馮灝

摘 要：高酸氣田集輸管道焊縫熱處理是在天然氣系統(tǒng)高酸性環(huán)境和野外自然環(huán)境下，對輸送高H2S和硫化物介質(zhì)的管道焊縫進行消除焊縫殘余應力，軟化焊縫淬硬部位，增強焊縫的韌性和塑性，提高焊縫抗硫化物應力開裂的能力的工藝技術。采用焊縫高溫回火焊后熱處理工藝消除集輸管道殘余應力造成的質(zhì)量缺陷。提高高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的質(zhì)量要依賴于先進的工藝技術和施工現(xiàn)場的全過程的質(zhì)量控制。

關鍵詞：高酸氣田 熱處理 焊縫高溫回火工藝 質(zhì)量控制

中圖分類號：TE973.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（b）-0065-01

高酸氣田集輸管道是氣田采輸天然氣的輸送大動脈，其主要任務是將高含硫化氫（H2S）和硫化物（C2S）的天然氣從集氣井輸送到集氣站，再由集氣站輸送到天然氣凈化廠進行脫硫處理。若集輸管道焊縫內(nèi)存在焊縫殘余應力，在管道焊縫殘余應力和高硫化氫（H2S）、硫化物介質(zhì)的共同作用下極易產(chǎn)生突發(fā)性脆性破壞，先導致硫化物應力裂紋和氫致開裂紋，這種脆性破壞多是沿晶界（焊縫）斷裂。這不僅直接影響集輸管道運行的安全性和穩(wěn)定性，減少集輸管道運行壽命，而且，還會造成十分嚴重的生命和財產(chǎn)的威脅。因而，高酸氣田集輸管道焊縫熱處理就顯得十分重要。

1 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的特點

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理是氣田集輸管道焊接施工作業(yè)的一道關鍵工序，與一般金屬焊縫熱處理工藝技術比較起來，具有不同的特殊特點。

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理是在高酸氣田天然氣系統(tǒng)酸性環(huán)境下熱處理工藝技術。高酸氣田集輸管道輸送介質(zhì)中既含高H2S，又含（C2S）硫化物。在集輸管道焊縫殘余應力和管道輸送介質(zhì)高硫化氫（H2S）、硫化物的共同作用下導致硫化物應力腐蝕性裂紋（Sulfide Stree Cracking，簡稱SSC）和氫誘發(fā)裂紋（Hydrogen Inducced Cracking，簡稱HIC），并在晶界處發(fā)生突發(fā)性硫化物脆性斷裂。因而，在管道焊接后采用熱處理的工藝技術和工藝方法，消除管道焊縫殘余應力，以增強集輸管道焊縫的韌性和塑性，提高焊縫抗硫化物脆性開裂的能力。

其是在高酸氣田野外自然環(huán)境下熱處理工藝技術。影響因素有三：地形地貌對集輸管道焊縫熱處理的影響。高酸氣田野外自然環(huán)境要求熱處理的工藝機具要小巧輕便，功能齊全，方便操作和搬運、移動，方便熱處理作業(yè)。人員、機具的安全防護措施要齊備周全，適應復雜的地貌地形特點。

2 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的工藝技術

2.1 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的技術作用

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的主要技術作用是采取工藝技術的方法，消除焊縫殘余應力，軟化焊縫淬硬部位，改善焊縫和熱影響區(qū)的組織結(jié)構(gòu)和性能，提高管道焊縫的塑性和韌性和焊縫的抗脆斷能力，穩(wěn)定焊縫組織結(jié)構(gòu)的尺寸，消除焊縫殘余應力造成的質(zhì)量缺陷。

2.2 集輸管道焊縫殘余應力定義及危害

高酸氣田集輸管道焊縫殘余應力是指管道焊接過程結(jié)束，焊縫的溫度降到環(huán)境溫度后，殘留于焊縫結(jié)構(gòu)內(nèi)的應力。也就是焊縫結(jié)構(gòu)內(nèi)，客觀地存在于任意截面上能自平衡的內(nèi)應力。這在高酸氣田集輸管道建設中焊縫殘余應力不可避免地存在于管道焊縫結(jié)構(gòu)中，將直接影響焊縫的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和使用性能。集輸管道焊縫殘余應力在管道內(nèi)是十分有害的。其總結(jié)如下：（1）對集輸管道剛度的影響；（2）對集輸管道焊縫靜載強度的影響；（3）對集輸管道焊縫的精度及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

3 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的質(zhì)量控制

3.1 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理質(zhì)量控制要素

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理質(zhì)量控制有6個基本要素：人員素質(zhì)：含熱處理工藝作業(yè)培訓以及質(zhì)量保證體系；機具設備：含工器具；材料：采集、采購、驗收和使用全過程的質(zhì)量控制；工藝規(guī)程：焊縫熱處理的工藝流程、工藝參數(shù)、工藝紀律等。作業(yè)過程：保證管道焊縫熱處理質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)；作業(yè)環(huán)境：是提高焊縫熱處理質(zhì)量的重要保證，千萬不能忽視。

3.2 作業(yè)準備階段的質(zhì)量控制

設備選型原則：各類熱處理設備實際對比測試，綜合比較。結(jié)合高酸氣田集輸管道焊縫熱處理特殊施工作業(yè)條件，以適應性和經(jīng)濟性為原則。

3.3 作業(yè)過程的質(zhì)量控制

3.3.1 溫控設備及配套元件安裝與敷設

其主要包括溫控設備安裝位置選擇、熱電偶的焊接與固定、熱電偶用專用補賞線的正確敷設。

3.3.2 電加熱設備及配套元件安裝與敷設

使用哈夫加熱器時，盡可能將哈夫加熱器的中間位置對準熱電偶的頭部，并緊固哈夫加熱器的緊固裝置。使用履帶式陶瓷加熱時，按規(guī)定緊固加熱器，加熱器與焊縫處用鋼帶和鐵絲扎緊；要注意加熱器不能重疊置放。

3.3.3 電源及接地的安裝

電源采取小型發(fā)電機方式（30 kW～60 kW），三相四線制。只有采用三相四線制才能保證三相電流平衡?？刂圃O備輸出電壓220 V，只有三相四線制380V電壓才能滿足控制設備輸出電壓的需要。接地微電腦工作是否正常取決于接地電阻，智能控制設備的接地不能與其他聯(lián)網(wǎng)。若接地電阻達不到4歐，可用富蘭克林降。

4 結(jié)語

2009年3月，四川油建成都分公司配合石油容器廠在四川龍崗高酸氣田內(nèi)部集輸管道φ406×12.5集輸管道施工中，采用焊縫高溫回火技術，對18 km的L360NCS管道焊縫進行焊后熱處理施工作業(yè)，并按照程序進行質(zhì)量控制。經(jīng)質(zhì)量檢驗，熱處理后的焊縫硬度為維氏HV≤248；焊縫熱處理質(zhì)量完全達到設計要求。

參考文獻

[1] 油田設備抗硫化物應力開裂的金屬材料[S].美國腐蝕工程師協(xié)會標準NAC EMR0175.

[2] 天然氣地面設施抗硫化氫應力開裂金屬材料要求[S].SY/T0599-98.endprint