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■ 焊接技術(shù) 石油工程建設(shè)A671Gr.CC60低 溫鋼 管 道 的焊接

摘要訂貨137*8188*0376

江蘇 LNG接收站工程是中石油首批開工建設(shè)的 LNG接收站工程之一 ,該接收站站內(nèi)高壓低溫外輸管道采用德國

EEW 公司生產(chǎn)的 A671Gr.CC60低溫鋼管。文章介紹了 A671GrCC60低溫鋼管的化學(xué)成分、力學(xué)性能、焊接工藝和

熱處理工藝 ,總結(jié)分析了低溫鋼管焊接施工過程中遇到的問題并提出了解決辦法,最后介紹了外輸管道的焊接效果。

關(guān)鍵詞

低溫鋼;天然氣管道 ;焊接工藝 ;熱處理工藝

WeldingofA67]Gr.CC60CryogenicSteelPipeline

JiangsuLNGTerminalisoneofthefirstbatchofconstructionLNGterminalprojectsbuiltbyCNPC.Thepipematerial

ofthehighpressure low tem perature gastransmission pipelineatthe term inalisA671Gr.CC60cryogenicsteelthat

was produced by EEW in Germ any.This article introduces the chemicalcom position, m echanicalproperties,

welding processand heattreatmentprocess ofA671Gr.CC60 stee1. analyzes the problems arising frOm welding

constructioncourseandgivesthesolutions,w hichachievegoodw eldingquality.

Keyw ords

cryogenicsteel; naturalgaspipeline; weldingprocess; heattreatmentprocess

江蘇 LNG接收站站內(nèi)天然氣外輸管道采用 A671Gr.

CC60低溫鋼管,主管道長 416m,規(guī)格為 D711.2mm

X46mm,設(shè)計壓力 15MPa,設(shè)計溫度 一46~60。C。

德國 EEW 公司生產(chǎn)的A671GrCC60低溫用電熔化焊

鋼管采用 A516Gr.60中、低溫壓力容器碳鋼板卷制焊接而

成,A516Gr.60鋼板為 ASME規(guī)范推 吏用的無鍘 氏溫鋼

材料 ,最低使用溫度 一18—一60。C…。以到貨的爐號為

833668晰 岡管為例,其1匕 口力學(xué)l、生能 袤1和表2。

依據(jù)國際焊接學(xué)會 (IIW )推薦的碳當(dāng)量 C 計算

公式 :

走 1 鋼爸也 瘋 0 /%

爐號 833668 0.15 O.20 12O 0.O11 O004 O.006 0.04 O.04 O.04 0.17 O.O1 O.02 O.001 O.001

ASTMA516—2006 ≤0.23 0.13—0.45 0.79— 1.30 ≤0.035 ≤0.035 一 一 ≤ 0.40 ≤034 ≤O.43 ≤0.04 ≤0.03 ≤0.13 ≤ 0.04

2 鋼管力掌忖睡

囊 il 童 愛l#囊 囊辮 圖墼 童 匿 豳 8麓 葭 l {;; 蘸 匿 l《l 事} 鞭;重 饕霧溺 季圖 Ij §褊 }

爐號 833668 正火 +回火 386 509 31 105,1OO,139

ASTM A516—2006 正火 +回火 ≥ 220 415~555 ≥ 21 ≥ 18

注:采用 10mm ×10mm ×55mm的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣。

● 68 2014年 4月

魏 明等 :A671GrCC60低溫鋼管道的焊接

Cea= (C)+∞(Mn)/6+(D(Cr+V+Mo)/5+

(Cu+Ni)/15

式中 ∞()——括號中元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù) /%。

將從表 1中查得的各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)代入上式可

得 :C =0.374% (<0l4%),可知該類鋼材淬硬傾向

和冷裂傾向較小,焊接性良好。

3.1 焊材 的選用

焊接 技術(shù)_

按照材料 的化學(xué)成分 、力學(xué)性能相匹配的原則 ,

為保 證 良好 的焊接性和焊接 接頭的低溫韌性 ,選用

TIG一80Nil焊 絲與 W506Ni焊 條做 為施 焊 焊材 。焊 材

化學(xué)成分和 力學(xué)性能 見表 3和表 4。

3.2 坡 口加工

3 怦 學(xué)成分 /%

根據(jù)施工聊場的實際情況,現(xiàn)場坡口加工采用鏈條式

管道火焰自動切割機進(jìn) 行加工 ,切割前采用手工氧 一乙炔

火焰噴槍對管段待切割位置預(yù)熱 79~110。C,坡口尺寸見

圖 1;坡口表面采用砂輪機打磨去除氧化皮,對切割機割

傷位置進(jìn)行手工補焊,抽取管道 5% 的坡口表面進(jìn)行滲透

檢測,檢測結(jié)果不得有 性缺陷,否則應(yīng)加倍抽檢 。

60+ 5。

罔 1 管道坡 口尺寸

33 焊接方法及工藝參數(shù)

焊接層道見圖 2,焊接方法及焊接工藝參數(shù)見表 5。

41 焊 薊預(yù)熱

按 照 ASMEB31.3—2010和 焊 接 工藝 評 定 的要 求 ,

焊接前采用電加熱帶對管道組成件進(jìn)行預(yù)熱,預(yù)熱溫度

為 79~150~C,預(yù)熱范圍為坡口中心兩側(cè)各不小于壁厚

圖 2 焊接層通示意

的 5倍 (230mm 以上 )的區(qū)域 ,加熱區(qū)域采用保溫棉

保溫 ;焊接過程中應(yīng)保持層間溫度在 79—200oC之間,

中途中斷焊接應(yīng)重新預(yù)熱。

4.2 焊后緩冷保溫

因鋼管壁厚大 ,焊后立即將管道組成件加熱至 200

~ 350oC,然后進(jìn)行保溫緩冷,時間不少于 60min。

4.3 焊后熱處理

磁粉和射線檢測合格后對焊縫進(jìn)行熱處理 ,壁厚 t

為 46mm 的焊縫熱處理曲線如圖 3所示。

焊后熱處理的加熱速度、恒溫時間及冷卻速度按照

以下規(guī) 定執(zhí) 行 :

(1) 當(dāng)溫度升至 400oC以上時 ,加熱速度不應(yīng)大

于 (512 ) ℃/h,且 ≤ 205oC/h。

(2)焊后熱處理的恒溫時間為 X2.5min/mm,

表 5 焊陵方法&工藝參 數(shù)

1/1 GTAW TIG一80Nil 2.4 正接 8O一120 12—25

2/1 SMAW W 506Ni 3.2 反接 90—125 22—25

3/1—8/3 SMAW W 506Ni 3.2/4.0 反接 9o一17O 22~25

6 8

6 8

7 10

第 40卷 第 2期 69 ■_

舟

”

l 焊接技術(shù)

石 油 工 程 建 設(shè)

￡≥25mm時,每增加 25mm恒溫時間增加 0.5h,恒

溫期間與最低溫差應(yīng)小于 65。C。

(3) 恒溫后冷卻速度不應(yīng)大于 (65OO/￡)~C/h,

且≤ 260~C/h,400oC以下可自然冷卻14]。

(4)采用 JF—D一360熱處理控制設(shè)備。

4l4 硬度檢沏

以某焊口為例,焊口硬度試驗數(shù)據(jù)見表 6。

6 A671GrCC601氏c:,La鋮 百通 口慷

蝴 纂 勰蛹酶 蠹 蕊 鬟} 翁灝 饕 域

母材 110 105 113 1D9

焊縫 178 184 184 182

熱影響區(qū) 112 1D3 119 111

SH3501—2011規(guī)定硬度值 HB≤ 200,上表中的

試驗數(shù)據(jù)表明熱處理工藝滿足要求。

51 熱裂級

熱裂紋的產(chǎn)生與焊縫金屬結(jié)晶過程中的低熔點雜質(zhì)

偏析的數(shù)量及分布有關(guān),必須有針對性地提高焊材技術(shù)

要求 ,嚴(yán)格控制 S、P元素的含量 ,每批焊材均需要廠

方進(jìn)行工藝性試驗并提交材料試驗報告。

5.2 低溫訓(xùn) 性降低

為保證焊縫具有較高的低溫韌性 ,在焊接過程中必

須控制焊接熱輸入量和層間溫度。因此 ,應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行技

術(shù)交底 ,嚴(yán)格控制焊工焊接層道的寬度和厚度。

氣孔主要出現(xiàn)在焊縫填充層。主要原因是海邊環(huán)境

濕度大、風(fēng)大 ,焊材易受潮 ,因此 ,應(yīng)加強過程檢查 ,

要 求施 工班組做好擋風(fēng)措施 、使用焊條保溫桶 。

焊工焊接作業(yè)的熟練程度有關(guān),包括對工藝指導(dǎo)書中焊

接工藝的掌握 ,應(yīng)選用技能過硬、責(zé)任心強的焊工。

55 翠營固定焊_】 線 檢測

由于管道壁厚 大 ,對于預(yù)制 焊口和直 管段焊 口現(xiàn) 場

采用 X射線機中心曝光檢測 ,在 y源無法進(jìn)入施工現(xiàn)

場的情況下 ,膨脹節(jié)位置和垂直管段的固定焊口無法進(jìn)

行 100% 射線檢測。采取措施如下 :

(1)合理安排管道預(yù)制川頁序,優(yōu)先施工直管段。

(2)適當(dāng)加大膨脹節(jié)的預(yù)制深度。

(3)做好管道安裝與無損檢測工作的交叉配合。

(4) 采用射線和超聲波聯(lián)合檢測的方式完成固定

焊口的無損檢測。

56 低渝閥一焊縫 焊接與熱處理

由于焊接和熱處理過程對閥門的加熱作用會導(dǎo)致閥

體過熱變形,影響閥座的密封性。采取措施如下 :

(1)預(yù)熱和焊接過程中保證閥門的適度開啟。

(2)嚴(yán)格控制焊工的焊接速度 ,在保證層間最低

溫度的前提下盡量放慢焊接速度。

(3)在閥門側(cè)距離焊縫 300mm位置采用棉布包

裹閥體表面,安排專人不間斷地在棉布上面淋水 ,保證

棉布潮濕且無水流出,并采用紅外線測溫儀對閥體表面

溫度進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控 。

通過采用合理的焊接和熱處理工藝,施工承包商圓

滿完成了江蘇 LNG接收站站內(nèi)高壓低溫天然氣外輸主管

道的焊接施工任務(wù) ,累計焊接焊口 1O5道 ,拍片 877

張 ,射線檢測一次合格率達(dá)到 96.4%,固定口填充層超

聲波檢測 15道且全部合格。該接收站外輸管道投產(chǎn)運

行兩年多來未出現(xiàn)任何問題。

1]陳文 學(xué) A516Gr60低 溫鋼 使用 國產(chǎn) 焊材 的工 藝研 究 .電 焊機 ,

2011,(6):22—24

2]中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊 第 2卷材料的焊接(第 2版 )

[M】北京 :機械工業(yè) 出版社 2001

3】SH3501-2011,石油化工有毒、可燃介質(zhì)鋼制管道工程施工及驗收

范【S】

4】GB50236—2011,現(xiàn)場設(shè)備 、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范【Sl

作者簡 介 :

魏 明 (1982一),男 ,河 北承德人 ,助理 工程師 ,2007年畢業(yè)于重

厭科技學(xué)院 焊接工藝及設(shè)備專業(yè) ,現(xiàn)從事焊接技術(shù)工作 。

條渣、條孔是焊接過程中易出現(xiàn)的缺陷。這主要與 福目 2o13~ o7 18;{ 圍日期 2。14一o2 15

—● 70 2014年4月訂貨137*8188*0376