酸性天然气输送管道的焊接问题

油气储运2007年问题讨论0000酸性天然气输送管道的焊接问题郑照东*佟雷张弥中国石油天然气管道工程有限公司)郑照东佟雷等酸性天然气输送管道的焊接问题油气储运2007~,26(3)54~56。摘要针对泰国 WANG NOI KAENG KO天然气输送管道设计的复杂性故障发生时多处于酸性环境对钢管成分提岀了不同要求同时提岀在焊接材料的选择和焊接工艺制定时应注意的问题并考虑采取措施以减少或避免在某些敏感区域射线探伤过程中对周围人员的身体伤害。主题词输气管道酸性天然气焊接无损检测公路并行距离公路路肩不足3m局部管道就在高管道概况速公路的斜坡上开挖敷设管道设计很复杂。1、输送气体介质化学成分泰国 WANG NOI KAENG KOⅠ酸性天然气输送管道常规输送介质是经过处理的非酸性气体管道不足80km线路情况复杂有8km的山地、40当岀现故障时管道不可避免地处于酸性气体环境km的沼泽地和水稻田有30km管道与230kⅤ高中因此整个系统按照输送酸性气体来设计具体气压线并行间距为10m有20km管道完全与高速体特性数据见表1。表1输送气体介质特性水硫化氬C2含量氧含量总热值10°MJm3)平均最大汞含量(10-8kg/m3)(g)最小最大(g/m3)318.2注除总热值和汞其余均为最大值2、钢管化学成分可以看岀,该钢管为高纯净钢(超低硫),含镍本项目所用钢管为APⅠ5LX65钢管,符合量也低符合输送酸性气体介质的要求。NACE MR0175标准要求化学成分见表2根据上述钢管的化学成分以及管道设计的输送表2API5LX6钢管的化学成分酸性气体的要求可以初步判断钢管母材的组织形化学成分重量比%化学成分重量比%态为针状铁素体组织≤0.10≤0.0300.8-1.6‖B≤0.0003钢管的焊接0.15-0.35NbP≤0.020≤0.081、焊接技术要求Nb+v≤0.10≤0.006N本工程焊缝金属的主要性能要求为钢级Ⅹ65C≤0.35Al( Total0.015-0.05平均值为47.5J单个最小值为38J焊缝各部位硬≤0.30Al( Soluble度最大为248HV10焊缝金属镍含量最高为0.9%。Nb +v+ti+ Cu在焊接过程中焊前预热温度最低为100℃返修预≤0.30+Cr+ Mo执温度最低为120℃第26卷第3期郑照东等酸性天然气输送管道焊接问题552、焊接材料接材料本身化学成分特别是镍含量不稳定试验用根据钢管的屈服强度和管道路由不适合全自动焊接材料镍含量偏高。焊接的实际情况决定采用以半自动焊接为主手工以上单个或几个因素相互作用会导致焊缝金焊为辅的焊接工艺。根据设计的焊接技术要求初属高温停留时间不足焊缝金属中氬扩散不完全特步选择焊接材料系列组合如下。别是铁素体钢对比尤其敏感。(1)手工焊接工艺焊接过程是在一定介质氛围的保护下由固态向根焊:6010小.0mm。液态再由液态向固态进而固态下相变控制的转变热焊E8010-P4.0mmo过程在由较高温度时的固态奥氏体一般700℃以填充焊:8018-G4.0mm。上〕向趋向常温的铁素体的转变过程中,由于组织(2)半自动焊接工艺形态的不同和温度区间的差异氢在这两种组织中根焊〓60104.0mm。的溶解度和扩散速度差别很大而且组织本身的变填充和盖面焊7118-K6小2.0mm。形能力差别也很大在奥氏体中的扩散速度很慢3)翻修焊接(800℃时约0.08m/s1000℃以上扩散速度才迅速根焊60103.2mm加快)而在铁素体中的扩散速度则很快(200℃时填充和盖面焊接:8018-Gd4.0mm可达到0.08m/s800℃时达到1m/s)如果焊接过考虑到管道输送酸性气体,根据 NACE MR程上述固态相变过程中高温奥氏体阶段075要求焊缝金属的镍含量不能高于1.0%因此(1000℃左右)的存留时间过短焊缝中大量的氢来规定熔敷金属的镍含量不能高于0.9%焊接材料不及扩散析岀就会造成常温下铁素体焊缝中扩散本身的镍含量不高于1.0%。同时考虑到焊缝较氫大量存在并迅速扩散容易在焊缝中的夹渣和微高的冲击韧性要求暂定半自动焊接的药芯焊丝采气孔处汇聚而结合成为氢分子加大从焊缝中析出用E71T8-K6系列中的E71T8-N1的难度从而导致鱼眼或白点的形成3、焊接工艺规程的制定镍是一种奥氏体化元素焊缝中的含量如果超出于对不同的环境温度、输送介质等的考虑钢过1%并与其它合金元素共同作用会使焊缝金属管本身的化学成分和组织不同本工程采用的钢管相变过程中由奥氏体向铁素体转变的临界温度更为铁素体基,一般可用于低温冲击韧性有要求的情低这就是所谓的镍对氢的吸附作用,也是NACE况或输送的气体介质有腐蚀性的情况利用其组织MR175等标准中要求限制母材以及焊接材料中镍的均匀性尽量防止服役期间在某些敏感部位沿金含量的原因属双相组织的界面形成腐蚀通道。鉴于本工程的钢管和输送气体介质的不同制三、高速公路敷设管段的无损检测定焊接工艺规程时要特别注意采用适当的焊接工艺防止焊缝金属因扩散氬滞留而形成明显的鱼眼管道焊接的Ⅹ射线探伤对周围人员的健康危或白点害很大。但从技术角度X射线探伤又是一种成熟4、焊接工艺的评定(PQR)可靠、可操作性很强的检測技术。理论上除了全自在焊接工艺评定中借鉴其它工程的经验要求动焊接的焊口可以用自动超声波进行检测并且检将预热温度降低到60℃。截止到2005年10月20测结果具有比较高的可靠性外其余焊口都应采用日焊接工艺评定结果显示,各项力学性能包括屈Ⅹ射线探伤方法进行检测。服强度、抗拉强度硬度、面弯、背弯等都符合要求泰国管道建设市场几十年来被国外公司占据,但刻槽锤断结果表明锤断断面发现密布的氢气孔形成了一整套严格的质量保证体系对HSE的要求(俗称鱼眼或白点)不符合AP1104的要求。尤其严格。由于本工程有近16km的管道与高速公从理论上对结果分析可能存在的原因有预热路伴行,为了减少焊口检测过程中X射线对路上行56油气储运007年高速公路的走向很曲折路边障碍物多很难采用全须解决的问题。随着国外项目的增加积累相关经自动焊接技术来进行施工最终决定采用半自动焊验提高技术水平加速设计环节和国际接轨接技术为保证焊口质量要求对焊口采用双百探伤但为了在保证焊口检测质量的情况下减少对周围自动超声波探伤涉及对比试块、耦合剂和坡口尺寸路人的危害设计人员考虑了路上通行车辆高度、管相对稳定理论上只适合于全自动焊接。手工超声道检测过程、射线发散范围等因素提岀在探伤区域波检测技术由于受限于检测人员的技术水准和经前后30m的范围內采用高2.5m宽1m厚2cm验不具备可复核性和可控制性除非业主和监理人的铅屏来隔离公路和检测现场使之在公路和检测员都是这方面的专业人员并具有较高的专业水准现场之间形成一道铅板屏蔽层利用铅板对ⅹ射线采取全程跟踪的方式和检测单位的检测人员共同来的强力吸收功能将可能散射到路人身上的ⅹ射线完成检测过程焊口质量才能得到有效的保证。当剂量减少到最低水平达到保护路人的目的。经过前国外公司倾向于将手工超声波检测技术作为美国技术人员和泰国焊接协会的专家评审,最后业种辅助检测措施通常只在三方对ⅹ射线探伤结果主同意采用半自动焊接工艺配合ⅹ射线探伤作为的解释存在争议的时候才采取的一种对比检测措该段管道的焊接施工方案,为项目节省了可观的施施只适用于细致研究不适用于长距离管道的流水工费用作业国内工程建设对HSE的要求越来越严格特别相关的国内外标准和规范只规定了一般性要是随着城市用电量的增加,各大城市都正在或计划求而且是在前人大量的经验和教训的基础上给岀兴建电厂用户要求将管道直接与电厂连接这样输的应在详细了解后执行。气管道工程的建设越来越靠近城镇和市区等人流和建筑密集区域减少管道施工过程中对周围的干扰收稿日期20060104)和周围群众的健康危害是设计人员必须考虑和必编辑杜娟上接第48页)围但在这个范围内采取的举升点数量还要参照其的结果中油罐底板的等效应力和变形都显示了较它的因素。因此在4种方案都可以考虑的情况下,好的状况最大等效应力为208.681MPa最大垂向建议采取64个举升点和钢缆+牛腿的二级悬拉方位移为203.168m。另外壁板的状况也较好即案这样可以进一步提高稳定性和强度的安全储备。使在举升架水平杄作用的第一圈和悬拉点作用的第上述计算结果以某油库50000m3浮顶油罐为十圈也没有岀现等效应力与变形现象罐壁最大的算例汁算模型也是以理想的对称形态建立的。主等效应力为153.022MPa最大的变形也仅仅是40.要考察了油罐举升工艺和技术相对于50000m3浮37mm。因此可以认为,两种方案的四种工况都在顶油罐的可行性。从安全的角度出发对于目标油可选之列。罐要采用的整体举升的实施方案还应进行针对性比较48个和64个举升点两种方案并没有显的设计与校核。示出64个举升点的优势其原因可能是罐壁上受力点的复杂组合例如罐壁上的受力点有举升架水平参考文献杄作用点、牛腿对罐壁的作用点、稳定楔块对罐壁的1,邓彦曹金钊等凎属储罐举升技术及其应用石油工程建支撑作用以及顶圈壁板悬拉点等这些作用点垂向设199925(2重合或是错开都可能造成内力的复杂组合。但为司刚强邓彦等20000m3浮顶油罐举升应力监测与分析了避开焊缝或某种构件将有可能改变理论计算中油气储运200221(93,宋安张惠民等油罐整体举升中力与应力公式的推导天津的理想对称位置这种情况下内力的分布又有可能大学学报200336(3)发生变化。另外方案制定过程中还要考虑液压举