高酸氣田集輸管道焊縫熱處理及質(zhì)量控制

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(duì)輸送高H2S和硫化物介質(zhì)的管道焊縫進(jìn)行消除焊縫殘余應(yīng)力，軟化焊縫淬硬部位，增強(qiáng)焊縫的韌性和塑性，提高焊縫抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂的能力的工藝技術(shù)。采用焊縫高溫回火焊后熱處理工藝消除集輸管道殘余應(yīng)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(jìn)的工藝技術(shù)和施工現(xiàn)場(chǎng)的全過(guò)程的質(zhì)量控制。

關(guān)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(hào)：TE973.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(dòng)脈，其主要任務(wù)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(jìn)行脫硫處理。若集輸管道焊縫內(nèi)存在焊縫殘余應(yīng)力，在管道焊縫殘余應(yīng)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(dǎo)致硫化物應(yīng)力裂紋和氫致開(kāi)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(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，減少集輸管道運(yùn)行壽命，而且，還會(huì)造成十分嚴(yán)重的生命和財(cái)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(diǎn)

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(guān)鍵工序，與一般金屬焊縫熱處理工藝技術(shù)比較起來(lái)，具有不同的特殊特點(diǎn)。

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(shù)。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(yīng)力和管道輸送介質(zhì)高硫化氫（H2S）、硫化物的共同作用下導(dǎo)致硫化物應(yīng)力腐蝕性裂紋（Sulfide Stree Cracking，簡(jiǎn)稱SSC）和氫誘發(fā)裂紋（Hydrogen Inducced Cracking，簡(jiǎn)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(shù)和工藝方法，消除管道焊縫殘余應(yīng)力，以增強(qiáng)集輸管道焊縫的韌性和塑性，提高焊縫抗硫化物脆性開(kāi)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(shù)。影響因素有三：地形地貌對(duì)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(jī)具要小巧輕便，功能齊全，方便操作和搬運(yùn)、移動(dòng)，方便熱處理作業(yè)。人員、機(jī)具的安全防護(hù)措施要齊備周全，適應(yīng)復(fù)雜的地貌地形特點(diǎn)。

2 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的工藝技術(shù)

2.1 高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的技術(shù)作用

高酸氣田集輸管道焊縫熱處理的主要技術(shù)作用是采取工藝技術(shù)的方法，消除焊縫殘余應(yīng)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(yīng)力造成的質(zhì)量缺陷。

2.2 集輸管道焊縫殘余應(yīng)力定義及危害

高酸氣田集輸管道焊縫殘余應(yīng)力是指管道焊接過(guò)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(yīng)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(yīng)力。這在高酸氣田集輸管道建設(shè)中焊縫殘余應(yīng)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(yīng)力在管道內(nèi)是十分有害的。其總結(jié)如下：（1）對(duì)集輸管道剛度的影響；（2）對(duì)集輸管道焊縫靜載強(qiáng)度的影響；（3）對(duì)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(gè)基本要素：人員素質(zhì)：含熱處理工藝作業(yè)培訓(xùn)以及質(zhì)量保證體系；機(jī)具設(shè)備：含工器具；材料：采集、采購(gòu)、驗(yàn)收和使用全過(guò)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(jì)律等。作業(yè)過(guò)程：保證管道焊縫熱處理質(zhì)量的關(guān)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(wàn)不能忽視。

3.2 作業(yè)準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制

設(shè)備選型原則：各類熱處理設(shè)備實(shí)際對(duì)比測(cè)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(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性為原則。

3.3 作業(yè)過(guò)程的質(zhì)量控制

3.3.1 溫控設(shè)備及配套元件安裝與敷設(shè)

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

3.3.2 電加熱設(shè)備及配套元件安裝與敷設(shè)

使用哈夫加熱器時(shí)，盡可能將哈夫加熱器的中間位置對(duì)準(zhǔn)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(shí)，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(jī)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。控制設(shè)備輸出電壓220 V，只有三相四線制380V電壓才能滿足控制設(shè)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(shè)備的接地不能與其他聯(lián)網(wǎng)。若接地電阻達(dá)不到4歐，可用富蘭克林降。

4 結(jié)語(yǔ)

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(shù)，對(duì)18 km的L360NCS管道焊縫進(jìn)行焊后熱處理施工作業(yè)，并按照程序進(jìn)行質(zhì)量控制。經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn)，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(dá)到設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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