浅谈抗硫碳钢管道焊接技术

辽河油田双6区块气驱采油开发工程井场部分是辽河储气库建设的重要组成部分，气田有机硫含量较高，介质条件非常苛刻。该系统大量使用了L360QB抗硫碳钢管道。本文以该项目天然气主输送管道为例，详细介绍该类抗硫化氢碳钢管道的焊接，为以后同类工程的焊接施工提供经验。

1 L360QB抗硫碳钢管道简介

L360QB抗硫碳钢管道为气田地面集输工程的主输送管道，其C、S、P等杂质元素含量比较低，可焊性好；在强度等级上属于X52级别，屈服强度不小于360 MPa，抗拉强度不小于460 MPa。

2 L360QB管道的可焊接性分析

L360QB管道是按GB500-2009《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》生产的抗硫化氢碳钢管道，该管道杂质元素控制非常严格，交货状态为形变热处理。该类管道中的S、P等有害元素含量非常低，P≤0.010%，S≤0.002%，Mn/S≈720。在研究这类钢的可焊性以后发现，此类钢碳当量低，可焊性好，冷裂倾向小；由于S、P等有害元素含量控制得非常严格.所以热裂倾向小；同时，由于其Mn/S≈720，在数值上非常高，焊接热影响区液化裂纹敏感性非常低；而且，由于其杂质含量控制严格，再热裂纹敏感元素含量低，焊接完成以后，焊缝金属中产生再热裂纹及层状撕裂等焊接缺陷的机会非常小。总之，此类钢是一种可焊性非常好的钢。

3 L360QB管道焊接接头耐蚀性试验 3.1 焊接接头耐蚀试件的取样加载应力 （1） 焊接接头耐蚀试件的取样

GB500-2009《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》中关于HIC和SSC的评价标准，主要是针对于管材和板材，没有专门焊接接头的取样规范，为此，查阅了大量文献，在大量试验经验的基础上，结合对相关规范的理解，确定了焊接接头的取样标准。焊接接头的Hlc试样应垂直于焊缝取样，且焊缝应位于试件的中心线上，在整个圆周上等距120。取3个试样，取样部位和试验后试样的切取和检查位置如图1所示。图2焊接接头ssc取样部位示意

（2） SSC试验的加载应力

对于碳钢管道来说，按照GB500-2009《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》的要求，加载应力应不小于母材最小屈服强度的80%；对于碳钢焊接接头，根据我们对GB500-2009等相关规范的理解，确定加载应力为不小于母材最小屈服强度的80%；加载方式应以管道内壁一侧作为受拉面进行加载，应力垂直于焊缝。加载方式如图所示：

3.2 焊接接头硬度测试

由于耐蚀性能评价实验周期较长，初步筛选是节省建设周期、节约成本的有效措施。研究表明，材料的耐蚀性能与材料的硬度密切相关，为此，管道焊接，经热处理后首先测定焊接接头不同区域的硬度。硬度测试方法如图4所示。为准确测定L360QB管道焊接接头各点硬度值，各点测量3次取平均值的方法。如果硬度值超过250，则不进入抗硫化氢性能的评价。

3.3 焊接接頭组织分布与耐蚀性能相关性评价

在氢致开裂的研究中，一般认为夹杂是产生氢鼓泡和氢致开裂的重要原因，尤其是片状的MnS夹杂。随着管道用钢的不断发展，MnS的夹杂已经被很好的控制，项目采购的管道用钢中MnS夹杂控制较好。通过大量的试验发现，管道用钢有很好的抗HIC和SSCC性能，但是在焊接过程中热影响区的组织发生了巨大变化，导致焊接接头耐蚀性能大大降低，焊接接头热影响区出现大量氢鼓泡。

4 L360QB抗硫碳钢管道的焊接施工 4.1施工准备

由焊接工程师到现场进行技术交底，内容包括焊接工艺参数、焊接特点及难点、热处理工艺、检测时机、质量标准及HSE要求。焊接与热处理设备全部就位，并搭设防风棚，焊条烘烤温度350～400℃，保温1 h。

4.2布管

由于站内施工，地面条件较好，因此在布管时使用25T汽车吊，使用沙袋搭设管托，便于组对。场地坑洼的地段，需先对场地进行平整。

4.3组对

用玻璃布盖住管沟上方两侧的土石，并压实。装实细软土袋，吊管机将管子一端吊起。垫人细软土袋，使管子底部距管沟400 mm左右。将待对口的管子垫高同样的高度。用钢丝轮清理坡口及其两侧50 mm范围内的油锈等污物，露出金属光泽，用焊缝检验尺检查坡口钝边厚度和角度，用砂轮机修磨，使其符合工艺要求，用焊缝检验尺检查间隙大小。使用氩弧焊，在3点、5点，9点和12点位置附近点焊固定，点焊长度10～15 mm。

4.4预热

使用液化气预热，预热温度100°-150°。 4.5焊接

根据焊接工艺评定制定焊接工艺规程，焊接时使用ER50-6+5015-E。 4.6焊后处理

焊缝焊接完毕，用钢丝刷及时清理焊缝表面的飞溅，对焊缝表面的缺陷及时处理，外观检查合格。

5结束语

该项目L360QB抗硫碳钢管道全部按照此工艺进行的焊接，自2014年4月25日集输系统投产以来，所有焊口运行平稳，经受住了实际工况的考验，未发生任何因现场焊接施工而造成的泄漏等现象。实践表明，该项目L360QB抗硫碳钢管道焊接施工使用的特殊工艺是可靠的。

参考文献：

[1]雷礼斌，姚春联，刘洪武. 高酸性输气管道（L360QB）焊接技术[J]. 石油化工建设，2011，04：-65+71.