石油管道焊接

油氣長輸管道近年來全球?qū)κ吞烊粴獾男枨蟠蟠蟮脑黾?，在中國，西部的油氣資源量非常豐富，而在東部則有很多的發(fā)展中的大城市，這些城市的發(fā)展離不開對能源的需求，但是由于東部能源的過度開采，已經(jīng)漸漸不能滿足城市的發(fā)展需要。國家對這一現(xiàn)象做20002月國務(wù)院第一次會議批準(zhǔn)啟動“西氣東輸”大開發(fā)序幕的標(biāo)志性建設(shè)工程。在油氣的東輸過程中，涉及到了很長的管線焊接工序，焊接工序是管線建設(shè)的重要環(huán)節(jié),施工中管口焊接的時效性和安全可靠性均對在建管道的質(zhì)量有著很大的影響。一、油氣長輸管道的用途油、氣長輸線管是一種經(jīng)濟(jì)、安全、不間斷和大規(guī)模的石油、天然氣運(yùn)輸方式。統(tǒng)稱油氣長輸管線。在油氣的儲運(yùn)中，石油運(yùn)輸有公路運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸，水運(yùn)輸和管道運(yùn)輸?shù)人姆N。水運(yùn)是最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式，但受地理?xiàng)l件限制，而公路運(yùn)輸亮小且造價昂貴，只能作為短途運(yùn)輸，的輔助手段;鐵路運(yùn)輸成本高于管道運(yùn)輸，在管道未建成前，它往往是主要運(yùn)輸方式，運(yùn)輸量增大到一定程度，鐵路運(yùn)輸不僅不經(jīng)濟(jì)，而且也將因運(yùn)力有限成為不可能，輸油管道的運(yùn)輸方向不受限制，與其他陸地運(yùn)輸方式相比，運(yùn)輸費(fèi)用最低，所以成為主要的石油運(yùn)輸方式。而且天然氣密度小，體積大管道輸送幾乎成了唯一的方式。從氣田的井口開始，經(jīng)礦場、集氣、凈化、長輸線管，知道通過配氣管網(wǎng)送到用戶，形成一個統(tǒng)一的密閉輸氣系統(tǒng)，油氣的儲運(yùn)管道輸送方面除原油和天然氣外，還有成品油管道和其他液體、氣體的輸送管道。管道運(yùn)輸由于具有緩和交通、安全性好、降低噪音和空氣污染，能耗低，不受天然氣條件影響等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的發(fā)展前景。出輸送液體和氣體外、管道也以用于長距離輸送一些固體物質(zhì)，如水煤漿等。美國《土木工程》雜志預(yù)計在 世紀(jì)，美國許多長途貨運(yùn)都會由管道承擔(dān)。二、油氣長輸線管的分類氣管道，煉油廠和石化廠油氣集輸管網(wǎng)，各種運(yùn)輸紐、終點(diǎn)油庫和配氣站管道、，城市配氣管網(wǎng)等。送管線和成品油輸送管線。輸氣管線主要有天然氣輸送管線和其他氣體輸送管線。其中天然氣輸送管線目前又分為凈化天然氣輸送和天然氣富氣輸送。三、油氣長輸管道的發(fā)展管道建設(shè)和發(fā)展與眾多因素有關(guān)，其中經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略需求是刺激長輸管線建設(shè)的基本因素和動力；而工業(yè)基礎(chǔ)和國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力是管道工業(yè)發(fā)展水平的基礎(chǔ)。最早的一條原油輸送管道，是美國于 1865年在賓夕法尼亞州從有天敷設(shè)通向火車站的一條口徑2英尺，長9754m的管道。從那時以來，輸油管道已有近 140的歷史。19世紀(jì)90年代鋼管的出現(xiàn)和20世紀(jì)20年代焊接生產(chǎn)方法在管道上的應(yīng)用，使得管道建設(shè)進(jìn)入了工業(yè)性發(fā)展階段，在此期間，管道直徑和管道長度都在大大增加，一些發(fā)達(dá)地區(qū)的管線網(wǎng)絡(luò)已初具規(guī)模，并初步想近海和極地延伸的能力。在我國，20世紀(jì)90年代，隨著西部油氣田和海洋油氣的開發(fā)，我國管道建設(shè)進(jìn)入高速發(fā)展階段。一批具有國際先進(jìn)管道輸送技術(shù)的油氣管線相繼建成和正在建設(shè)中，具有代表性的管道有：庫一鄯輸油管道、陜京輸氣管道、南海崖 13-1氣田香港的輸氣管道、蘇丹輸油管道工程、西氣東輸管線、從黑龍江伊蘭至哈爾濱的輸氣管線。四、管道用鋼的基本要求輸送管道承受著所輸介質(zhì)的壓力與溫度的作用，同時還遭受送經(jīng)過地帶各種自然與人為因素的影響，在使用過程中可能發(fā)生各樣的破漏或斷裂事故。管道事故不僅因漏失影響輸送造成經(jīng)濟(jì)損失，而且還會污染環(huán)境。為確保管道的安全運(yùn)行和預(yù)防管道事故的產(chǎn)生應(yīng)從設(shè)計、施工和操作三方面著手，其中設(shè)計合理選擇管材是相當(dāng)重要的。而對于管材來說，強(qiáng)度、韌性和可焊性是三項(xiàng)基本質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。此外還應(yīng)考慮環(huán)境和輸送介質(zhì)對管材的腐蝕，選擇鋼材的耐腐蝕性能。力學(xué)性能：衡量管材的力學(xué)性能主要指標(biāo)有強(qiáng)度、屈服限、伸長率等。①抗拉強(qiáng)度：管材在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉斷時對應(yīng)的最大應(yīng)力。②屈服強(qiáng)度：鋼在拉伸試驗(yàn)中，試樣拉伸變形，當(dāng)不計初始瞬時效應(yīng)時屈服階段中的最小應(yīng)力③伸長率：是鋼的塑形的一種度量，是指鋼在拉伸試驗(yàn)中，試樣被拉斷后，標(biāo)距的伸長和原標(biāo)距的百分比④包辛格效應(yīng)：屬或合金預(yù)先加載產(chǎn)生微量塑性變形后卸載，然后再同向加載則彈性極限升高、反向加載則彈性極限降低的彈性不完整現(xiàn)象。斷裂韌性：管線斷裂可分為韌性斷裂和脆性斷裂①韌性斷裂：在過大拉應(yīng)力和裂紋缺陷同時存在的條件下由細(xì)小裂紋逐漸擴(kuò)展而最終造成的斷裂②脆性斷裂：由低溫、應(yīng)力和裂紋缺陷三種條件共同作用造成的，其斷裂常在遠(yuǎn)低于剛才屈服應(yīng)力條件下突然發(fā)生。③斷裂韌性：含裂紋的金屬材料在破斷前吸收能量和屬性變形的能力。④韌脆轉(zhuǎn)變溫度：在一定溫度范圍內(nèi)，剛才的斷裂韌性隨使用溫度的降低而降低。當(dāng)溫度大道某個臨街溫度附近時，韌性便會出現(xiàn)突然下降的現(xiàn)象，使鋼材從韌性斷裂轉(zhuǎn)變成脆性斷裂，這個溫度稱作鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。得可靠焊接街頭的難易程度。①碳量增加，鋼的焊接性降低。②錳：是煉鋼的良好脫氧劑和脫硫劑，在鋼中加入一定量的錳，能消除或減弱鋼因硫所引起的熱脆性，提高鋼的強(qiáng)度。但錳能使鋼提高淬透性，對焊接性能有不利影響。③鎳：能是鋼改善低溫韌性和提高淬透性，并具有較好的抗腐蝕能力。④鈮、釩、鈦：添加在碳錳低合金鋼中，經(jīng)控制軋制和控制冷卻可提高鋼的強(qiáng)度，細(xì)化晶粒，改善焊接性和韌性。⑤磷、硫：屬于有害雜質(zhì)，會降低鋼的塑形、韌性和焊接性電化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、細(xì)菌腐蝕、沖刷腐蝕。油氣管的耐腐蝕性能主要靠凈化介質(zhì)和防腐措施來保證。五、 油氣輸送用鋼管的種類及標(biāo)準(zhǔn)鋼管的種類：無縫鋼管、焊接鋼管①無縫鋼管：采用熱加工帶我方法制造的不帶焊縫的鋼管稱為無縫鋼管。②焊接鋼管：利用鋼板經(jīng)常溫成型，然后在成型邊緣進(jìn)行焊接而制成的鋼管稱焊接鋼管。鋼管標(biāo)準(zhǔn)①國內(nèi)鋼管標(biāo)準(zhǔn)：石油天然氣運(yùn)輸用鋼管的常用鋼管標(biāo)準(zhǔn)分無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)和焊接鋼管標(biāo)準(zhǔn)。②國外標(biāo)準(zhǔn)：在美國、日本和德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家都有長輸管道用鋼管標(biāo)準(zhǔn)。其中美國石油學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)APISpec5L《管線鋼管》是世界范圍內(nèi)輸送管道用鋼標(biāo)準(zhǔn)被采用和被應(yīng)用的最廣泛的，該標(biāo)準(zhǔn)中管線用鋼包括無縫鋼管和焊接鋼管。焊接鋼管中又分為直縫電阻焊，直縫埋弧焊，螺旋縫埋弧焊鋼管等。微合金化高強(qiáng)度低合金鋼。六、 管材選擇的基本原則常用鋼號有API5L中的X52、X56、X60、X65、X70、X806種。鋼材的等級越高，單價越高，但隨著鋼號的提高，壁厚下降，因而總重量也有所下降。鋼材的費(fèi)用大概占管線總投資的 25%。整個管材的選擇過是一個擇優(yōu)的過程，其目標(biāo)函數(shù)為最低價最低。在選擇過程中除了滿足管線的基本參數(shù)要求外至少有以下幾個約束條件：環(huán)節(jié)所需要的最小壁厚。：通常鋼管鬼哥的變化不超過3或者4麻煩，當(dāng)然這不是絕對的，玉管理水平有關(guān)。：所選擇鋼號必須是安裝部門的焊工和技術(shù)人員能熟練掌握的。應(yīng)強(qiáng)越合理或表示越先進(jìn)。七、管線鋼的成型焊接長輸線管所用鋼管絕大部分都是管線鋼經(jīng)成型焊接后制成的，此類鋼管稱焊接鋼管。焊接鋼管的生產(chǎn)主要有成型和焊接兩個關(guān)鍵工序組成，這兩個工序是相互關(guān)聯(lián)、相互影響和密不可分的。我們將管線鋼焊接成鋼管的過程簡稱為成型焊接。所生產(chǎn)的鋼管叫焊管。目前國內(nèi)外管線紅焊管的成型焊接方法主要有三類:螺旋縫埋弧焊、直縫埋弧焊、直縫高頻電阻焊。不需矯正。單位長度焊縫較長，產(chǎn)生缺陷概率大。直縫埋弧焊鋼管的成型焊接：直縫埋弧焊鋼管按其成型方式分UOE、RBE、JCOEHU-METAL四種直縫管的埋弧焊接直焊埋弧焊管的成型和焊接是分開進(jìn)行的。焊接分為預(yù)焊焊接和埋弧焊焊接兩道工序。①預(yù)焊焊接：預(yù)焊是將管坯沿全場進(jìn)行“淺焊”。②埋弧焊接：預(yù)焊后的埋弧焊在專用的焊接裝置上進(jìn)行八、 直縫高頻電阻焊鋼管的成型焊接(ERW鋼管的成型及特點(diǎn)：在高頻電阻焊管生產(chǎn)過程中，焊接和成型兩個工藝是緊密連在一起的。ERW鋼管制造工藝與其他制管工藝相比有以下優(yōu)點(diǎn)：①加熱速度快、生產(chǎn)效率高②適應(yīng)材質(zhì)范圍廣③焊接熱影響區(qū)?、茕摴艿谋诤窬鶆?、表面質(zhì)量?、萃鈴胶捅诤袷芄に囘^程的限制直焊高頻焊管的焊接①皺膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)②高頻接觸焊③高頻感應(yīng)焊④方法選擇和工藝特九、 油氣管道工程施工中的焊接目前，在長距離大口徑管道的焊接施工中，應(yīng)用較廣泛的焊接方法有手工電弧焊、藥芯焊絲半自動焊和氣體保護(hù)半自動和自動焊。、手工電弧焊到目前為止，世界上大多數(shù)管道的現(xiàn)場對接焊都是采用手工電弧焊的方法，即鋼管處于水平固定位置下對環(huán)形焊縫進(jìn)行全位置的手工電弧焊。藥芯焊絲半自動保護(hù)焊藥芯焊絲半自動保護(hù)焊和半自動保護(hù)焊是一種發(fā)展較快的安裝焊接方法。由于具有較高的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)并適合各種位置的焊接而被廣泛采用。(GMA)長輸管道的熔化極氣體保護(hù)焊有半自動焊和全自動焊兩種十、 管道工程焊接施工標(biāo)準(zhǔn)及焊接工藝規(guī)程管道工程焊接施工及驗(yàn)收規(guī)范世界上比較通行的長輸線管道焊接標(biāo)準(zhǔn)是沒過石油學(xué)會的API-1104BS4515CSAZ184。焊接工藝規(guī)程焊接工藝規(guī)程是用經(jīng)過評定合格的焊接工藝編制的用于工程施工的一整套詳細(xì)的焊接技術(shù)規(guī)定和程序。詳細(xì)規(guī)定焊接程序、工藝參數(shù)、檢驗(yàn)方法和合格標(biāo)準(zhǔn)。長輸管道現(xiàn)場環(huán)縫電弧焊焊接工藝規(guī)程基本內(nèi)容包括：①焊接方法②管子及管件材料③直徑和壁厚范圍④接頭設(shè)計⑤漢口要求⑥填充金屬和焊道數(shù)⑦電特性 ⑧焊接位置⑧焊接方向⑨焊道之間的時間間隔⑩對口器焊道的清理及打磨?手工焊焊工人數(shù)?預(yù)熱和焊后熱處理?層間溫度要求?環(huán)境條件要求?保護(hù)氣體及流量?焊接速度?焊接設(shè)備要求?其他參數(shù)管道焊接施工的勞動組織焊接勞動組織方案視不同的現(xiàn)場情況而定。對于小直徑管、單個對接口，最簡單的方案石油1~2名焊工完成焊縫全部焊層的借口工作，而對于沿線路進(jìn)行的長距離輸送管線多以流水作業(yè)工序分解法進(jìn)行。管道現(xiàn)場施焊操作規(guī)程點(diǎn)①施焊時，下列任意一焊接環(huán)境下，若