油氣儲運2007年問題討論000000酸性天然氣輸送管道的焊接問題鄭照東*佟雷張彌中國石油天然氣管道工程有限公司)鄭照東佟雷等酸性夭然氣輸送管道的焊接問題油氣儲運200726(3)54~56。摘要針對泰國 WANG NOI KAENG KOI天然氣輸送管道設計的復雜性故障發(fā)生時多處于酸性環(huán)境對鋼管成分提岀了不同要求冋時提岀在焊接材料旳選擇和焊接工藝制定時應注意的問題并考慮采取措施以堿少或避免在某些敏感區(qū)域射線探傷過程中對周圍人員的身體傷害。主題詞輸氣管道酸性天然氣焊接無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挖敷設管道設計很復雜。1、輸送氣體介質(zhì)化學成分泰國 WANG NOI KAENG KO酸性天然氣輸送管道常規(guī)輸送介質(zhì)是經(jīng)過處理的非酸性氣體管道不足80km線路情況復雜有8km的山地、40當岀現(xiàn)故障時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高中因此整個系統(tǒng)按照輸送酸性氣體來設計具體氣壓線并行間距為10m有20km管道完全與高速體特性數(shù)據(jù)見表1表1輸送氣體介質(zhì)特性水硫化氫CO2含量氧含量總熱值10°MJ/m3)平均最大汞含量108kg/m3)最小最大(g/m3)1.1230.1318.2427.150注除總熱值和汞其余均為最大值。2、鋼管化學成分可以看出,該鋼管為高純凈鋼(超低硫)含鎳本項目所用鋼管為AP5LX65鋼管,符合量也低符合輸送酸性氣體介質(zhì)的要求。NACE MR0175標準要求化學成分見表2。根據(jù)上述鋼管的化學成分以及管道設計的輸送表2API5LX6鋼管的化學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成分重量比%化學成分重量比%態(tài)為針狀鐵素體組織≤0.10T0.8-1.6B≤0.0003二、鋼管的焊接Si0.15-0.35‖Nh≤0.020焊接技術(shù)要求≤0.002Nb +v≤0.10中國煤化工生能要求為鋼級X65≤0.006≤0.35Al(Tota)0.015~0.05平CNMHG為38J焊縫各部位硬C≤0.30Al( Soluble度最大為248Hv10焊縫金屬鎳含量最高為0.9%。Mo≤0.20Nb+v+Ti+C≤0.7在焊接過程中焊前預熱溫度最低為100℃返修預≤0.30+cr+Mo熱溫度最低為120*06500布蓄市金光道22號電話(0316)077520第26卷第3期鄭照東等酸性天然氣輸送管道焊接問題552、焊接材料接材料本身化學成分特別是鎳含量不穩(wěn)定,試驗用根據(jù)鋼管的屈服強度和管道路由不適合全自動焊接材料鎳含量偏高。焊接的實際情況決定采用以半自動焊接為主手工以上單個或幾個因素相互作用會導致焊縫金焊為輔的焊接工藝。根據(jù)設計的焊接技術(shù)要求初屬高溫停留時間不足焊縫金屬中氫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程是在一定介質(zhì)氛圍的保護下由固態(tài)向根焊60104.0mm液態(tài)再由液態(tài)向固態(tài)進而固態(tài)下相變控制的轉(zhuǎn)變熱焊:8010-PA4.0mm。過程在由較高溫度時的固態(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(zhuǎn)變過程中,由于組織(2)半自動焊接工藝形態(tài)的不同和溫度區(qū)間的差異氬在這兩種組織中根焊:6010d4.0mm。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E71T8-K6Ab2.0mm。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℃時約0.08m/s100℃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℃時填充和蓋面焊接:8018-G.0mm可達到0.08m/s800℃時達到1m/s)如果焊接過考慮到管道輸送酸性氣體,根據(jù) NACE MR程上述固態(tài)相變過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(I00℃左右〕的存留時間過短焊縫中大量的氫來規(guī)定熔敷金屬的鎳含量不能高于.9%焊接材料不及擴散析岀就會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,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焊接的藥芯焊絲采氣孔處匯聚而結(jié)合成為氫分子加大從焊縫中析出用E71T8-K6系列中的E7I8-Nil的難度從而導致魚眼或白點的形成3、焊接工藝規(guī)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1%并與其它合金元素共同作用會使焊縫金屬管本身的化學成分和組織不同本工程采用的鋼管相變過程中由奧氏體向鐵素體轉(zhuǎn)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MRo175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損檢測定焊接工藝規(guī)程時要特別注意采用適當?shù)暮附庸に嚪乐购缚p金屬因擴散氫滯留而形成明顯的魚眼管道焊接的ⅹ射線探傷對周圍人員的健康危或白點害很大。但從技術(shù)角度X射線探傷又是一種成熟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)驗要求動焊接的焊口可以用自動超聲波進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(jié)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(jié)果顯示各項力學性能,包括屈X射線探傷方法進行檢測服強度、抗拉強度硬度、面彎、背彎等都符合要求中國煤化工年來被國外公司占據(jù)但刻槽錘斷結(jié)果表明錘斷斷面發(fā)現(xiàn)密布的氫氣孔形成CNMHG體系對HSE的要求(俗稱魚眼或白點)不符合API1104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(jié)果分析可能存在的原因有預熱路伴行為了減少焊囗檢測過程中ⅹ射線對路上行溫度不足和預熱范圍不夠?qū)娱g溫度不夠環(huán)境溫度人的危害業(yè)主最初要求采用全自動焊接配合全自低而蓋面焯擻尭成后沒有采取后熱或保溫措施焊動超聲波探傷來保證這段管道的焊接質(zhì)量但該段油氣儲2007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題。隨著國外項目的增加積累相關經(jīng)自動焊接技術(shù)來進行施工最終決定采用半自動焊驗提高技術(shù)水平加速設計環(huán)節(jié)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圍自動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輛高度、管相對穩(wěn)定理論上只適合于全自動焊接。手工超聲道檢測過程、射線發(fā)散范圍等因素提岀在探傷區(qū)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(nèi)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(jiān)理人的鉛屏來隔離公路和檢測現(xiàn)場,使之在公路和檢測員都是這方面的專業(yè)人員并具有較高的專業(yè)水準現(xiàn)場之間形成一道鉛板屏蔽層利用鉛板對ⅹ射線采取全程跟蹤的方式和檢測單位的檢測人員共同來的強力吸收功能將可能散射到路人身上的ⅹ射線完成檢測過程焊口質(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)過前國外公司傾向于將手工超聲波檢測技術(shù)作為一美國技術(shù)人員和泰國焊接協(xié)會的專家評審,最后業(yè)種輔助檢測措施通常只在三方對ⅹ射線探傷結(jié)果主同意采用半自動焊接工藝配合Ⅹ射線探傷作為的解釋存在爭議的時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(jié)省了可觀的施施只適用于細致研究不適用于長距離管道的流水工費用。作業(yè)國內(nèi)工程建設對HsE的要求越來越嚴格特別相關的國內(nèi)外標準和規(guī)范只規(guī)定了一般性要是隨著城市用電量的增加,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出興建電廠用戶要求將管道直接與電廠連接這樣輸?shù)膽谠敿毩私夂髨?zhí)行。氣管道工程的建設越來越靠近城鎮(zhèn)和市區(qū)等人流和建筑密集區(qū)域減少管道施工過程中對周圍的干擾(收稿日期200601404)和周圍群眾的健康危害是設計人員必須考慮和必編輯壯娟上接第48頁)圍但在這個范圍內(nèi)采取的舉升點數(shù)量還要參照其的結(jié)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個舉升點和鋼纜+牛腿的二級懸拉方位移為203.l68mm。另外,壁板的狀況也較好,即案這樣可以進一步提高穩(wěn)定性和強度的安全儲備。使在舉升架水平桿作用的第一圈和懸拉點作用的第上述計算結(jié)果以某油庫50000m3浮頂油罐為十圈也沒有岀現(xiàn)等效應力與變形現(xiàn)象罐壁最大的算例計算模型也是以理想的對稱形態(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施方案還應進行針對性比較48個和64個舉升點兩種方案并沒有顯的設計與校核示出64個舉升點的優(yōu)勢其原因可能是罐壁上受力點的復雜組合例如罐壁上的受力點有舉升架水平參考文獻杄作用點、牛腿對罐壁的作用點、穩(wěn)定楔塊對罐壁的1,鄧彥曹金釗等凎屬儲罐舉升技術(shù)及其應用石油工支撐作用以及頂圈壁板懸拉點等這些作用點垂向設199925(2)重合或是錯開都可能造成內(nèi)力的復雜組合。但為中國煤化工油罐舉升應力監(jiān)測與分析了避開焊縫或某種構(gòu)件將有可能改變理論計算中CNMHG守詘醢嘩羋丌中力與應力公式的推導天津的理想對稱位置這種情況下內(nèi)力的分布又有可能大學學報200336(3發(fā)生變化。另外方案制定過程中還要考慮液壓舉升器的舉升能力和最佳工作范圍等情況。雖然理論收稿日期200404-23)計算基本上走48個到64個舉升點的可實施范編輯犰斌