（3）層間溫度測(cè)量的工具：便攜式遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀、測(cè)溫筆或其他測(cè)溫設(shè)備。

2.7 消氫處理

2.7.1 消氫溫度：250～350℃；

2.7.2 恒溫時(shí)間：2h；

2.7.3 其他要求

（1）焊接完成以后，焊接接頭應(yīng)立即進(jìn)行消氫處理，焊接接頭消氫前溫度須≥100℃；

（2）完成2/3以上的焊縫可中途停止焊接，停止焊接后須立即進(jìn)行消氫處理；

（3）沒(méi)有按照焊接規(guī)程進(jìn)行消氫處理的焊縫視為不合格產(chǎn)品，應(yīng)使用冷加工的方法將焊縫割除。

2.8 焊后熱處理

2.8.1 保溫溫度范圍：621±10℃

2.8.2 保溫時(shí)間范圍：1h

2.8.3 升溫速度： 400℃以上≤200℃/h

2.8.4 降溫速度： 400℃以上≤260℃/h

2.9 L360MCS高酸性輸氣管道焊接工藝參數(shù)

L360MCS高酸性輸氣管道焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 焊接工藝參數(shù)

3 高酸性輸氣管道焊接施工過(guò)程中采用的主要設(shè)備

3.1 液壓式現(xiàn)場(chǎng)管子切割坡口機(jī)

3.1.1 本工程先用HYD-600液壓式管子切割坡口如圖2所示。

3.1.2 HYD-600液壓式管子切割坡口機(jī)主要性能及技術(shù)參數(shù)

（1）加工范圍（外徑）φ450-600mm，切割坡口壁厚≤25mm；

（2）HYD-600液壓式現(xiàn)場(chǎng)管子切割坡口機(jī)由液壓驅(qū)動(dòng)，切削速度可調(diào)，適用于難切、厚壁管加工，可連續(xù)作業(yè)；

（3）額定壓力：P＝10Mpa；額定流量：Q＝25L/min；電機(jī)功率：N＝7.5KW；可調(diào)速范圍：0-20r/min。

3.2 焊接預(yù)熱及熱處理設(shè)備

3.2.1 焊接預(yù)熱智能溫控制儀規(guī)格型號(hào)及主要技術(shù)參數(shù)

(1）設(shè)備型號(hào)為 RWK-C-30-03/06，額定輸出功率30kw，控溫精度±0.1℃，配有自動(dòng)溫度記錄儀如圖3所示。

表3 PipePro450RFC焊接電源主要技術(shù)參數(shù)

表4 ipePro送絲機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

（2）LCD型履帶式陶瓷電加熱器采用優(yōu)質(zhì)鎳鉻線纜作發(fā)光源，由高純度氧化鋁陶瓷為絕緣體制成，進(jìn)行管道焊接過(guò)程中的預(yù)熱、消氫、退火熱處理。

3.3 PipePro 450RFC管道焊機(jī)

3.3.1 PipePro450RFC焊接電源主要技術(shù)參數(shù)（金屬粉芯半自動(dòng)下向焊）如表3所示。

3.3.2 PipePro送絲機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表4所示。

4 結(jié)論

普光氣田地面集輸工程高酸性輸氣管道施工過(guò)程中，在國(guó)內(nèi)沒(méi)有成熟的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒的情況下，勝利油建公司結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，摸索出一套較為完整的焊接施工工藝，大幅度提高了酸氣管道焊接施工的質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)損檢測(cè)一次性合格率達(dá)到96%，提高了酸氣管道焊接的施工效率，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，為今后施工類(lèi)似高酸性輸氣管道工程提供了可借簽的焊接工藝方法。

1周成雙,鄭樹(shù)啟,陳長(zhǎng)風(fēng).濕H2S環(huán)境中L360MCS鋼焊接熱影響區(qū)的應(yīng)力導(dǎo)向氫.

2致開(kāi)裂行為.中國(guó)石油大學(xué)(北京)機(jī)電工程學(xué)院;金屬學(xué)報(bào).2010，46（05）.

3ISO3183.3-1999石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第一部分：C級(jí)鋼管.

TE98

B

1672-9323（2011）04-0064-03

2011-06-26）