質(zhì)量控制方法在油氣管線工程中的應(yīng)用

李勇

中國(guó)石油遼河油田油氣勘探開發(fā)在經(jīng)過三十多年的開發(fā)，地下油氣集輸管線腐蝕嚴(yán)重，管線泄露事故頻繁發(fā)生，面臨著管線陸續(xù)更新的局面。積極探索應(yīng)用質(zhì)量管理控制的方法提高油氣管線工程質(zhì)量，能對(duì)油田開發(fā)的持久性和經(jīng)濟(jì)性有很大的幫助。

工程質(zhì)量現(xiàn)狀。為了提高油氣集輸管線工程質(zhì)量，對(duì)油氣外輸、站內(nèi)工藝、單井進(jìn)站管線的施工質(zhì)量情況的統(tǒng)計(jì)顯示，目前的工程質(zhì)量參差不齊，工程評(píng)分合格的多，優(yōu)良的少，有些工程投產(chǎn)后一年內(nèi)就出現(xiàn)問題。工程的優(yōu)良率低，返修的多，我們分析解決用質(zhì)量控制的方法在近期內(nèi)提高現(xiàn)場(chǎng)施工一次合格率和工程優(yōu)良率。

工程進(jìn)行質(zhì)量控制。質(zhì)量控制不僅涉及到技術(shù)方面，而且還包括企業(yè)的組織管理方面。各個(gè)階段，各個(gè)方面的質(zhì)量活動(dòng)并不是相互孤立的，而是相互聯(lián)系的。于是，就必須將質(zhì)量問題作為一個(gè)有機(jī)的整體來考慮，運(yùn)用系統(tǒng)工程的原理和方法去進(jìn)行控制，這樣才能取得質(zhì)量和質(zhì)量活動(dòng)整體最優(yōu)的效果。為了實(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制系統(tǒng)的整體最佳化，就必須實(shí)現(xiàn)人、管理和技術(shù)三者的有機(jī)結(jié)合，并以人作為一切活動(dòng)的主體。質(zhì)量控制應(yīng)用質(zhì)量控制方法對(duì)油田集輸管線的分析

針對(duì)管線焊接的主要因素，認(rèn)真的分析了原因，找到了各種的影響因素及應(yīng)對(duì)措施。

對(duì)人員素質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)施工的人員通過監(jiān)督檢查和施工隊(duì)伍的規(guī)范，全部具有焊工專業(yè)證書，人員也要求有多年工作經(jīng)驗(yàn)的同志。環(huán)境因素由于受到建設(shè)單位的工期安排和現(xiàn)場(chǎng)的勘探等的要求，促進(jìn)大力的改善，質(zhì)量保證資料和施工組織規(guī)劃各個(gè)單位都能很認(rèn)真的編寫和執(zhí)行，對(duì)于專業(yè)的施工隊(duì)伍要求能認(rèn)真的履行職責(zé)，使得資料的缺陷對(duì)質(zhì)量影響減小。

對(duì)工藝措施由于發(fā)現(xiàn)和開采的油氣田地處邊遠(yuǎn)地區(qū)，地理、氣候、地質(zhì)條件惡劣，社會(huì)依托條件較差，給施工帶來很多困難，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)口焊接時(shí)，為了提高效率，一般是在對(duì)好的管口下放置基礎(chǔ)梁木或土堆，在對(duì)前一個(gè)對(duì)接口進(jìn)行焊接的同時(shí)，開始下一個(gè)對(duì)接準(zhǔn)備工作。這將產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力。為適應(yīng)管線鋼的高強(qiáng)化、高韌化、管壁的厚壁化出現(xiàn)了多種焊接方法、焊接材料和焊接工藝。手工焊主要為纖維素焊條下向焊和低氫焊條下向焊。管線材料力學(xué)性能方面管線鋼的主要力學(xué)性能為強(qiáng)度、韌性和環(huán)境介質(zhì)下的力學(xué)性能。

鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度是由鋼的化學(xué)成分和軋制工藝所決定的。輸氣管線選材時(shí)，應(yīng)選用屈服強(qiáng)度較高的鋼種，以減少鋼的用量。但并非屈服強(qiáng)度越高越好。屈服強(qiáng)度太高會(huì)降低鋼的韌性。選鋼種時(shí)還應(yīng)考慮鋼的屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比例關(guān)系一屈強(qiáng)比，用以保證制管成型質(zhì)量和焊接性能。鋼材的斷裂韌性與化學(xué)成分、合金元素、熱處理工藝、材料厚度和方向性有關(guān)。管線鋼在含硫化氫的油、氣環(huán)境中，因腐蝕產(chǎn)生的氫侵入鋼內(nèi)而產(chǎn)生氫致裂紋開裂。

焊接材料。管道焊接施工中采用的焊接材料有纖維素型焊條、低氫型焊條、自保護(hù)藥芯焊絲和CO₂氣保護(hù)實(shí)芯焊絲。纖維素型下向焊條的藥皮中含有30-50%的有機(jī)物，具有極強(qiáng)的造氣功能，在保護(hù)電弧和熔池的同時(shí)增加了電弧吹力，適合于全位置單面焊雙面成型。低氫型下向焊條的藥皮中含有鐵粉，可增加熔敷效率，提高焊接接頭力學(xué)性能，適用于山區(qū)、水網(wǎng)等地形復(fù)雜或焊接自動(dòng)化程度要求不高的場(chǎng)合。使用一般的直流焊機(jī)進(jìn)行纖維素型焊條焊接，在小電流時(shí)易出現(xiàn)斷弧、粘條、電弧不穩(wěn)等問題。

管線鋼的焊接性。隨著管線鋼碳當(dāng)量的降低，焊接氫致裂紋敏感性降低，為避免產(chǎn)生裂紋所需的工藝措施減少，焊接熱影響區(qū)的性能損害程度降低。但由于焊接時(shí)管線鋼經(jīng)歷著一系列復(fù)雜的非平衡的物理化學(xué)過程，因而可能在焊接區(qū)造成缺陷，或使接頭性能下降，主要是焊接裂紋問題和焊接熱影響區(qū)脆化問題。管線鋼由于碳含量低，淬硬傾向減小，冷裂紋傾向降低。但隨著強(qiáng)度級(jí)別的提高，板厚的加大，仍然具有一定的冷裂紋傾向。在現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)由于常采用纖維素焊條含氫量高的焊材，線能量小，冷卻速度快，會(huì)增加冷裂紋的敏感性，需要采取必要的焊接措施焊接熱影響區(qū)。脆化往往是造成管線發(fā)生斷裂，誘發(fā)災(zāi)難性事故的根源。

油氣集輸管線工程制定質(zhì)量控制措施

管材力學(xué)性能。鋼在經(jīng)反復(fù)拉伸壓縮后，力學(xué)性能會(huì)發(fā)生變化，強(qiáng)度降低，嚴(yán)重的降低15%，即包申格效應(yīng)。在定購(gòu)管線時(shí)必須考慮這一因素?？刹扇≡谠摷?jí)別鋼的最小屈服強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高40-50MPa。應(yīng)盡可能降低鋼中C、S、P的含量，適當(dāng)添加V、Nb、Ti、Ni等合金元素，采用控制軋制、控制冷卻等工藝，使鋼的純度提高，材質(zhì)均勻，晶粒細(xì)化，可提高鋼韌性。目前采取方法多為降C增Mn。

焊接工藝。手工電弧焊包括纖維素焊條和低氫焊條的應(yīng)用。手工電弧焊上向焊技術(shù)，它是管道施工中的主要焊接方法，其特點(diǎn)為管口組對(duì)間隙較大，焊接過程中采用息弧操作法完成，每層焊層厚度較大，焊接效率低。手工電弧焊下向其特點(diǎn)為管口組對(duì)間隙小，焊接過程中采用大電流、多層、快速焊的操作方法來完成，適合于流水作業(yè)，焊接效率較高。由于每層焊層厚度較薄，通過后面焊層對(duì)前面焊層的熱處理作用可提高環(huán)焊接頭的韌性。手工電弧焊方法靈活簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)，其下向焊和上向焊兩種方法的有機(jī)結(jié)合及纖維素焊條良好的根焊適應(yīng)性在很

焊接材料。為保證輸線路工程環(huán)焊接頭的強(qiáng)韌性，經(jīng)工藝試驗(yàn)選擇使用了下表所示的焊接材料。

低氫型焊條對(duì)弧焊設(shè)備的要求較低，一般的直流弧焊設(shè)備即可滿足要求。管道施工中手工電弧焊推薦選擇的焊機(jī)有美國(guó)LIN，COLN公司的DC-400，美國(guó)MILLER公司的XMT-304，北京時(shí)代集團(tuán)公司的ZX7-400B，濟(jì)南奧太公司的ZX7-400ST等。

管線鋼的焊接性

出現(xiàn)局部脆化主要有兩個(gè)區(qū)域，即熱影響區(qū)粗晶區(qū)脆化，是由于過熱區(qū)的晶粒過分長(zhǎng)大以及形成的不良組織引起的，多層焊時(shí)粗晶區(qū)再臨界脆化，即前焊道的粗晶區(qū)受后續(xù)焊道的兩相區(qū)的再次加熱引起的。

油氣集輸管線工程開展質(zhì)量控制后的效果

對(duì)策實(shí)施和現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐以后，該項(xiàng)目取得了很大的成果，對(duì)今年以來的300多條管線進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，施工質(zhì)量有了很大的提高，施工一次合格率和工程優(yōu)良率都達(dá)到了效果。解決了油田的的實(shí)際的困難，為保證油氣生產(chǎn)起到了作用。使工程質(zhì)量監(jiān)督管理工作有了一定的提高。

質(zhì)量是企業(yè)管理的核心，企業(yè)在不斷深化改革和細(xì)化管理的過程中，對(duì)工程質(zhì)量和工程安全越來越來重視。油氣集輸管線工程應(yīng)用質(zhì)量控制的方法從人、料、物、法等各個(gè)方面進(jìn)行管理起到了很好的效果。為油田企業(yè)的工程質(zhì)量的提高發(fā)揮了一定的作用，在油田的各個(gè)施工管理進(jìn)行有效的實(shí)施，可以發(fā)揮更大的作用。