油气集输管线焊接质量安全评价.docxVIP

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油气集输管线焊接质量安全评价

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???摘要：为综合改善和提高油气集输管线焊接质量及其安全监督管理水平，针对油气集输管线焊接质量寿命及其安全问题，采用理化性能检验，显微组织、无损探伤以及断口显微分析等检验方法，对焊接管道质量安全进行综合评价。通过分析某集输管线焊接管道整体性能，对油气集输管线焊接管道化学成分、力学性能、硬度以及使用过程中产生的缺陷进行了综合检测和评价，具体分析了管线及焊缝处疏松、夹杂等缺陷，并通过显微观察断面形貌判断断裂方式，通过X-rays无损检测方法对缺陷进行验证。结果表明，管线在高压服役条件下，经长时间的疲劳作用发生应力集中从而造成管线的破坏。据此提出了油气集输管线焊接质量及安全性控制要点，分别从焊口检查、钢管对口、预热、焊接过程控制以及焊缝返修等提出了对焊接工艺的改进措施，以期为油气集输管线焊接管道的生产建设和安全运行提供保障。

???关键词：油气集输工程；集输管线；焊接工艺；安全评价

???焊接技术作为长输油气管道工程施工的关键技术，直接关系到工程质量、施工效率、施工成本以及管线运行期间的安全可靠性和经济效益[1]。油气集输管线通常在恶劣的工作环境或高压条件下服役，经过管线失效形式和失效原因的分析评价，提出管线的主要性能要求是高强度、高韧性、可焊接性和耐蚀性[2～3]。焊接管道焊接性能受焊材选择、焊接方法和设备、焊接工艺等因素的影响[4]。对焊接表面施加适当的压力，焊接材料将由弹性向塑性过渡，促进分子相互扩散并挤去焊缝中的残余空气，从而增加焊接面密封性能[5]；当热功率一定时，热熔时间不够会出现虚焊，时间过长会造成焊件变形，熔渣溢出，有时还会在非焊接部位出现热斑；只有当焊接面吸收足够的热量并达到充分熔融的状态，才能保证分子间充分扩散融合，也只有足够的冷却时间才能使焊缝达到足够的强度[6]；热熔时间和热功率最优化的参数配合才会得到最合理的熔融量，从而保证足够的分子间融合，消除虚焊的现象[7]。本文通过焊接管道理化性能、管材显微组织及其断口分析数据，综合评价集输管线焊接管道整体性能，探讨集输管线焊接管道质量安全的影响因素，提出集输管线焊接管道的安全使用与防护方案。

1实验数据分析与讨论

1.1理化性能检验

???在四川某集输管线上截取试样分别按照国家标准进行理化性能试验，管线母材和焊缝的化学成分、力学性能综合测试结果见表1、2。

???管线试样母材和焊缝的化学成分、母材的力学性能均符合标准GB/T699—1999《优质碳素结构钢》对10#钢的要求。从力学性能方面分析，焊缝与母材强度相近，但两者冲击韧性相差较大，该管线长时间在高压环境下工作可能出现局部开裂或损伤。

1.2拉伸冲击试样断口分析

???母材拉伸试样宏观断口特征由纤维区、剪切唇及放射区3部分组成，属于韧性断裂，未发现明显的原始缺陷(图1)；焊缝拉伸试样其中两件断在母材，一件断在焊缝处。从宏观上看，都是韧性断口，具有韧窝形貌特征，存在气孔、未焊透等缺陷；母材室温冲击试样断口属韧性断口，在-10℃下冲击试样断口纤维区较少，以脆断为主；焊缝冲击试样宏观上观察断口由晶状区、纤维区及剪切唇3部分组成，大部分为晶状区，纤维区较少，以脆断为主，属于韧-脆性混合型断口，存在气孔、未焊透缺陷，如图2所示；-10℃下冲击试样断口纤维区较少，具有解理、准解理形貌以及泥状花样特征，以脆断为主，存在气孔、未焊透等缺陷(图3、4)。

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这些缺陷产生的原因在于管线焊接过程中焊接质量的控制存在问题。如焊口边缘不清洁；焊条或焊剂未按规定焙烘；焊芯锈蚀或药皮变质、剥落；焊缝边缘残留熔渣；焊接速度控制不当等一系列操作不当而引发的。为避免气孔、未焊透以及脆性极大等缺陷，在长输油气管线焊接过程中应特别注意选择合适的工艺参数，严格控制焊接材料使用范围以及焊接速度。

1.3X射线探伤检测及缺陷分析

???观察1.2理化性能检测中拉伸试样断口发现：焊缝处部分拉伸试样、焊缝冲击试样存在明显未焊透和气孔两种缺陷。为进一步验证缺陷，对试样进行X-rays探伤证实焊缝处确实存在未焊透、条孔等缺陷。按JB/T4730—2005《承压设备无损检测》评定：该管线试样Ⅳ级片6张，其中未焊透缺陷最大尺寸为9mm，存在7mm的条孔缺陷。检测试样焊缝左右两侧管体壁厚发现，焊缝左、右两侧平均壁厚分别为8.06mm和7.59mm。综合数据显示该管线在外加应力作用下，发生应力集中从而造成管线损伤、破坏的可能性较大。如能在该管线正常运行期间进行无损检测，便可及时发现并修补缺陷，亦可延长该管线的使用寿命，且对管线的生产运行不产生任何影响。

1.4显微组织及夹杂物分析

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