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，國內(nèi)無成熟經(jīng)驗可借鑒，通過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程中采用的主要設(shè)備，為今后施工類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

普光氣田是國內(nèi)近幾年開發(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)計壓力為11MPa，溫度為60℃。材質(zhì)為L360MCS，鋼管標準：ISO3183.3-1999；其化學成分如表1所示。

表1 L360MCS鋼（酸性服役條件下）的化學成分

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,由于焊接工藝復雜，國內(nèi)無成熟經(jīng)驗可借鑒，管道投產(chǎn)后運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)根焊焊絲標準號：AWS A5.18E70C-6M H4 牌號：Metalloy71φ1.2mm；

(2)熱焊焊絲標準號：AWS A5.18E70C-6M H4 牌號：Metalloy71φ1.2mm；

(3)填充焊條標準號：AWS A5.1E7016 牌號：LB-52RC φ4.0mm；

(4)蓋面焊條標準號：AWS A5.1E7016牌號：LB-52RC φ4.0mm；

(5)焊接保護氣體：氣體種類 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：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)管道應按規(guī)定的尺寸預制坡口，坡口加工采用機械加工方法，嚴禁火焰切割。

(2)在管段上開孔、切割采用機械方法。

2.3 管口清理

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

2.3.2 在清理管道表面防腐層過程中，加熱溫度不宜超過350℃。

2.3.3 管道組對前，使用角向磨光機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

2.4.1 組對時，兩管口直縫應至少錯開100mm，組對同一公稱壁厚的管口時，其錯邊量不得超過管壁厚度的10%且不應大于1.6mm。

2.4.2 嚴禁用錘擊或加熱管子的方法來校正錯口。

2.4.3 管道組對過程中應使用專用對口機具進行輔助對口，組對過程中不允許產(chǎn)生應力。

2.4.4 對使用對口器的管道，根焊、熱焊全部完成以后對口器方可撤離。

2.4.5 管道對接不允許割斜口。

2.5 焊口預熱

2.5.1 預熱溫度：100～150℃；

2.5.2 保持預熱時間：1h（采用便攜式遠紅外測溫儀對預熱進行監(jiān)控）；

2.5.3 加熱方式：電加熱；

2.5.4 其他要求

（1）預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定溫度。如做不到，先移開加熱源，待母材厚度方向上溫度均勻后測定溫度，溫度均勻化的時間按每25mm母材厚度需2min比例計算；

（3）預熱溫度不應低于100℃，并且不應超過200℃。

2.6 焊接過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）層間溫度測量位置：3點、9點位置；

（2）焊接過程中的層間溫度不應低于100℃；

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

2.7 消氫處理

2.7.1 消氫溫度：250～350℃；

2.7.2 恒溫時間：2h；

2.7.3 其他要求

（1）焊接完成以后，焊接接頭應立即進行消氫處理，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行消氫處理；

（3）沒有按照焊接規(guī)程進行消氫處理的焊縫視為不合格產(chǎn)品，應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)見表2。

表2 焊接工藝參數(shù)

3 高酸性輸氣管道焊接施工過程中采用的主要設(shè)備

3.1 液壓式現(xiàn)場管子切割坡口機

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)場管子切割坡口機由液壓驅(qū)動，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；電機功率：N＝7.5KW；可調(diào)速范圍：0-20r/min。

3.2 焊接預熱及熱處理設(shè)備

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

(1）設(shè)備型號為 RWK-C-30-03/06，額定輸出功率30kw，控溫精度±0.1℃，配有自動溫度記錄儀如圖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，進行管道焊接過程中的預熱、消氫、退火熱處理。

3.3 PipePro 450RFC管道焊機

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

3.3.2 PipePro送絲機主要技術(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程中，在國內(nèi)沒有成熟的經(jīng)驗可以借鑒的情況下，勝利油建公司結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況，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)場無損檢測一次性合格率達到96%，提高了酸氣管道焊接的施工效率，經(jīng)濟效益和社會效益顯著，為今后施工類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,鄭樹啟,陳長風.濕H2S環(huán)境中L360MCS鋼焊接熱影響區(qū)的應力導向氫.

2致開裂行為.中國石油大學(北京)機電工程學院;金屬學報.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級鋼管.

TE98

B

1672-9323（2011）04-0064-03

2011-06-26）