■ 焊接技术 石油工程建设60低 温钢 管 道 的焊接
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江苏 LNG接收站工程是中石油首批开工建设的 LNG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
EEW 公司生产的 60低温钢管。文章介绍了 A671GrCC60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,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
WeldingofA67]60CryogenicSteelPipeline
JiangsuLNGTerminalisoneofthefirstbatchofconstructionLNGterminalprojectsbuiltbyCNPC.Thepipematerial
ofthehighpressure low tem perature gastransmission pipelineatthe term 60cryogenicsteelthat
was produced by EEW in Germ any.This article introduces the chemicalcom position, m echanicalproperties,
welding processand heattreatmentprocess 60 stee1. analyzes the problems arising frOm welding
constructioncourseandgivesthesolutions,w hichachievegoodw eldingquality.
Keyw ords
cryogenicsteel; naturalgaspipeline; weldingprocess; heattreatmentprocess
江苏 LNG接收站站内天然气外输管道采用 A671Gr.
CC60低温钢管,主管道长 416m,规格为 D711.2mm
X46mm,设计压力 15MPa,设计温度 一46~60。C。
德国 EEW 公司生产的A671GrCC60低温用电熔化焊
钢管采用 A516Gr.60中、低温压力容器碳钢板卷制焊接而
成,A516Gr.60钢板为 ASME规范推 吏用的无铡 氏温钢
材料 ,使用温度 一18—一60。C…。以到货的炉号为
833668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 (IIW )推荐的碳当量 C 计算
公式 :
走 1 钢爸也 疯 0 /%
炉号 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 钢管力掌忖睡
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炉号 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的标准冲击试样。
● 68 2014年 4月
魏 明等 :A671GrCC60低温钢管道的焊接
Cea= (C)+∞(Mn)/6+(D(Cr+V+Mo)/5+
(Cu+Ni)/15
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 =0.374% (<0l4%),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
TIG一80Nil焊 丝与 W506Ni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 79~110。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 。
60+ 5。
罔 1 管道坡 口尺寸
33 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。
41 焊 蓟预热
按 照 ASMEB31.3—2010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 79~150~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 (230mm 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 79—200oC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 200
~ 350oC,然后进行保温缓冷,时间不少于 60min。
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 46mm 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 400oC以上时 ,加热速度不应大
于 (512 ) ℃/h,且 ≤ 205oC/h。
(2)焊后热处理的恒温时间为 X2.5min/mm,
表 5 焊陵方法&工艺参 数
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 焊接技术
石 油 工 程 建 设
￡≥25mm时,每增加 25mm恒温时间增加 0.5h,恒
温期间与温差应小于 65。C。
(3) 恒温后冷却速度不应大于 (65OO/￡)~C/h,
且≤ 260~C/h,400oC以下可自然冷却14]。
(4)采用 JF—D一360热处理控制设备。
4l4 硬度检沏
以某焊口为例,焊口硬度试验数据见表 6。
6 A671GrCC601氏c:,La铖 百通 口慷
蝴 纂 勰蛹酶 蠹 蕊 鬟} 翁灏 饕 域
母材 110 105 113 1D9
焊缝 178 184 184 182
热影响区 112 1D3 119 111
SH3501—2011规定硬度值 HB≤ 200,上表中的
试验数据表明热处理工艺满足要求。
51 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。
55 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 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。
56 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
温度的前提下尽量放慢焊接速度。
(3)在阀门侧距离焊缝 300mm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 LNG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 1O5道 ,拍片 877
张 ,射线检测一次合格率达到 96.4%,固定口填充层超
声波检测 15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 A516Gr60低 温钢 使用 国产 焊材 的工 艺研 究 .电 焊机 ,
2011,(6):22—24
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 2001
3】SH3501-2011,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