A671Gr．CC60低温钢管道的焊接.pdf

■ 焊接技术 石 油工 程建设 A 6 7 1 G r ． CC6 0低 温钢 管道 的焊接 魏明 ，吕彦祈 中国石油天然气第六建设公司，广西桂林 5 4 1 0 0 4 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 1 - 2 2 0 6 2 0 1 4 0 2 0 1 6 摘要 江苏 L N G接收站工程是中石油首批开工建设的 L N G接收站工程之一 ，该接收站站内高压低温外输管道采用德国 E E W 公司生产的 A 6 7 1 G r ． C C 6 0 低温钢管。文章介绍了 A 6 7 1 G r C C 6 0 低温钢管的化学成分、力学性能、焊接工艺和 热处理工艺 ，总结分析了低温钢管焊接施工过程中遇到的问题并提出了解决办法，最后介绍了外输管道的焊接效果。 关键词 低温钢；天然气管道 ；焊接工艺 ；热处理工艺 We l d i n g o f A6 7 ] Gr ． CC 6 0 C r y o g e n i c S t e e l P i p e l i n e J i a n g s u L N G T e r mi n a l i s o n e o f t h e f i r s t b a t c h o f c o n s t r u c t io n L N G t e r mi n a l p r o j e c t s b u i l t b y C NP C ． T h e p i p e ma t e r i a l o f t he hi gh p r es s u r e l o w t em p e r a t u r e g as t r an s mi s s i on p i pe l i ne a t t h e t er m i n a l i s A671 Gr ． CC60 c r y og en i c s t e el t h a t wa s p r o d u c e d b y E E W i n Ge r ma n y ．T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e s t h e c h e mi c a l c o mp o s i t i o n， me c h a n i c a l p r o p e r t i e s， we l d i n g p r o c e s s a n d h e a t t r e a t me n t p r o c e s s o f A6 71 Gr ． C C6 0 s t e e 1 ． a n a ly z e s t h e p r o b l e ms a r is i n g f r O m we l d i n g c o n s t r u c t i o n c o u r s e a n d g i v e s t h e s o l u t io n s，wh i c h a c h i e v e g o o d we ld i n g q u a l i t y ． K e y wor d s c r y og enic s t e el ； n a t u r a l g a s p i p el i n e； wel d i ng pr o c es s； h e a t t r e a t men t p r oc e s s 江苏 L N G接收站站内天然气外输管道采用 A 6 7 1 G r ． C C 6 0 低温钢管，主管道长 4 1 6 m，规格为 D 7 1 1 ． 2 mm X 4 6 mm，设计压力 1 5 MP a ，设计温度 一 4 6～6 0。 C 。 德国 E E W 公司生产的A 6 7 1 G r C C 6 0 低温用电熔化焊 钢管采用 A 5 1 6 G r ． 6 0中、低温压力容器碳钢板卷制焊接而 成，A 5 1 6 G r ． 6 0 钢板为 A S ME规范推 吏用的无铡 氏温钢 材料 ，最低使用温度 一 1 8一 6 0。 C⋯ 。以到货的炉号为 8 3 3 6 6 8晰 冈 管为例，其1 匕 口 力学l、生 能 袤1 和表2 。 依据国际焊接学会 I I W 推荐的碳当量 C 计算 公式 走 1 钢爸也 疯0／ ％ 炉号 8 3 3 6 6 8 0 ． 1 5 O ． 2 0 1 2 O 0 ． O 1 1 O 0 0 4 O ．0 0 6 0 ． 0 4 O ． 0 4 O ． 0 4 0 ． 1 7 O ． O 1 O ．0 2 O ． 0 0 1 O ． 0 0 1 AS T MA5 1 6 2 0 0 6≤0 ． 2 3 0 ． 1 30 ． 4 5 0 ． 7 9 1 ． 3 0 ≤0 ． 0 3 5 ≤0 ．0 3 5 一 一 ≤ 0 ． 4 0 ≤0 3 4 ≤O ． 4 3 ≤0 ． 0 4 ≤0 ． 0 3 ≤0 ． 1 3 ≤ 0 ． 0 4 2 钢管力掌忖睡 囊 il 童 爱 l 囊 囊 辫 图 墼 童 匿 豳 8 麓 葭 l { ；； 蘸 匿 l l 事 } 鞭 ； 重 饕 雾 溺 季 图 I j 褊 } 炉号 8 3 3 6 6 8 正火 回火 3 8 6 5 0 9 3 1 1 0 5 ，1 O O ，1 3 9 A S T MA 5 1 6 2 0 0 6 正火 回火 ≥2 2 0 4 1 5 ～5 5 5 ≥2 1 ≥1 8 注采用 1 0mm 1 0 mm 5 5mm的标准冲击试样。 ●6 8 2 0 1 4 年 4 月 魏 明等 A 6 7 1 G r C C 6 0低温钢管道的焊接 C e a C∞ Mn ／ 6 D C r VMo ／ 5 C u N i ／ 1 5 式中∞ 括号中元素的质量分数 ／ ％。 将从表 1中查得的各元素的质量分数代入上式可 得 C 0 ． 3 7 4 ％ 0 l 4 ％，可知该类钢材淬硬倾向 和冷裂倾向较小，焊接性良好。 3 ． 1 焊材的选用 焊接技术_ 按照材料 的化学成分 、力学性能相匹配的原则 ， 为保 证 良好 的焊接性和焊接 接头的低温韧性 ，选用 T I G 一 8 0 N i l焊 丝与 W5 0 6 N i 焊条做 为施 焊焊材 。焊材 化学成分和 力学性能 见表 3和表 4 。 3 ． 2 坡 口加工 3 怦 学成分 ／ ％ 根据施工聊场的实际情况，现场坡口加工采用链条式 管道火焰自动切割机进行加工，切割前采用手工氧 一乙炔 火焰喷枪对管段待切割位置预热 7 9～1 1 0 。 C，坡口尺寸见 图 1 ；坡口表面采用砂轮机打磨去除氧化皮，对切割机割 伤位置进行手工补焊，抽取管道 5 ％ 的坡口表面进行渗透 检测，检测结果不得有 性缺陷，否则应加倍抽检 。 6 0 5 。 罔 1 管道坡 口尺寸 3 3 焊接方法及工艺参数 焊接层道见图 2 ，焊接方法及焊接工艺参数见表 5 。 4 1 焊蓟预热 按照 A S ME B 3 1 ． 3 2 0 1 0和焊接工艺评定的要求 ， 焊接前采用电加热带对管道组成件进行预热，预热温度 为 7 9～1 5 0 C，预热范围为坡口中心两侧各不小于壁厚 图 2焊接层通示意 的 5倍 2 3 0 mm 以上 的区域 ，加热区域采用保温棉 保温 ；焊接过程中应保持层间温度在 7 92 0 0 o C 之间， 中途中断焊接应重新预热。 4 ． 2 焊后缓冷保温 因钢管壁厚大 ，焊后立即将管道组成件加热至 2 0 0 ～ 3 5 0 o C ，然后进行保温缓冷，时间不少于 6 0 mi n 。 4 ． 3 焊后热处理 磁粉和射线检测合格后对焊缝进行热处理 ，壁厚 t 为 4 6 mm 的焊缝热处理曲线如图 3所示。 焊后热处理的加热速度、恒温时间及冷却速度按照 以下规定执行 1 当温度升至 4 0 0 o C以上时 ，加热速度不应大 于 5 1 2 ℃／ h ，且 ≤ 2 0 5 o C ／ h 。 2 焊后热处理的恒温时间为 X 2 ． 5 mi n ／ mm， 表 5 焊陵方法＆工艺参数 1 ／ 1 G T A W T IG 一 8 0 N i l 2 ． 4 正接 8 O 一1 2 0 1 22 5 2 ／ 1 S MA W W 5 0 6 N i 3 ． 2 反接 9 01 2 5 2 22 5 3 ／ 1 8 ／ 3 S MA W W5 0 6 N i 3 ．2 ／ 4 ． 0 反接 9 o 一1 7 O 2 2～2 5 6 8 6 8 7 1 0 第 4 0卷 第 2 期6 9 ■_ 舟 ” l 焊接技术 ＼ 石 油 工 程 建 设 ￡ ≥2 5 mm时，每增加 2 5 mm恒温时间增加 0 ． 5 h ，恒 温期间最高与最低温差应小于 6 5。 C 。 3 恒温后冷却速度不应大于 6 5 O O ／ ￡ C ／ h ， 且≤ 2 6 0 C ／ h ，4 0 0 o C以下可自然冷却14 ] 。 4 采用 J F D 一 3 6 0 热处理控制设备。 4 l 4 硬度检沏 以某焊口为例，焊口硬度试验数据见表 6 。 6 A 6 7 1 G r C C 6 0 1 氏c ， L a 铖 百通 口慷 蝴 纂 勰 蛹 酶 蠹 蕊 鬟 翁 灏 饕 域 } 母材 1 1 0 1 0 5 1 1 3 1 D 9 焊缝 1 7 8 1 8 4 1 8 4 1 8 2 热影响区 1 1 2 1 D 3 1 1 9 1 1 1 S H 3 5 0 1 2 0 1 1规定硬度值 H B≤ 2 0 0 ，上表中的 试验数据表明热处理工艺满足要求。 5 1 热裂级 热裂纹的产生与焊缝金属结晶过程中的低熔点杂质 偏析的数量及分布有关，必须有针对性地提高焊材技术 要求 ，严格控制 S 、P元素的含量 ，每批焊材均需要厂 方进行工艺性试验并提交材料试验报告。 5 ． 2 低温训性降低 为保证焊缝具有较高的低温韧性 ，在焊接过程中必 须控制焊接热输入量和层间温度。因此 ，应严格进行技 术交底 ，严格控制焊工焊接层道的宽度和厚度。 气孔主要出现在焊缝填充层。主要原因是海边环境 湿度大、风大 ，焊材易受潮 ，因此 ，应加强过程检查 ， 要求施工班组做好挡风措施、使用焊条保温桶。 焊工焊接作业的熟练程度有关，包括对工艺指导书中焊 接工艺的掌握 ，应选用技能过硬、责任心强的焊工。 5 5 翠营固定焊_】 线检测 由于管道壁厚大，对于预制焊口和直管段焊口现场 采用 X射线机中心曝光检测 ，在 y源无法进入施工现 场的情况下 ，膨胀节位置和垂直管段的固定焊口无法进 行 1 0 0 ％ 射线检测。采取措施如下 1 合理安排管道预制川 页 序，优先施工直管段。 2 适当加大膨胀节的预制深度。 3 做好管道安装与无损检测工作的交叉配合。 4 采用射线和超声波联合检测的方式完成固定 焊口的无损检测。 5 6 低渝阀一焊缝 焊接与热处理 由于焊接和热处理过程对阀门的加热作用会导致阀 体过热变形，影响阀座的密封性。采取措施如下 1 预热和焊接过程中保证阀门的适度开启。 2 严格控制焊工的焊接速度 ，在保证层间最低 温度的前提下尽量放慢焊接速度。 3在阀门侧距离焊缝 3 0 0 mm位置采用棉布包 裹阀体表面，安排专人不间断地在棉布上面淋水 ，保证 棉布潮湿且无水流出，并采用红外线测温仪对阀体表面 温度进行动态监控。 通过采用合理的焊接和热处理工艺，施工承包商圆 满完成了江苏 L N G接收站站内高压低温天然气外输主管 道的焊接施工任务 ，累计焊接焊口 1 O 5道 ，拍片 8 7 7 张 ，射线检测一次合格率达到 9 6 ． 4 ％，固定口填充层超 声波检测 1 5道且全部合格。该接收站外输管道投产运 行两年多来未出现任何问题。 1 ] 陈文学 A 5 1 6 G r 6 0低温钢使用国产焊材的工艺研究 ． 电焊机， 2 0 1 1 ， 6 2 2 2 4 2 ] 中国机械工程学会焊接学会．焊接手册 第 2 卷材料的焊接 第 2 版 [ M】北京 机械工业 出版社 2 0 0 1 3 】 S H 3 5 0 1 - 2 0 1 1 ， 石油化工有毒、 可燃介质钢制管道工程施工及验收 范【 S 】 4 】 G B 5 0 2 3 6 2 0 1 1 ， 现场设备、 工业管道焊接工程施工规范【 S l 作者简介 魏明 1 9 8 2 一 ，男，河北承德人，助理工程师，2 0 0 7年毕业于重 厌科技学院焊接工艺及设备专业，现从事焊接技术工作。 条渣、条孔是焊接过程中易出现的缺陷。这主要与 福目 2 o 1 3 ～ o 7 1 8；{ 围日期2 。 1 4 一 o 2 1 5 ● 7 0 2 0 1 4 年4 月