抗硫管线焊接工艺研究
18X80管线钢深脱硫技术研究
X80管线钢深脱硫技术研究王志鹏张宏艳季晨曦李一丁崔阳（首钢技术研究院，北京100043）摘要总结前人的研究成果结合自身的设备和工艺条件，首钢京唐公司低级别管线钢采取KR-BOF-LF-CC工艺实现成品硫0.0023%的冶炼；京唐公司高级别管线钢采取KR-BOF-LF-RH-CC工艺实现成品硫低于0.0010%的冶炼。
通过提高脱硫温度、提高造渣过程钢中全铝含量、提高渣中Al2O3含量、降低渣的CaO/Al2O3比值、10min钢包底吹强搅拌实现了X80管线钢100%炉次一次深脱硫。
关键词管线钢深脱硫渣处理Study on the Deep Desulfurization Process of Pipeline Steel X80Wang Zhipeng, Zhang Hongyan, JiChenxi, Li Yiding, Cui Yang（Shougang Research Institute of Technology,Beijing100043,China）Abstract The low-level pipeline steel developed by the process of “KR-BOF-LF-CC”at ShougangJingtangcompany, the sulfur content of finished products 0.0023% for low-level pipeline steel. The high grade pipeline steel developed by the process of “KR-BOF-LF-RH-CC”, the sulfur content of finished product all below 0.0010%. The deep desulfurization of 100% X80 pipeline steel heats is achieved through the following measures, such as improving the desulfurization temperature, increasing the Aluminum content in steel of slagging process, increasing the Al2O3 content of slag, reducing the CaO/Al2O3 ratio of slag and ensuring ten minutes strong ladle bottom stirring.Key Words pipeline steel deep desulfurization slag treatment硫在钢中会形成硫化物夹杂，降低钢的延展性和韧性，特别是冲击韧性。
ANTI-H2S抗硫化氢裂纹碳钢管道焊接施工工法
ANTI-H2S抗硫化氢裂纹碳钢管道焊接施工工法ANTI-H2S抗硫化氢裂纹碳钢管道焊接施工工法一、前言随着石油和天然气行业的不断发展，对于输送管道的需求越来越大，其中碳钢管道是常见的一种。
然而，由于硫化氢对碳钢等材料的腐蚀作用，对于输送硫化氢的管道，需要采取防止裂纹产生的措施。
本文介绍了一种抗硫化氢裂纹碳钢管道焊接施工工法，旨在为碳钢管道的焊接施工提供指导。
二、工法特点该工法采用特殊的防裂纹设计和焊接工艺，在高含硫化氢条件下确保管道焊接连接处不产生裂纹，提高管道的安全性和可靠性。
该工法具有以下特点：1. 抗硫化氢裂纹性能好，能够在高硫化氢环境下保持稳定。
2. 温度适应范围广，适用于各种工艺条件和操作环境。
3. 施工操作简单，不需要额外的高技术要求。
4. 与传统工法兼容，可以与已有的管道系统进行无缝衔接。
三、适应范围该工法适用于输送硫化氢气体的碳钢管道系统，特别是在高压高含硫化氢的环境下，如石油、天然气等行业。
四、工艺原理该工法的设计基于对裂纹形成的原理和焊接过程中的热力学和力学行为的详细分析。
通过采用特殊的焊接工艺和合金材料，可以减少焊接接头处的应力集中，从而防止裂纹的产生。
五、施工工艺1. 准备工作：包括管道设计、材料准备、焊接接头准备等。
2. 管道焊接：采用特殊的焊接工艺，包括预热、焊接参数控制、焊接序列等。
3. 焊后处理：包括热处理、后续焊接接头处理等。
六、劳动组织根据具体施工规模和要求，组织合适的工人和技术人员进行施工，确保施工进度和质量。
七、机具设备主要机具设备包括焊接机、焊接工具、气体瓶等。
这些设备应符合相关标准，并且使用前需要经过检修和校验。
八、质量控制施工过程中需要严格控制焊接工艺参数，采用无损检测等质量控制手段，确保焊接接头的质量符合设计要求。
九、安全措施施工过程中需要注意安全事项，包括工人的个人防护、现场的安全警示等。
此外，对于含硫化氢的环境，需要采取相应的通风措施和监测手段。
抗硫管道焊接工艺探析
抗硫管道焊接工艺探析1.1 焊口组对在许多已发生的管道受应力腐蚀而导致开裂的事故中，最开始或者说是最容易受到腐蚀的是焊缝处，其最先破裂的则是融合线部位。
因此，在焊接之前最好做好管道组对（焊口组对）。
在进行管道组对之前，应将管内的杂物彻底清除干净，务必保证管道的端口内外表面至少50mm之内都不会出现油漆、泥浆及油污等杂物。
此外，在对管道表面防腐层进行清理的时候，必须保证其加热的温度不会超过350度。
1.2 焊接相关要求及方法1.1.1 焊接要求对于抗硫管道焊接而言，一般将其焊接接头设为V型，坡口的角度在600±1.50，其钝边在0~0.5mm之间，而破口的间隙为3.0~4.5mm之间。
抗硫管道应按照相关的规范要求及规定尺寸来预制坡口，坡口在加工时采用机械加工的方式，切勿使用火焰切割。
在管段之上开孔之后，也是采用机械方法进行切割。
具体而言，其焊接接头的示意图如图1所示：图1 焊接接头示意图1.1.2 焊接方法首先，需要对焊口进行预热处理，一般采用的是电加热的方式，其预热的温度应控制在100~150度为宜，而预热的时间最好为一小时。
具体的预热范围应为焊缝两侧都不能低于了焊件厚度的三倍，尽量不能低于了100mm。
在预热过程中应对温度进行监测，而监测点应设置在加热面的背面。
在监测的时候，应先将加热源移开，待母材厚度方向上的温度稳定之后再对其温度进行测量，而温度均匀化的时间一般按照每25mm母材厚度需要两分钟的比例来计算。
预热的温度应控制在100度及以上，但不能高于200度。
其次，应对焊缝层间的温度进行控制，而且焊缝层间的温控属于一个十分重要的焊接工艺，必须重点把握。
具体而言，其焊接过程中，其最大层间的温度不能大于200度，而此时测量层间温度的点应设置在焊口三点及九点钟方向。
此外，在焊接过程中，必须保证层间的最低温度不能低于100度。
对层间温度进行测量，一般采用的是红外线测温仪或者远传温控箱等设备进行。
L360MCS抗硫钢管道的焊接
L360MCS抗硫钢管道的焊接某高含硫天然气气田开发项目,是国家“十一五”重点工程,气田H2S含量13%~ 18% (瞬时稀释1万倍仍会造成一口致命的危害),有机硫含量340.6 mg/m3 ,CO2含量8%~ 12%(v),介质条件非常苛刻。
该气田目前保持着H2S含量、并口出口温度和压力等多项世界之最。
天然气主输送管道使用抗硫碳钢+缓蚀剂方案进行气体输送，国、内外没有成功应用的先例;项目管道铺设需要穿隧道、过河流,部分山区最大坡度超过70度,施工难度大;主输送管道沿线人口密度大,部分人口距离输送管道只有200m,风险等级高,对输送管道的安全系数要求非常大;除此以外,项目抗硫管道焊接施工还面临着没有可以选用的焊接工艺评定标准、没有适用的抗硫焊材,没有高硫化氢环境下抗硫管道适用的焊接工艺和成熟的施工经验可以借鉴等系列困难。
2009年，该项目建成了国内第一个高含硫气田地面集输系统,该系统大量使用了L360MCS抗硫碳钢管道。
本文以该项目天然气主输送管道为例，详细介绍该类抗硫化氢碳钢管道的焊接,为以后同类工程的焊接施工提供经验。
一、L360MCS抗硫碳钢管道简介L360MCS抗硫碳钢管道为气田地面集输工程的主输送管道，该管道是按照ISO3183. 3的标准进行特殊定制的(化学成分见表1)。
其C、S.P等杂质元素含量比较低,可焊性好;在强度等级上属于X52级别，屈服强度不小于360 MPa,抗拉强度不小于460 MPa。
考虑到该管道输送介质的特殊性,在该类管道焊接施工过程中,除了需要考虑满足常规力学性能要求以外,需要对其耐腐蚀性能进行重点研究，以通过标准氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)实验为最终合格判定标准。
二、L360MCS 管道的可焊接性分析L360MCS管道是按ISO3183. 3标准生产的抗硫化氢碳钢管道，该管道杂质元素控制非常严格,交货状态为形变热处理。
该类管道中的S、P等有害元素含量非常低，P≤0.010%, S≤0, 002 % , Mn/S ≈720。
L360MCS抗硫碳钢管的焊接技术
2018年08月（4）合理选材、去除介质中的有害成分，工艺防腐等。
对于用于硫化氢应力腐蚀的场合，奥氏体不锈钢要进行冷加工的限制；原材料应最大程度上避免硫化的和氧化的夹杂物；残留的夹杂物保证即使是材料经轧制后不会有层状结构；氢组分的含量应足够低保证轧制过程中不会产生裂纹。
另外，A 项目还应在工艺上采取的应对措施。
如，改进工艺操作流程，使投料时管壁温度已经高于露点温度，避免了硫、氯等有害物质的露点腐蚀，而且低压升温过程较长，降低了管线热变形应力水平，又减少了管道材料应力导向氢致开裂的可能性。
B 项目因焊接造成不锈钢材料的晶间形成碳铬化合物，形成碳铬化合物的铬主要来自晶界附近而不是奥氏体晶体内部，结果就使晶界附近狭长区域含铬量大大减少，形成了所谓的‘贫铬区’，不锈钢之所以耐腐蚀就是因为不锈钢含有铬，所以贫铬区肯定会对腐蚀的介质敏感，而造成腐蚀。
其他的一些理论还认为贫铬区和非贫铬区的电位不一样，造成电化学腐蚀。
既然不锈钢材料碳铬化合物析出是根本原因，那首先想到的就是降低含碳量。
碳含量越少，产生贫铬的程度及产生贫铬区的可能性就越小。
因此，应该大量选用超低碳不锈钢。
但碳含量越小，需要的制造加工技术水平就越高。
焊接中尽量减少线能量输入，以减轻焊接接头的敏化程度，小线能量、小电流、大焊速，焊接过程中输入线能量少，既能有效的限制材料的被加热宽度，又有利于被加热区迅速，在敏化温度区停留时间短，有利于防止材料的晶间腐蚀。
条件允许的情况下还可以采用水冷等强制措施。
4结语对于变换工段不锈钢材料的腐蚀主要是由应力腐蚀造成的。
水煤气中一旦有液态水的存在，硫化氢溶解在水中的比例越高应力腐蚀发生的风险就越高。
通过工艺手段减少开车过程中的复杂环境，以防不锈钢材料应力腐蚀的发生是根本的解决方式。
对于材料的选择应尽量选择超低碳的不锈钢，降低焊接的残余应力，尽量减少碳铬化合物的析出，以达到避免腐蚀的目的。
参考文献：[1]NACE Standard MR0175-2003Standard Material Require⁃ments Metals for Sulfide Stress Cracking and Stress Corrosion Cracking Resistance in Sour Oilfield Environme.L360MCS 抗硫碳钢管的焊接技术王庆（辽河油田安全环保技术监督中心工程质量监督站，辽宁盘锦124008）摘要：化工厂含硫化氢较多，在集输管线之中存在很大的压力，它设有着9.0MPa 的压力。
抗硫无缝管线用钢的研究
但是，加入ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ的总量应该有一定的限制。据资料介绍，应做到Ｖ＋Ｔｉ＋Ｎｂ ≤Ｏ．４０％。这是因为，在控轧控冷的条件下，Ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ可明显提高基休强度，但焊缝 区在焊后相对于正火冷却状态，冷却速度较慢，使得Ｖ、ｎ、Ｎｂ对强度的影响将减弱。 最终使焊缝区的强度大大低于基体强度，从而影响其性能。
冲击功．Ｊ
焊缝中心区 熔台线
习２６２４Ｉ ．５ 司３０ ３ｌ ０
２２ ｌ
３２ ｌ
热影响区
５４ Ｉ
习６２ ｉ ５８
注：试样尺寸为５×１０Ｘ５５
另外．焊接接头还在按ＮＡＣＥ ＴＭ ０２８４及ＮＡＣＥ ＴＭ ０１７７标准配制的溶液中进行 了ＨＩＣ浸泡试验，结果各项抗ＨＩＣ性能指标均为０。同时，还进行了ＳＳＣｃ腐蚀试验， 在１００倍下亦未发现裂纹。
由于对ｖ、Ｔｉ、Ｎｂ总量有一定的控制，对于高钢级的钢种，在设计化学成分时， 还应考虑加入适量的Ｍｏ，以提高其强度。
表７列出了试验室冶炼的Ｃ１～Ｃ４四个钢种，其Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ等常Ｊｉ９５元素相当．只
是合金元索有差异，Ｃ１中无合金成分，Ｃ２中含有Ｔｉ、Ｖ，Ｃ３是在Ｃ２的基础上加入了
Ｎｂ．Ｃ４则又在Ｃ３的基础上加入了Ｍｏ。由表７可见，随着合金成分的加入，其强度级
Ｇ３９标准，采用四点弯曲方法，通过在规定的酸性环境中的加载试验，来反映材料抵抗
．
应力腐蚀的能力。一般来说，除了采取降低ＨＩＣ危险的手段外，还应该在成分设计上考
．
虑进一步增加组织的均匀性、降低偏析程度，通过热处理降低材料硬度、减少残余应力，
才能有效防止ＳＳＣＣ的发生。
１、抗ⅢＣ性能
一般来说，影响ＨＩＣ性能的因素主要有材料因素、介质因素和其他工艺因素等。
下氢诱发裂纹沿着垂直于应力轴方向堆积排列而形成了链状鼓泡，晟后呈台阶状断裂。
浅谈山区段抗硫碳钢管线根焊施工
浅谈山区段抗硫碳钢管线根焊施工【摘要】本文通过分析山区段抗硫碳钢管线根焊焊接缺陷形成原因，提出整改措施，保证根焊设备、焊接过程稳定性应注意事项，达到提高焊接一次合格率的最终目标。
标签抗硫碳钢；根焊；焊接设备；焊接过程1 前言普光气田位于达州市宣汉县境内，是我国目前规模最大、丰度最高的特大型整装海相气田，预计探明储量为5000亿至5500亿立方米，年产能将达105亿立方米净化气。
该工程开采出的天然气通过集输管网，输送到普光天然气净化厂，但由于净化前的天然气中含大量H2S（13%-18%）、CO2（8%-10%），酸度大，腐蚀性强，对钻井开采设备和集输管道的质量要求高。
目前单井集气站到单井集气站到集气末站集输管道主要采用L360MCS、L360QCS抗硫碳钢管道材料；这些材料在国内尚没有成熟的焊接工艺；由于受山区陡坡、风口、日夜温差较大，一年四季湿度较大等因素的影响；因焊接工艺规定根焊不允许返修，因该工序不具备逆反性，会造成整个焊接、焊前准备工作全部工作返工重新做过；造成经济损失为正常单口工作量完成的2-4倍，对工程整体质量、进度影响无法估算，本课题的顺利解决可大大提高根焊焊接一次合格率，大大节约施工成本。
作为承建单位之一，为保证抗硫碳钢管线安装任务的顺利完成，针对工程采用新材料、工艺、技术我单位积极组织技术骨干分析研究：针对当地湿度大、昼夜温差大等环境条件做好应对措施，运用新工艺、新技术，全面做好技术准备、焊前准备、过程控制，确保了酸气管线顺利投产。
为了进一步提高焊接质量，我们对现场施工过程中出现的焊接根焊质量问题进行了攻关研究。
2 分析焊接过程缺陷形成原因针对焊接过程中出现的质量问题，不合格焊口根焊的主要缺陷集中为内凹、未融合未焊透、圆形缺陷、条形缺陷2.1 针对不合格现象，我们分析了该时期焊口形成的客观条件：2.1.1 管线施工位于山区（野外）、敷设起伏大，昼夜温差、湿度大。
2.1.2 由于焊接采用新工艺、材料、新技术，每天焊前准备时间较长，将有效的焊接时间延后至第二天的凌晨，致使施工关键工序总在夜间进行直接间接导致焊工的劳动强度加大、操作手法稳定性变差。
抗硫管线焊接工艺研究
20#应用研究大庆油田工程建设有限公司培训中心2010年12月20#钢含硫天然气管线焊接工艺应用研究大庆油田工程建设有限公司培训中心刘庆忠张先龙都宏海概要：本文从降低成本、缩短进料周期等角度出发，根据前线施工单位具体情况，灵活应用，提出以国产J427焊条替代进口焊条，采用氩电联焊方法进行了20#钢含硫管线的焊接。
焊接接头经应力腐蚀试验等检测后完全满足标准要求，其工艺已应用于现场施工，大大降低了生产成本，取得了令人满意的效果。
关键词：J427焊条、焊接、应力腐蚀0 前言近年来，随着天然气在国民经济中各个行业的广泛应用，与天然气相关的管道、场站建设也越来越多，但天然气中含有的硫化氢是导致焊接接头应力腐蚀失效的主要原因之一，直接威胁到管道设施的安全运行。
以往对于此种含硫管线焊接经常采用进口专用高韧性低氢焊条，成本高、进料周期长。
如能采用国产焊条替代进口焊条，将大大降低施工成本及缩短工期，对于大庆油田乃至外部市场含硫天然气管道焊接将具有重要意义。
本文即基于此点，对国产焊条在含硫管线的应用展开研究，其结果已得到建设方认可，并应用到工程施工中。
1 工程简介本研究依托工程为工程建设公司承揽的哈萨克斯坦希望油田第四油气处理厂，该处理厂为中油（国际）阿克纠宾油气股份公司新建的油气处理厂，一期建成原油处理规模400万吨/年，其中配套集输管线42.5公里，地上工艺管道18.9公里，地下管道23.6公里。
含硫管线全长13.42公里，共3937道口，材质为20#，规格为Φ219×6mm 。
根据要求，工艺试验除需正常的力学检测外，还需对管线焊接接头进行硬度（HV10）、抗氢致开裂（HIC ）和抗硫化物应力开裂（SSC ）试验。
2 焊接工艺研究 2.1 焊接方法及材料焊接方法为氩电联焊。
焊材选择主要考虑适用性和普遍性原则。
通过调研发现，针对20#钢，在大庆油田以大西洋焊材使用最为普遍，份额约占到了工程建设公司承揽工程的80%左右，因此本研究实际选用四川大西洋产H08Mn2SiA 焊丝和J427焊条进行试验，其中J427与进口E7018-1H4R 两种低氢焊条化学成分见表1，力学性能见表2。
抗硫化氢腐蚀管道施工工艺探讨
抗硫化氢腐蚀管道施工工艺探讨论文分类：A (A:安装B:土建C:电仪D:其它）目录1、引言2、材料的基本要求及选用原则2.1管材基本要求及成分分析2.2焊接材料基本要求及成分分析3、抗硫化氢管道施工工艺3.1 坡口加工及焊口组对3.2 焊前预热3.3 焊接3.3.1 技术交底及焊接工艺评定3.3.2 焊接方法及要求3.3.3 焊接工艺参数及技术措施3.4焊缝的消氢处理3.5 焊缝无损检测3.6 焊缝的返修3.7 焊后热处理3.7.1焊后热处理的必要性3.7.2焊后热处理的技术要求3.8硬度检测4、管道抗硫化氢腐蚀的改进设想5、结语6、参考文献抗硫化氢腐蚀管道施工工艺探讨摘要：在油气输送、PX项目凝析油等管道系统中，由于介质中存在H2S气体，特别是在硫化氢遇水溶解后，对于碳钢管道的腐蚀特别严重，甚至造成碳钢管道硫裂进而引发安全生产事故，对生产装置及生产操作人员造成灾难性的危害。
基于硫化氢介质对管道的严重危害，本文结合PX项目中的凝析油管道，对碳钢材质的含H2S介质管道施工进行论述，旨在对抗硫化氢管道安装注意要点进行分析，重点介绍了安装过程中存在的问题，并提出了修复措施，以供相关人员参考。
关键词：硫裂；抗硫化氢；安装问题1、引言在PX项目中，有凝析油介质的管道，凝析油中含有H2S气体，在潮湿环境中，对管道的腐蚀作用特别严重。
根据美国腐蚀工程师协会（NACE）标准认证(MR-0175)的相关要求，设计单位采用的管道材质为CS A106 ASME NACE MR-0175，该标准对管道的抗硫化氢腐蚀作了要求，具体规格及材质见表1。
现场施工前，应认真进行图纸会审，查阅相关标准规范，切勿断章取义，将这些抗硫管道按普通材质A106进行施工，继而引发后续一系列问题的产生。
本论文对抗硫化氢管道的施工作出详细讨论，从管道的预制、焊接、安装、无损检测、焊后热处理等方面进行论述，并对抗硫化氢管道的改进作出求证性设想，其中焊接材料选择、焊接及焊后热处理是本文论述的侧重点。
抗硫管道自动焊开发及应用
抗硫管道埋弧自动焊技术开发及应用主要完成人：完成单位：技术质量处完成时间：2013年1月4日一、 成果简介武汉炼油二期工程三套装置根据设计文件要求焊后热处理的管道，不论管道壁厚多少（包括支吊架与管道焊接接头），焊接接头均应进行应力消除；抗硫材质的管道必须进行焊后热处理。
管道材质：20#ANTI-H 2S 和A106Gr.BANTI-H 2S 两种。
管道规格：Φ21.3*4.78mm ～Φ711.2*59mm 。
由于抗硫管道预制焊接施工工作量较大，且涉及到的壁厚较厚，采用传统的人工氩电联焊作业时间长，劳动强度大，生产效率低，且影响管道安装进度。
为了提高生产效率，保证管道施工的整体进度，管道预制采用钨极氩弧焊打底、埋弧自动焊填充盖面的焊接方法，此方法的应用极大降低了劳动强度，提高了焊接生产效率高，且更好的保证了焊接质量，从而弥补了公司抗硫管道自动化的空缺。
二、 成果关键工艺技术 1、 埋弧自动焊工艺本工艺是将下料完成，钨极氩弧焊打底好的管段，即：直管-直管、直管-管件（法兰、弯头、三通等）、管件-管件放置在滚动胎上，通过滚动胎的旋转带动管段的旋转来实现焊接，是焊枪不动,焊件旋转，让焊接始终保持在平焊位置进行的焊接技术。
2、 焊接工艺评定开发 2.1开发原因2.1.1抗硫管道的埋弧自动焊在公司没有成熟的焊接工艺，且所用的焊材及焊剂在国内都没有批量生产。
2.2.2补充完善公司抗硫管道预制自动化的空缺。
2.2情况介绍由于本装置抗硫管道壁厚较厚，需要能够覆盖抗硫管道壁厚范围的埋弧自动焊焊接技术要求，故选用规格为Φ114*8.5mm和Φ323.8*33.32mm的试件开发其焊接工艺技术的符合性。
2.3焊接工艺评定抗硫管道在国内施工中几乎没有采用埋弧自动焊焊接，且埋弧自动焊的焊丝询问国内焊材厂家都没有生产及存货，故焊丝为特殊采购。
经过询价、生产能力、产品质量对比，最后确定由自贡大西洋提供Φ1.6mm焊丝（CHW-S1SH）及匹配的焊剂（CHF102SH）完成此项任务，其中焊丝为企业标准（企标B-001）。
20#抗硫管线焊接工艺研究
20#钢含硫天然气管线焊接工艺应用研究大庆油田工程建设有限公司培训中心2010年12月20#钢含硫天然气管线焊接工艺应用研究大庆油田工程建设有限公司培训中心刘庆忠张先龙都宏海概要：本文从降低成本、缩短进料周期等角度出发，根据前线施工单位具体情况，灵活应用，提出以国产J427焊条替代进口焊条，采用氩电联焊方法进行了20#钢含硫管线的焊接。
焊接接头经应力腐蚀试验等检测后完全满足标准要求，其工艺已应用于现场施工，大大降低了生产成本，取得了令人满意的效果。
关键词：J427焊条、焊接、应力腐蚀0 前言近年来，随着天然气在国民经济中各个行业的广泛应用，与天然气相关的管道、场站建设也越来越多，但天然气中含有的硫化氢是导致焊接接头应力腐蚀失效的主要原因之一，直接威胁到管道设施的安全运行。
以往对于此种含硫管线焊接经常采用进口专用高韧性低氢焊条，成本高、进料周期长。
如能采用国产焊条替代进口焊条，将大大降低施工成本及缩短工期，对于大庆油田乃至外部市场含硫天然气管道焊接将具有重要意义。
本文即基于此点，对国产焊条在含硫管线的应用展开研究，其结果已得到建设方认可，并应用到工程施工中。
1 工程简介本研究依托工程为工程建设公司承揽的哈萨克斯坦希望油田第四油气处理厂，该处理厂为中油（国际）阿克纠宾油气股份公司新建的油气处理厂，一期建成原油处理规模400万吨/年，其中配套集输管线42.5公里，地上工艺管道18.9公里，地下管道23.6公里。
含硫管线全长13.42公里，共3937道口，材质为20#，规格为Φ219×6mm。
根据要求，工艺试验除需正常的力学检测外，还需对管线焊接接头进行硬度（HV10）、抗氢致开裂（HIC）和抗硫化物应力开裂（SSC）试验。
2 焊接工艺研究2.1 焊接方法及材料焊接方法为氩电联焊。
焊材选择主要考虑适用性和普遍性原则。
通过调研发现，针对20#钢，在大庆油田以大西洋焊材使用最为普遍，份额约占到了工程建设公司承揽工程的80%左右，因此本研究实际选用四川大西洋产H08Mn2SiA 焊丝和J427焊条进行试验，其中J427与进口E7018-1H4R 两种低氢焊条化学成分见表1，力学性能见表2。
浅谈抗硫碳钢管道焊接技术
浅谈抗硫碳钢管道焊接技术辽河油田双6区块气驱采油开发工程井场部分是辽河储气库建设的重要组成部分，气田有机硫含量较高，介质条件非常苛刻。
该系统大量使用了L360QB 抗硫碳钢管道。
本文以该项目天然气主输送管道为例，详细介绍该类抗硫化氢碳钢管道的焊接，为以后同类工程的焊接施工提供经验。
1 L360QB抗硫碳钢管道简介L360QB抗硫碳钢管道为气田地面集输工程的主输送管道，其C、S、P等杂质元素含量比较低，可焊性好；在强度等级上属于X52级别，屈服强度不小于360 MPa，抗拉强度不小于460 MPa。
2 L360QB管道的可焊接性分析L360QB管道是按GB50540-2009《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》生产的抗硫化氢碳钢管道，该管道杂质元素控制非常严格，交货状态为形变热处理。
该类管道中的S、P等有害元素含量非常低，P≤0.010%，S≤0.002%，Mn/S≈720。
在研究这类钢的可焊性以后发现，此类钢碳当量低，可焊性好，冷裂倾向小；由于S、P等有害元素含量控制得非常严格.所以热裂倾向小；同时，由于其Mn/S≈720，在数值上非常高，焊接热影响区液化裂纹敏感性非常低；而且，由于其杂质含量控制严格，再热裂纹敏感元素含量低，焊接完成以后，焊缝金属中产生再热裂纹及层状撕裂等焊接缺陷的机会非常小。
总之，此类钢是一种可焊性非常好的钢。
3 L360QB管道焊接接头耐蚀性试验3.1 焊接接头耐蚀试件的取样加载应力（1）焊接接头耐蚀试件的取样GB50540-2009《石油天然气站内工艺管道工程施工规范》中关于HIC和SSC 的评价标准，主要是针对于管材和板材，没有专门焊接接头的取样规范，为此，查阅了大量文献，在大量试验经验的基础上，结合对相关规范的理解，确定了焊接接头的取样标准。
焊接接头的Hlc试样应垂直于焊缝取样，且焊缝应位于试件的中心线上，在整个圆周上等距120。
取3个试样，取样部位和试验后试样的切取和检查位置如图1所示。
L245NCS抗硫管线的焊接工艺_代波
2012年10月（下）工业技术科技创新与应用L245NCS 抗硫管线的焊接工艺代波王皓（辽河石油勘探局油田建设工程一公司，辽宁盘锦124000）1概述新疆地区油气资源丰富，尤其是气资源供给全国各大城市使用，但是大部分天然气在开采过程中均含有浓度不等的硫化氢，而硫化氢腐蚀能力很强，普通碳钢管线极易被腐蚀导致无法使用，很大程度上制约了天然气的开采，通过抗硫管线的使用解决了上述问题。
针对抗硫管线的施工难度大，提出了新的焊接工艺，同时对焊接接头进行了破坏性试验、硬度检测及无损检测，通过试验参数看出，接头各项力学性能优良，接头无缺陷，最后证明了焊接试验工艺的可行性。
2实验材料2.1抗硫管线材料试验材料选用L245NCS 抗硫管线,规格为Φ114.3mm ×8.8mm ，试验材料化学成分见表1,力学性能见表2。
表2材料力学性能2.2焊接材料对于抗硫管线的焊接采用氩弧焊根焊+焊条电弧焊填充、盖面焊。
其中TIG 焊选用Φ2.5mm ER50-G （牌号为CHG-SHA ）抗硫焊丝；焊条电弧焊选用Φ3.2mm E4315（牌号为CHE427SHA ）抗硫焊条；焊丝化学成分见表3。
表3焊丝化学成分(质量分数,%)3焊接工艺3．1坡口的选择坡口形式及尺寸的选择原则是尽量减少焊接层数和填充金属。
随着焊接层数的增多,焊缝累计吸气量增加,将影响焊接接头性能，由于本实验采用Φ114.3mm ×8.8mm 抗硫管，采用带钝边V 型坡口的形式[1]，具体坡口及焊道形式如图1所示。
3.2焊前准备3.2.1管线的切割由于L245NCS 抗硫管线组成元素中不含有H 、O 元素，在管材切割中过程不建议使用氧-乙炔火焰（由于火焰中含有大量的H 、O 元素），应采用电动管子切割机、无齿锯、角向磨光机切割管线；在施工条件有限的情况下，可使用氧-乙炔火焰切割，再用机械方法去除热影响区余量。
3.2.2坡口的清理采用角向磨光机进行坡口打磨，将准备焊接的区域清理干净，保证坡口两侧内外表面各50mm 范围内无油污、铁锈、水及其它影响焊缝性能的外来物质。
20钢含硫天然气管线焊接工艺应用研究
属 于碳钢 类 焊 条 ，但 是 其 冲击 吸收 能 量 实 测 值 并 不
低 于 Ｅ０ ８ ｌ ４ ７ １一 Ｈ Ｒ，且 扩 散 氢 含 量 较 低 ，对 于 在 低 合 金高 强钢 中易 出现 的 阴极 氢 脆 （ Ｅ ） 型应 力 腐 ＨＣ 蚀 敏感性 还 是 较 低 的 。综 合 以上 两 点 ，为 采 用 国产 Ｊ２ ４ ７焊 条进行 抗硫 管线 焊接提 供 了理 论依 据 。
试 样 号 名 义最 小 屈 服 强 度 ／ ａ ＭＰ 实 际加 载 挠度 ／ ｍ ａ ｒ 实 际 载 荷 比例 （ ） ％ 试 验 结 果
ｐ ｍ ＝１ ｐ ０
焊缝 ３
焊缝 １ ２５ ４ ５ ９ ． ２６ 未 断 裂 焊缝 ２ ２５ ４ ５ ９ ． ２６ 未 断 裂
１４ ３ １ ．５×１．４× ．０ ５０ ５Ｏ
焊缝 ３ ２５ ４ ５ ９ ． ２６ 未 断 裂
氢致 开 裂试验 按 照 Ｎ Ｃ Ｍ ２４ ２０ Ａ ＥＴ ０８－ ０３标 准 执
行 ，试验 时 间 ９ ｈ ６ ，要 求 每 个 试 件 三个 断 面 的平 均
值 ≤１５ ，试 验结 果 如 表 ５所 示 ，试样 样 品 如 图 ３ ．％
２ 一２ ｌ ３ ２ ～２ １ ３
９～１ ０ ９～１ ０
３ ．试 件 检 测 分 析 试件 焊 接 、检 测 完 成 后 ，按 要 求 进 行 拉 伸 、弯
曲 、应力 腐蚀 试 验 、氢 致 开 裂试 验 及 硬度 试 验 。其
中应力腐 蚀试 验 按 照 Ｎ Ｃ Ｍ １７ Ａ Ｅ Ｔ ０ ７ Ａ试 验 溶 液 的 规
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20#
钢含硫天然气管线焊接工艺
应用研究
大庆油田工程建设有限公司培训中心
2010年12月
20#
钢含硫天然气管线焊接工艺应用研究
大庆油田工程建设有限公司培训中心 刘庆忠 张先龙 都宏海
概要：本文从降低成本、缩短进料周期等角度出发，根据前线施工单位具体情况，灵活应用，提出以国产J427焊条替代进口焊条，采用氩电联焊方法进行了20#钢含硫管线的焊接。
焊接接头经应力腐蚀试验等检测后完全满足标准要求，其工艺已应用于现场施工，大大降低了生产成本，取得了令人满意的效果。
关键词：J427焊条、焊接、应力腐蚀 0 前言
近年来，随着天然气在国民经济中各个行业的广泛应用，与天然气相关的管道、场站建设也越来越多，但天然气中含有的硫化氢是导致焊接接头应力腐蚀失效的主要原因之一，直接威胁到管道设施的安全运行。
以往对于此种含硫管线焊接经常采用进口专用高韧性低氢焊条，成本高、进料周期长。
如能采用国产焊条替代进口焊条，将大大降低施工成本及缩短工期，对于大庆油田乃至外部市场含硫天然气管道焊接将具有重要意义。
本文即基于此点，对国产焊条在含硫管线的应用展开研究，其结果已得到建设方认可，并应用到工程施工中。
1 工程简介
本研究依托工程为工程建设公司承揽的哈萨克斯坦希望油田第四油气处理厂，该处理厂为中油（国际）阿克纠宾油气股份公司新建的油气处理厂，一期建成原油处理规模
400
万吨/年，其中配套集输管线42.5公里，地上工艺管道18.9公里，地下管道23.6公里。
含硫管线全长13.42公里，共3937道口，材质为20#，规格为Φ219×6mm 。
根据要求，工艺试验除需正常的力学检测外，还需对管线焊接接头进行硬度（HV10）、抗氢致开裂（HIC ）和抗硫化物应力开裂（SSC ）试验。
2 焊接工艺研究 2.1 焊接方法及材料
焊接方法为氩电联焊。
焊材选择主要考虑适用性和普遍性原则。
通过调研发现，针对20#钢，在大庆油田以大西洋焊材使用最为普遍，份额约占到了工程建设公司承揽工程的80%左右，因此本研究实际选用四川大西洋产H08Mn2SiA 焊丝和J427焊条进行试验，其中J427与进口E7018-1H4R 两种低氢焊条化学成分见表1，力学性能见表2。
表1 化学成分
由于焊缝中的Ni 对介质中的硫化物比较敏感，在残余应力和工作应力等作用下，易导致应力腐蚀，因此在含硫管线焊接中一般规定焊材中Ni 含量≤1%。
从表1中可以看出，E7018-1H4R 和J427的Ni 含量都满足上述规定，并且J427的Ni 含量还要稍低于E7018-1H4R 。
此外，从表2也可看出，J427虽然属于碳钢类焊条，但是其韧性实测值并不低于E7018-1H4R ，且扩散氢含量较低，对于在低合金高强钢中易出现的阴极氢脆（HEC ）型应力腐蚀敏感性还是较低的。
综合以上两点，为采用国产J427焊条进行抗硫管线焊接提供了理论依据。
2.2 坡口形式
坡口形式可参照GB/T985.1-2008标准或根据经验自行拟定，本试验具体坡口尺寸见
焊条
屈服强度（MPa ） 抗拉强度(MPa) 伸长率 (%) 冲击韧性 （J ） 药皮中含水量
J427
标准值 实测值 ≥330 410 ≥420 520 ≥22 27.5 ≥27/-30℃
162 ≤0.6% 0.15% E7018-1H4R
标准值 实测值
≥420 490
≥520 560
≥22 27
≥27/-20℃
160
≤5ml/100g 4ml/100g
图1。
坡口组对时采用正式焊缝法点固，点固点位于11点、2、6点方向。
2.3 焊接工艺
，伸出长度约2mm ；钨极端部要打磨成圆滑过渡；喷嘴直径为12mm 两种；氩气纯度≥99.9%；焊条焊前烘干350℃，2h 。
其它焊接工艺参数见表3。
2.4 焊后热处理
焊后消应热处理是避免应力腐蚀裂纹的主要手段之一。
参考以往土库曼斯坦酸性气技术规格书中L245NCS 热处理温度设定以及JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》，将加热温度定为630±10℃，保温时间1h 。
3 试件检测分析
试件焊接、检测完成后，按要求进行拉伸、弯曲、应力腐蚀试验、氢致开裂试验及硬度试验。
其中应力腐蚀试验按照NACE TM0177A 试验溶液的规定执行，试验时间720h ，要求受拉应力面无开裂或任何表面破坏裂纹，试验结果见表4，试样照片见图2。
试验结果
氢致开裂试验按照NACE TM0284-2003标准执行，试验时间96h，要求每个试件三个断面的平均值≤1.5%。
，试验结果见表5，试样照片见图3。
试验结果
硬度试验按照ISO15156-2中规定执行，要求最大硬度值≤250HV10。
测点分布见图4，试验结果见表6。
图4 维氏硬度试验
硬度类别：HV10
依据标准：GB/T4340.1-2009
从以上试验结果看，采用H08Mn2SiA焊丝与J427焊条组合的氩电联焊完全满足各项试验标准要求，可应用于含硫管道的焊接。
4 成本对比
对于Φ219×6mm管，按公式
1
L 1.2
W Aρ
η
=⨯⨯⨯⨯计算焊材消耗量，其中：
W—焊接材料消耗量（g）；A—截面积（cm2）；ρ—密度（/cm3）；L—焊道长（cm）；η—熔敷效率（焊条电弧焊55%）；1.2—余高以20%焊道计。
得0.344Kg/道口，本工程抗硫管线共计3937道口，合计所需焊材1354.56Kg，按J427
焊条7.17元/Kg，E7018-1H4R焊条90元/Kg（此价格为施工单位实际进价）计算，可降低成本11.2万元，经济效益还是比较显着的。
5 结论
通过以上试验和成本对比分析，可得出以下结论：
（1）20#钢与J427的组合，完全可满足酸性环境下抗硫管线的焊接应用。
（2）国产J427焊条可替代进口E7018-1H4R焊条，大大降低焊接成本。
参考文献：
［1］邹增大主编.焊接手册(材料的焊接).第3版.北京:机械工业出版社,2008.。