成品油長輸管道彎頭隱患補強修復(fù)技術(shù)

趙澤鴻，牛迎戰(zhàn)

（中國石油天然氣股份有限公司撫順石化分公司，遼寧撫順 113008）

0 引言

某成品油管線是國內(nèi)第一條長距離、大口徑商用成品油管線，全長246.6 km，從1992年開始施工建設(shè)，1996年竣工投產(chǎn)，設(shè)計輸量360萬t/a，輸送介質(zhì)為成品汽、柴油。管道設(shè)計壓力6 MPa。采用常溫、密閉、順序輸送工藝。管道彈性敷設(shè)，埋地深度1.5 m。管道管徑及材料見表1。

表1 管道管徑及材料

1 問題

長輸管道施工時期，因部分彎頭在加工過程中存在質(zhì)量問題，彎頭材料不同程度硬度超標(biāo)，當(dāng)時為趕工期忽略了這個問題。長輸管道經(jīng)過多年交變高壓狀態(tài)下運行后，極易產(chǎn)生裂紋而發(fā)生泄漏事故。廠方?jīng)Q定治理6處存在較大隱患的彎頭，通過安全風(fēng)險及修復(fù)費用評估，決定采用彎頭缺陷補強的修復(fù)方案。

2 修復(fù)方案

對硬度超標(biāo)彎頭進行加固處理，以滿足安全生產(chǎn)要求。需加固彎頭的角度在（90～120）°，強度滿足長輸管道6.4 MPa的設(shè)計壓力要求。此設(shè)計彎頭角度為現(xiàn)場測繪，管徑應(yīng)考慮Φ355 mm和Φ377 mm兩種規(guī)格，以Φ377 mm，加強套管材料為20#鋼。經(jīng)過現(xiàn)場勘查、測繪，設(shè)計出補強套管（圖1），委托第三方制造，現(xiàn)場焊接組對。

3 施工步驟及焊接工藝

（1）作業(yè)空間。挖掘作業(yè)坑，作業(yè)坑滿足施工需要，滿足安全規(guī)范，設(shè)置逃生通道。

（2）工藝條件。管線壓力＜1.6 MPa時才能進行焊接作業(yè)。

（3）焊接方法。由于在野外現(xiàn)場焊接，為保證較高的靈活度和效率，使用GTAW打底，電源極性為直流正接，保護氣體采用純氬，純度 99.95%，氣體流量（7～12）L/min。使用 SMAW蓋面方法[1]。

（4）坡口制作。坡口形式為 V 形，坡口角度，（60±2.5）°不留鈍邊。見圖1。

圖1 管線彎頭套管補強設(shè)計

（5）套管組對。采用鏈?zhǔn)浇M對器進行圍綁、組對，對接焊縫，縱焊縫組對間隙（1～3）mm，錯邊量≤壁厚的10%，且≤1.6 mm。余高（0～1.6）mm。鈍邊（1.0～1.5）mm。蓋面焊縫寬：坡口上口每側(cè)增寬（1.0～2.0）mm。端面角焊縫與管壁貼合間隙≤1.5 mm。預(yù)熱溫度≥60℃。焊條擺動方式：鋸齒形或月牙形橫擺。鎢極端部處理：端部磨成錐角為30°的平頂錐形。氬弧焊填充絲傾角：與管切線傾角（10～15）°[2]。 其他焊接參數(shù)見表2。表2中DCEN表示接電源負(fù)輸出端，DCEP表示接電源正輸出端。

4 施工注意事項

（1）對口前應(yīng)將坡口表面及母材內(nèi)、外壁的油、漆、垢銹等清理干凈，直至出現(xiàn)金屬光澤，清理范圍為每側(cè)各（10～15）mm。

表2 焊接參數(shù)

（2）焊口局部間隙過大時，應(yīng)進行修整，嚴(yán)禁在間隙內(nèi)添加塞物。

（3）對口合格后，點（4～5）點，點焊的材料應(yīng)與正式施焊相同，點焊長度（10～15）mm，厚度（2～3）mm。

（4）引弧、收弧必須在坡口內(nèi)進行，收弧要填滿熔池，將電弧引向坡口熄弧。

（5）點焊、氬弧焊、蓋面焊如產(chǎn)生缺陷，必須用電磨工具磨除后，再繼續(xù)施焊，不得用重復(fù)熔化方法消除缺陷[3]。

（6）清理干凈焊道表面后，進行下一層焊道的焊接。為保證焊縫嚴(yán)密性，所有焊口至少焊2層，不得一遍完成，層間接頭錯開距離＞10 mm，蓋面完畢及時清理焊縫表面熔渣、飛濺。

（7）底焊需完成焊道周長的50%以上且均勻分布時才能撤離對口器。

（8）返修：①全壁厚返修時，應(yīng)對整個環(huán)焊接頭進行預(yù)熱；②填充/蓋面返修時，可以僅對返修區(qū)域進行局部預(yù)熱。對于檢測不合格的焊縫要按標(biāo)準(zhǔn)消除缺陷以后再進行補焊，補焊時仍采用正常施焊時的焊接參數(shù)[4]。

（9）焊后不需要進行焊后熱處理[5]。

5 質(zhì)量檢測

焊縫層間不得有裂紋、未融合、未焊透、夾渣、弧痕、融合性飛濺、凹坑等，焊縫表面應(yīng)清理干凈，不能有熔渣。焊后按JB 4730《承壓設(shè)備無損檢測》對焊縫接頭進行100%射線檢測，結(jié)果一次合格，均為Ⅰ級片。表明該套管補強方案及焊接工藝完全滿足管道隱患治理的各項性能要求[6]。

6 除銹防腐回填

彎頭套管表面必須處理，表面預(yù)處理質(zhì)量應(yīng)達到 GB8923《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》中規(guī)定的 Sa2級或St3級。清除彎頭套管表面粉塵后使用環(huán)氧酶膠帶和防腐底膠防腐。回填時應(yīng)避免碰傷防腐層[7]?，F(xiàn)場施工完成情況見圖2。

圖2 現(xiàn)場施工完成圖

7 結(jié)語

使用該方案對6處缺陷彎頭進行治理后效果良好。該套管補強方案優(yōu)點：無封堵作業(yè)，避免管線停輸，不影響生產(chǎn)；無靜密封點，消除了日后可能產(chǎn)生的泄漏；結(jié)構(gòu)形式簡單，強度可靠，容易防腐；施工過程中風(fēng)險系數(shù)低，安全可靠。為行業(yè)內(nèi)成品油長輸管線彎頭修復(fù)技術(shù)提供了參考，具有較強的工程實際指導(dǎo)意義[8]。

［1］李炳鋒，趙睿，妟立強.汽化爐內(nèi)件的焊接工藝.石油化工設(shè)備［J］.2010（3）：70-72.

［2］李頌宏.實用長輸管道焊接技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［3］李建軍.長輸管道焊接技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2007.

［4］李銅，錢莉，王文杰.管道焊接技術(shù)［J］.電焊機，2007，37（12）：32-35

［5］劉成玉，許先果，趙建華.長輸管道焊接方法的選擇與應(yīng)用［J］.電焊機，2007，37（11）：56-59.

［6］張振永.長輸管道焊接方法及焊材選用［J］.焊管，2004，27（2）：37-42.

［7］顏愛政，劉華，劉雷，等.長輸油氣管道焊接技術(shù)的應(yīng)用［J］.油氣儲運，2008，27（8）：40-43

［8］樊學(xué)華.長輸油氣管道焊接方法選用原則［J］.油氣儲運，2014（8）：885-889.