我国油气管道焊接现状与发展_杨祥海

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近几年,由于国企用工机制的改 革,市场化用工比例不断增大,个别 员工素质低下,质量意识不强;例如: 2006年1月5日,北京通州区马驹桥镇
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大周易村的超高压2MPaφ1016mm输气 管道发生泄露,事后经过检查分析, 是地下管道焊缝开裂导致的此次事故。 3.5 技术管理不善
技术管理不善具体体现在以下几 方面: 3.5.1 人的因素
具体表现在:用人单位忽视了对 焊工的质量意识教育,在用人上重使 用而轻培训,并且忽视了其它与焊接 相关工种的培训和教育,比如检测、 土建、防腐绝缘等;“施工工艺纪律 和文件是应付检查”的错误思想在个 别管理人员头脑里还在起作用,并占 具着一定地位。例如:2006年1月20日 四川仁寿富加站连续发生两次爆管着 火事故,事后调查结果表明,该站在 进行站间清管置换时,不按要求作业, 升压速度过快,导致天然气在管内遇 氧化铁粉尘燃烧,引发事故。 3.5.2 设备因素
由于油气管道建设过程中不可避 免地要用到诸如蒸馏釜球罐等压力容 器,个别供货单位注重眼前利益产品 以次充好,产品漏检或不检现象时有 发生;例如2005年西气东输一线克拉 二气田中央处理厂爆炸事故以及重庆 某配气站的爆炸起火事故,事后经过 中石油和当地技术监督部门的分析得 出设备在制造过程中焊缝就存在着先 天疾病,致使设备带病运行,最终导 致事故发生。 3.5.3 材料因素
1 我国油气管道焊接技术的 现状
作者简介:杨祥海(1971-),男,一级高级技师,1992年 毕业于四川油建技校焊接专业,留校任教至2010年;现就 职于川庆油建川东分公司专职质检。
1.1 我国油气管道焊接工艺的发展 概况
20世纪70年代及以前,管道建设 中焊接以传统手工焊方法为主施工, 到80年代初,才逐步从国外引进向下 焊技术。
前言
焊接,是油气管道建设中的主要 工艺环节之一。焊接工艺的先进与否、 焊接质量的优劣等,不仅关系到工程 施工成本,而且也直接关系到油气管 道的安全运行,从国内外发生的大量 油气管道安全事故来看,焊接质量的 低劣是造成油气管道事故的主要原因 之一,因此管道焊接质量问题必需引 起高度重视。
现就我国油气管道焊接技术现状 和存在的主要问题,油气管道焊接接 头抗腐蚀及裂纹试验的研究以及油气 管道焊接技术的管理、人员的培训、 焊接质量的提高、焊接技术的发展等 问题提出如下看法:
四川气田于上世纪80年代开始研 究高酸性气田管线钢焊接技术,于2006 年在罗家寨高酸性气田开采时逐步开 始使用高酸性气田管线钢的焊接技术。 2008年在龙岗气田试采施工中得以大 面积推广该项技术,并取得一定成效。 1.3 开展各种高效高质量焊接新工 艺研究和应用简况
到目前为止,我国油气管道建设 在西气东输二线采用的焊接工艺开始 有了较大改观,主要采用以半自动RMD 或STT根焊为主,以自动焊和手工焊为 辅的焊接工艺,打破传统的手工焊施 工方式,但用于油气管道建设的焊丝、 焊条等还主要以进口为主;前几年国 内也有几家知名焊材厂家尝试过生产 纤维素焊条和自保护药芯焊丝,由于 种种原因没能够得到大面积推广和使 用,包括目前西气东输二线用的金属 粉芯药芯焊丝,以及返修焊条,虽然 自贡大西洋焊条厂有过尝试,但由于 制造工艺等诸多原因,没能够得到大 面积的推广和应用,目前用于西气东 输二线以及有较高要求的油气管道施 工的焊丝(条)基本上是以进口焊材 为主。
本世纪初四川油建开始引进半自 动RMD焊接设备和焊接技术,并在西 气东输二线西段推广使用。 1.2 API系列管线钢、高酸性气田管 线钢的应用情况
20世纪70年代及以前,基本上是 采用20R或16MnR等低合金钢,到20世 纪80年代初,开始逐步使用API SPEC- 5L、X52、X56等系列管线钢,90年代 初,在涩宁兰输气管道施工时开始使
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用X70管线钢,到西气东输一线时开始 大量使用X70管线钢,翼宁联络管线时 开始X80管线钢的实验段施工,到西气 东输二线时开始大面积使用X80管线钢, 也从此改变了我国油气管道建设从追 赶国际油气管道建设到领跑国际管道 建设发展现状。
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我国油气管道焊接现状与发展 Present situation and development of
welding of oil and gas pipeline in China
中国石油川庆钻探工程公司四川油建工程技术开发培训中心 杨祥海 祁哲
摘 要:本文介绍了我国油气管道焊接现状,通过对几起典型爆管事故的分析,提出了提高油气管道焊接质量的几点 建议。 关键词:管道;焊接;发展
6 结束语
总之,随着国家能源战略储备的 开工建设,我国大型油气输送管线及 储罐建设将大幅增加,对油气管道设 计施工和建造将面临更大的考验和挑 战,为确保施工质量,就必须加大过 程控制。
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目前我国大口径油气管道建设采 用的根焊方法主要有六种,一是内焊 机,二是外焊机,三是STT根焊,四
是外焊内衬强制成型,五是手工根焊, 六是RMD根焊。盖面焊则主要以手工 焊、半自动和全自动焊为主,双联管 在西气东输一线施工中有所使用,但 由于受施工地形和运输机械的限制, 最终没能够大面积推广和使用。川渝 气田管道施工,由于受地形限制还是 以厂内预制,现场组焊为主,只有在 兰成渝输油管道施工和北内环集输气 管道施工中才开始使用机械化大流程 作业方式。
据相关资料显示,国外对油气管 道事故的技术分析非常重视,建立专 门的机构,定期对事故进行调查统计, 并且组织力量对各类事故的产生原因 及预防措施加以详细分析研究,并及 时写成报告,这对提高油气管道焊接 质量,减少和预防同类事故的发生起 着积极作用。因此建议油气田建设施 工队伍也应该组织有关系统和力量, 建立事故分析调查和事故技术档案。
不按设计要求施工,个别单位在 施工时用错焊材,钢材的现象时有发 生,在对有特殊要求的管线施工时, 不按要求焊前预热和焊后热处理,以 及不按要求进行管沟开挖和水土护坡 等。
4 关于提高油气管道焊接质量 的几点建议
4.1 加强焊接技术管理及焊工基础培 训工作; 4.2 从源头入手,加大员工培训力度; 4.3 加强施工质量监管; 4.4 建立事后监督体系,引入第三方 检测,以确保检测结果的公平公正; 4.5 加强高效焊接新工艺新技术的研 究及推广工作; 4.6 建立专职职能机构大力开展油气 管道事故的技术分析工作。
例如,某单位对1994~2003年间 造成人身伤害的压力管道事故统计中 (共统计焊接质量事故36起),其中 因为焊接质量低劣就占事故总数的 18%。究其原因,人员素质低下是造 成这些事故的主要因素之一。 3.2 焊缝腐蚀严重
2004年5月29日,泸州市纳溪区 滨临路15号居民楼下发生的天然气爆 炸事故,经过调查,此次事故的主要 原因是焊口腐蚀严重导致。此次事故 共造成5人死亡,35人不同程度受伤的 严重后果。 3.3 设计原因
2 焊缝抗腐蚀及裂纹实验研 究简况
2.1 对腐蚀和裂纹防治措施的研究 国外从20世纪60年代首条管道发
生H2S腐蚀破裂后,就开始了钢管耐腐 蚀方面的研究,并逐步开发出了耐H2S 腐蚀的管道钢。我国在这方面的工作 起步较晚,相关的研究资料很少。中 国石油西南油气田公司从2000年开始, 针对川东北高含硫气田开发可能出现 的腐蚀环境,进行了多次科技攻关, 通过室内和现场实验,分别从腐蚀机 理、材料选择评价、缓蚀剂防腐、腐 蚀监测、焊接工艺技术等方面进行了 研究,取得了大量的实验数据和研究 成果,指导了高含硫气田开发方案的 设计。 2.2 应用力学对已产生腐蚀的油气管 道进行安全分析
逐步开展断裂力学在油气管道的 应用和实验研究。针对已经产生腐蚀 的压力管道中实际缺陷的存在部位和 尺寸,对其安全性和使用寿命进行定 量评估。
3 焊接技术和管理上存在的
问题
3.1 焊接质量的低劣 从近几年油气管道爆管事故分析,
凡属爆管的焊口,除去人为及不可抗 拒因素破坏以外,焊接质量的低劣(包 括焊缝内部超标缺陷和焊缝外超标缺 陷),是其主要原因之一,究其根源 主要是操作者责任心不强以及管理不 善等造成。
1999年2月26日,重庆蒋治输气站 φ406mm管线进行清管时管道发生爆 炸,此后,线路又发生三次局部爆管, 事后经过调查和检验发现,设计要求 管材材质应为X52,由于从日本进口的 管材没有按要求进行复检,管线实际 材质各组份含量达到了X70水平,X52 的焊接工艺用于X70的焊接,其力学 性能当然无法达到最佳水平,这就为 日后的爆管留下隐患。 3.4 施工质量
对于高酸性气田焊接材料的研制 方面,由于受特定条件限制,四川油 建于本世纪初开始与大西洋焊条厂共 同研制开发了专用于高酸性气田管线 钢的焊条,并在龙岗气田开发中得以
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运用,取得较好效果。 在焊接设备的研制和使用方面,
由于油气管道建设复杂的施工地形和 恶劣的自然环境,对焊接设备提出了 非常苛刻的要求,目前用于油气管道 建设的国产焊接设备,基本上是处于 追赶或照抄国外的焊接设备阶段,只 有少数厂家生产的焊接设备能够满足 油气管道施工要求。基于这些原因, 目前国内油气管道建设用的焊机还是 以依赖进口焊机为主国产焊机为辅。
西气东输一线克拉二中央处理厂 的爆炸事故,由于设计单位对低温分 离器复材和基材两种材料的制造工艺 不够了解,导致制造过程中基材产生 一定程度的脆化,从而诱发事故的发
生,是一起典型的工程设计选材不当 造成的事故。 3.5.4 环境因素
施工单位忽视了环境会对焊接质 量产生影响,不按要求对焊口进行预 热和后热处理,结果导致焊缝应力增 大,管道运行时,由于地质条件发生 变化最终导致事故发生。 3.5.5 采用的施工方法
20世纪90年代初,引进了自保护 半自动焊设备和自保护半自动焊接工 艺,并在库鄯线及涩宁兰输气管线得 到运用和推广。
本世纪初,在西气东输管道工程 中管道自动焊技术在国内开始大规模 应用。其中尤其是以四川油建引进的 意大利PWT全自动焊机根焊+ 加拿大 RMS自动焊机外焊运用最为成功,中 央电视台科技博览曾作专题报道,并 于2006年将该技术用于川渝丘陵地区 施工,均取得较好成绩。
组织相关专家亲临现场,掌握第一手 资料,并将技术分析结果通过适当方 式予以报道。
5 我国油气管道施工建设亟待 解决的问题
5.1 管道自动焊技术、施工装备应不 断完善和国产化。 5.2 水网地区管道施工装备标准化和 施工技术完善。 5.3 探索完善大型顶管和盾构穿越技 术。 5.4 施工新技术的开发推广和应用。 5.6 高酸性气田管线钢的焊接技术及 材料选型。 5.7 LNG、海洋平台等低温、超低温 钢以及超级双相钢的焊接技术。 5.8 建造大容积油气储罐用的高强度 钢板及焊接材料的研制,以及建造大 容积油气储罐的焊接新技术。 5.9 直径1000mm以上大口径、高压力 油气管道不停输情况下带压开孔、补 漏的施工方案及焊接技术。 5.10 盐湖及高酸、碱性地质条件下 的管道防腐技术。 5.11 高寒地区管道施工方案及焊接 技术。 5.12 T91、P91等高纯净耐热钢焊接 技术。
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