采气工程双金属复合管焊接技术及质量控制.pdf
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1、.术流技54-2023年第2 6 卷石油和化工设备采气工程双金属复合管焊接技术及质量控制柏琳(大庆油田公司造价中心大庆1 6 30 0 0)摘要】以汪深1 至徐深9 天然气净化厂管道工程建设为背景,结合近些年双金属复合管在公司高含二氧化碳区块采气管道及外输管道中的应用和工程实践,研究和总结双金属复合管的焊接工艺技术及质量控制措施,提高双金属符合管的焊接效率和质量,为气田工程建设提供技术指导。【关键词 双金属复合管;焊接;技术随着气田开发的不断深入,高含二氧化碳气井逐年增多。双金属复合管经过实践证明是解决气田集输管网CO2腐蚀问题经济有效的方法。双金属复合管的焊接技术及质量控制在大量的工程实践中
2、也在不断的完善和提高。耐蚀合金管是理想的防腐蚀管道材料,但强度较碳钢和低合金管低,并且价格昂贵。双金属复合管以薄壁耐蚀合金材料做衬管,采用碳钢或低合金钢做为基管,在保证良好耐腐蚀性能同时,又利用了碳钢和低合金钢的优良力学性能和低廉的价格。随着制造及焊接方面配套技术的完善,双金属复合管得到了广泛应用。1双金属复合管制造工艺双金属复合管按照复合工艺分为机械复合和冶金复合两大类 :冶金复合工艺主要有粉末冶金法、离心铸造法等。冶金复合管的制作工艺较为复杂,要在基衬金属之间形成冶金截面,由于两者材料性能的差别,不是任何一种衬层材料都能与碳钢材料复合在一起。冶金复合方式两种金属间存在冶金结合面,界面属于扩
3、散结合,结合强度高,但生产工艺复杂,成本高。因此,在一些特殊要求的部位或要求压力较大的管线,优先选用双金属冶金复合管。机械复合又分为液压法、燃爆法等。是将内抗腐蚀合金钢管插入外碳钢管中,两管同轴叠加,通过液压或者燃爆等方法,使内管产生较大塑性变形,外管产生较小的塑性变形,撤除内压后,内外管紧密结合在一起。机械复合工艺因具有生产工艺简单、工序较少、生产成本较低等特点,应用较为广泛,但由于两种金属间无冶金结合面,界面属于非扩散结合,结合强度较低,在高温情况下易发生分层,导致双金属失效。特别是焊接施工中存在焊接难度大、工效低、质量控制难等问题,在一定程度上限制了机械复合管的应用范围。近年来相应的制造
4、、焊接等配套技术的完善,机械复合管材得到了更为广泛应用 2 。气田高含碳天然气的采气管道、站内工艺等都采用了机械复合的双金属复合管,基管采用2 0 G,内衬采用31 6 L。2双金属复合管焊接的难点虽然,双金属复合管在气田应用多年,但双金属复合管的焊接一直在重点、难点。2.1焊接工艺复杂:由于衬层和基层材质不同,要考虑两种钢种(碳钢、不锈钢)来综合考虑使用焊条焊丝,不锈钢根焊完成后不宜直接使用碳钢盖面,应使用和31 6 L不锈钢Cr、Ni、M o 等含金离子含量相近焊丝来进行过渡层焊接,防止离子稀释造成根焊耐腐蚀性降低,而且三类焊丝焊条的哄干、保存等要求也不同,所以焊接整道焊口需要三种型号焊材
5、。焊接前首先要对管端2 0 cm及坡口进行除锈处理,管端预热,用对口器对口,采用定位块进行定位焊,同时,要充氩保护,再经过根焊、过渡焊、填充焊、盖面焊等过程,最终完成双金属复合管环焊缝焊接。2.2焊工要求高:复合管管径小,材质特殊,所以作者简介:柏琳(1 9 8 6-),女,汉族、工程师,硕士研究生,油田地面工程施工建设方向。55第8 期柏琳买采气工程双全管焊接技术及质量控制对焊工要求严格,TSGZ6002-2010特种设备焊接操作人员考核细则中规定,焊工只能焊接持有考试合格的相应项目的现场作业,首先双金属复合管要求堆焊资质即焊工既要有碳钢资质焊接同时要具备不锈钢焊接资质,并且考试管径合格项目
6、限定了最小管径,考试管径在大于76mm,现场施焊管径只能施焊大于76mm的管径管材,其次,考试壁厚也限定了焊缝金属厚度,当考试母材厚度 1 2 mm,现场施焊焊缝厚度最大值不超过2 倍考试口管材壁厚,所以能够符合要求焊工少,是制约采气工程施工进度的一个较大因素。2.3焊接效率低:双金属复合管一般厚度比较大,60(6+2)需要焊接5-7 层才能够完成。打底需要1 层焊接,过渡需要1 层,盖面焊需要3-4 层。下一层焊接时要控制层间温度,等待自然降温到60范围才能继续施焊。遇到需要切管时,还需要切管,重新处理坡口,管端进行封焊处理才能进行焊接。以219(6+2)m m 管道焊接为例,一天一2 人班
7、组仅仅能焊接6 道口,焊接效率极低。2.4焊接质量保障难:机械复合天然带有一些缺点,给焊接质量保证带来困难。两种材质热收缩率不同,冷却过程中产生拉应力,易造成未焊透、未融合等缺陷。机械复合,管道椭圆度相对较差,给组对带来困难,易出现对口超标。衬层与基层结合不良,层间有水、空气等杂质,造成密集气孔;内部充氩不合格造成内部氧化;内衬层仅2-3mm,需对电流电压严格控制在区间范围内,否则电流过大或过小极易出现根部内凹及烧穿等缺陷,一次焊接合格率一般仅仅为7 7%。3双金属复合管焊接工艺比选在多年的焊接管理实践中,研究和总结双金属复合管的焊接工艺技术及质量控制措施,提高双金属符合管的焊接效率和质量。在
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