酸性天然氣輸送管道的焊接問(wèn)題

油氣儲運2007年問(wèn)題討論0000酸性天然氣輸送管道的焊接問(wèn)題鄭照東*佟雷張彌中國石油天然氣管道工程有限公司)鄭照東佟雷等酸性天然氣輸送管道的焊接問(wèn)題油氣儲運2007~,26(3)54~56。摘要針對泰國 WANG NOI KAENG KO天然氣輸送管道設計的復雜性故障發(fā)生時(shí)多處于酸性環(huán)境對鋼管成分提岀了不同要求同時(shí)提岀在焊接材料的選擇和焊接工藝制定時(shí)應注意的問(wèn)題并考慮采取措施以減少或避免在某些敏感區域射線(xiàn)探傷過(guò)程中對周?chē)藛T的身體傷害。主題詞輸氣管道酸性天然氣焊接無(wú)損檢測公路并行距離公路路肩不足3m局部管道就在高管道概況速公路的斜坡上開(kāi)挖敷設管道設計很復雜。1、輸送氣體介質(zhì)化學(xué)成分泰國 WANG NOI KAENG KOⅠ酸性天然氣輸送管道常規輸送介質(zhì)是經(jīng)過(guò)處理的非酸性氣體管道不足80km線(xiàn)路情況復雜有8km的山地、40當岀現故障時(shí)管道不可避免地處于酸性氣體環(huán)境km的沼澤地和水稻田有30km管道與230kⅤ高中因此整個(gè)系統按照輸送酸性氣體來(lái)設計具體氣壓線(xiàn)并行間距為10m有20km管道完全與高速體特性數據見(jiàn)表1。表1輸送氣體介質(zhì)特性水硫化氬C2含量氧含量總熱值10°MJm3)平均最大汞含量(10-8kg/m3)(g)最小最大(g/m3)318.2注除總熱值和汞其余均為最大值2、鋼管化學(xué)成分可以看岀,該鋼管為高純凈鋼(超低硫),含鎳本項目所用鋼管為APⅠ5LX65鋼管,符合量也低符合輸送酸性氣體介質(zhì)的要求。NACE MR0175標準要求化學(xué)成分見(jiàn)表2根據上述鋼管的化學(xué)成分以及管道設計的輸送表2API5LX6鋼管的化學(xué)成分酸性氣體的要求可以初步判斷鋼管母材的組織形化學(xué)成分重量比%化學(xué)成分重量比%態(tài)為針狀鐵素體組織≤0.10≤0.0300.8-1.6‖B≤0.0003鋼管的焊接0.15-0.35NbP≤0.020≤0.081、焊接技術(shù)要求Nb+v≤0.10≤0.006N本工程焊縫金屬的主要性能要求為鋼級Ⅹ65C≤0.35Al( Total0.015-0.05平均值為47.5J單個(gè)最小值為38J焊縫各部位硬≤0.30Al( Soluble度最大為248HV10焊縫金屬鎳含量最高為0.9%。Nb +v+ti+ Cu在焊接過(guò)程中焊前預熱溫度最低為100℃返修預≤0.30+Cr+ Mo執溫度最低為120℃第26卷第3期鄭照東等酸性天然氣輸送管道焊接問(wèn)題552、焊接材料接材料本身化學(xué)成分特別是鎳含量不穩定試驗用根據鋼管的屈服強度和管道路由不適合全自動(dòng)焊接材料鎳含量偏高。焊接的實(shí)際情況決定采用以半自動(dòng)焊接為主手工以上單個(gè)或幾個(gè)因素相互作用會(huì )導致焊縫金焊為輔的焊接工藝。根據設計的焊接技術(shù)要求初屬高溫停留時(shí)間不足焊縫金屬中氬擴散不完全特步選擇焊接材料系列組合如下。別是鐵素體鋼對比尤其敏感。(1)手工焊接工藝焊接過(guò)程是在一定介質(zhì)氛圍的保護下由固態(tài)向根焊:6010小.0mm。液態(tài)再由液態(tài)向固態(tài)進(jìn)而固態(tài)下相變控制的轉變熱焊E8010-P4.0mmo過(guò)程在由較高溫度時(shí)的固態(tài)奧氏體一般700℃以填充焊:8018-G4.0mm。上〕向趨向常溫的鐵素體的轉變過(guò)程中,由于組織(2)半自動(dòng)焊接工藝形態(tài)的不同和溫度區間的差異氫在這兩種組織中根焊〓60104.0mm。的溶解度和擴散速度差別很大而且組織本身的變填充和蓋面焊7118-K6小2.0mm。形能力差別也很大在奧氏體中的擴散速度很慢3)翻修焊接(800℃時(shí)約0.08m/s1000℃以上擴散速度才迅速根焊60103.2mm加快)而在鐵素體中的擴散速度則很快(200℃時(shí)填充和蓋面焊接:8018-Gd4.0mm可達到0.08m/s800℃時(shí)達到1m/s)如果焊接過(guò)考慮到管道輸送酸性氣體,根據 NACE MR程上述固態(tài)相變過(guò)程中高溫奧氏體階段075要求焊縫金屬的鎳含量不能高于1.0%因此(1000℃左右)的存留時(shí)間過(guò)短焊縫中大量的氫來(lái)規定熔敷金屬的鎳含量不能高于0.9%焊接材料不及擴散析岀就會(huì )造成常溫下鐵素體焊縫中擴散本身的鎳含量不高于1.0%。同時(shí)考慮到焊縫較氫大量存在并迅速擴散容易在焊縫中的夾渣和微高的沖擊韌性要求暫定半自動(dòng)焊接的藥芯焊絲采氣孔處匯聚而結合成為氫分子加大從焊縫中析出用E71T8-K6系列中的E71T8-N1的難度從而導致魚(yú)眼或白點(diǎn)的形成3、焊接工藝規程的制定鎳是一種奧氏體化元素焊縫中的含量如果超出于對不同的環(huán)境溫度、輸送介質(zhì)等的考慮鋼過(guò)1%并與其它合金元素共同作用會(huì )使焊縫金屬管本身的化學(xué)成分和組織不同本工程采用的鋼管相變過(guò)程中由奧氏體向鐵素體轉變的臨界溫度更為鐵素體基,一般可用于低溫沖擊韌性有要求的情低這就是所謂的鎳對氫的吸附作用,也是NACE況或輸送的氣體介質(zhì)有腐蝕性的情況利用其組織MR175等標準中要求限制母材以及焊接材料中鎳的均勻性盡量防止服役期間在某些敏感部位沿金含量的原因屬雙相組織的界面形成腐蝕通道。鑒于本工程的鋼管和輸送氣體介質(zhì)的不同制三、高速公路敷設管段的無(wú)損檢測定焊接工藝規程時(shí)要特別注意采用適當的焊接工藝防止焊縫金屬因擴散氬滯留而形成明顯的魚(yú)眼管道焊接的Ⅹ射線(xiàn)探傷對周?chē)藛T的健康?；虬c(diǎn)害很大。但從技術(shù)角度X射線(xiàn)探傷又是一種成熟4、焊接工藝的評定(PQR)可靠、可操作性很強的檢測技術(shù)。理論上除了全自在焊接工藝評定中借鑒其它工程的經(jīng)驗要求動(dòng)焊接的焊口可以用自動(dòng)超聲波進(jìn)行檢測并且檢將預熱溫度降低到60℃。截止到2005年10月20測結果具有比較高的可靠性外其余焊口都應采用日焊接工藝評定結果顯示,各項力學(xué)性能包括屈Ⅹ射線(xiàn)探傷方法進(jìn)行檢測。服強度、抗拉強度硬度、面彎、背彎等都符合要求泰國管道建設市場(chǎng)幾十年來(lái)被國外公司占據,但刻槽錘斷結果表明錘斷斷面發(fā)現密布的氫氣孔形成了一整套嚴格的質(zhì)量保證體系對HSE的要求(俗稱(chēng)魚(yú)眼或白點(diǎn))不符合AP1104的要求。尤其嚴格。由于本工程有近16km的管道與高速公從理論上對結果分析可能存在的原因有預熱路伴行,為了減少焊口檢測過(guò)程中X射線(xiàn)對路上行56油氣儲運007年高速公路的走向很曲折路邊障礙物多很難采用全須解決的問(wèn)題。隨著(zhù)國外項目的增加積累相關(guān)經(jīng)自動(dòng)焊接技術(shù)來(lái)進(jìn)行施工最終決定采用半自動(dòng)焊驗提高技術(shù)水平加速設計環(huán)節和國際接軌接技術(shù)為保證焊口質(zhì)量要求對焊口采用雙百探傷但為了在保證焊口檢測質(zhì)量的情況下減少對周?chē)詣?dòng)超聲波探傷涉及對比試塊、耦合劑和坡口尺寸路人的危害設計人員考慮了路上通行車(chē)輛高度、管相對穩定理論上只適合于全自動(dòng)焊接。手工超聲道檢測過(guò)程、射線(xiàn)發(fā)散范圍等因素提岀在探傷區域波檢測技術(shù)由于受限于檢測人員的技術(shù)水準和經(jīng)前后30m的范圍內采用高2.5m寬1m厚2cm驗不具備可復核性和可控制性除非業(yè)主和監理人的鉛屏來(lái)隔離公路和檢測現場(chǎng)使之在公路和檢測員都是這方面的專(zhuān)業(yè)人員并具有較高的專(zhuān)業(yè)水準現場(chǎng)之間形成一道鉛板屏蔽層利用鉛板對ⅹ射線(xiàn)采取全程跟蹤的方式和檢測單位的檢測人員共同來(lái)的強力吸收功能將可能散射到路人身上的ⅹ射線(xiàn)完成檢測過(guò)程焊口質(zhì)量才能得到有效的保證。當劑量減少到最低水平達到保護路人的目的。經(jīng)過(guò)前國外公司傾向于將手工超聲波檢測技術(shù)作為美國技術(shù)人員和泰國焊接協(xié)會(huì )的專(zhuān)家評審,最后業(yè)種輔助檢測措施通常只在三方對ⅹ射線(xiàn)探傷結果主同意采用半自動(dòng)焊接工藝配合ⅹ射線(xiàn)探傷作為的解釋存在爭議的時(shí)候才采取的一種對比檢測措該段管道的焊接施工方案,為項目節省了可觀(guān)的施施只適用于細致研究不適用于長(cháng)距離管道的流水工費用作業(yè)國內工程建設對HSE的要求越來(lái)越嚴格特別相關(guān)的國內外標準和規范只規定了一般性要是隨著(zhù)城市用電量的增加,各大城市都正在或計劃求而且是在前人大量的經(jīng)驗和教訓的基礎上給岀興建電廠(chǎng)用戶(hù)要求將管道直接與電廠(chǎng)連接這樣輸的應在詳細了解后執行。氣管道工程的建設越來(lái)越靠近城鎮和市區等人流和建筑密集區域減少管道施工過(guò)程中對周?chē)母蓴_收稿日期20060104)和周?chē)罕姷慕】滴：κ窃O計人員必須考慮和必編輯杜娟上接第48頁(yè))圍但在這個(gè)范圍內采取的舉升點(diǎn)數量還要參照其的結果中油罐底板的等效應力和變形都顯示了較它的因素。因此在4種方案都可以考慮的情況下,好的狀況最大等效應力為208.681MPa最大垂向建議采取64個(gè)舉升點(diǎn)和鋼纜+牛腿的二級懸拉方位移為203.168m。另外壁板的狀況也較好即案這樣可以進(jìn)一步提高穩定性和強度的安全儲備。使在舉升架水平杄作用的第一圈和懸拉點(diǎn)作用的第上述計算結果以某油庫50000m3浮頂油罐為十圈也沒(méi)有岀現等效應力與變形現象罐壁最大的算例汁算模型也是以理想的對稱(chēng)形態(tài)建立的。主等效應力為153.022MPa最大的變形也僅僅是40.要考察了油罐舉升工藝和技術(shù)相對于50000m3浮37mm。因此可以認為,兩種方案的四種工況都在頂油罐的可行性。從安全的角度出發(fā)對于目標油可選之列。罐要采用的整體舉升的實(shí)施方案還應進(jìn)行針對性比較48個(gè)和64個(gè)舉升點(diǎn)兩種方案并沒(méi)有顯的設計與校核。示出64個(gè)舉升點(diǎn)的優(yōu)勢其原因可能是罐壁上受力點(diǎn)的復雜組合例如罐壁上的受力點(diǎn)有舉升架水平參考文獻杄作用點(diǎn)、牛腿對罐壁的作用點(diǎn)、穩定楔塊對罐壁的1,鄧彥曹金釗等凎屬儲罐舉升技術(shù)及其應用石油工程建支撐作用以及頂圈壁板懸拉點(diǎn)等這些作用點(diǎn)垂向設199925(2重合或是錯開(kāi)都可能造成內力的復雜組合。但為司剛強鄧彥等20000m3浮頂油罐舉升應力監測與分析了避開(kāi)焊縫或某種構件將有可能改變理論計算中油氣儲運200221(93,宋安張惠民等油罐整體舉升中力與應力公式的推導天津的理想對稱(chēng)位置這種情況下內力的分布又有可能大學(xué)學(xué)報200336(3)發(fā)生變化。另外方案制定過(guò)程中還要考慮液壓舉