舞阳钢铁有限责任公司

■ 焊接技术 石油工程建设60低 温钢 管 道 的焊接

摘要订货137*8188*0376张经理

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,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

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

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 Ij §褊 }

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 100% 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