含硫化氢天然气压力管道的焊接.docx

材料与焊接石油化工设备技术，2011,32(3)·12·PetrochemicalEquipmentTechnology

材料与焊接

含硫化氢天然气压力管道的焊接

马文宏，蔡毅德，韩涛，徐文超，关熠

(中国石油塔里木油田油气田产能建设项目部，新疆库尔勒841000)

摘要：高含硫油气田中管道腐蚀非常严重。文章在分析了管道硫化氢应力腐蚀开裂机理的基础上，通过选取抗硫化物腐蚀材料(管材和焊材)、消氢处理、焊后热处理等方法，取得了比较好的效果，减小了管道的腐蚀程度，使管道能够安全、平稳、正常运行，延长了管道的使用年限。

关键词：高含硫天然气压力管道焊接

塔里木油田近几年对塔中地区开发的规模日益加大，各种单井的开发，构成了庞大的集输管网。各单井所产天然气硫化氢含量均比较高，其中，中古7井H?S含量为88000×10-?,中古43井H?S含量32000×10-?。腐蚀介质H?S不仅对地面集输管道和设备安全构成极大威胁，还会危及人体的生命健康及环境安全。因此，严格控制高含H?S天然气管道的焊接质量尤为重要。

1管道材质简介

在高含硫化氢的天然气集输管道中，天然气环境对管道的腐蚀最危险的是硫化物应力腐蚀开裂(SSCC),金属材料的化学成分及强度是影响管材SSCC的重要因素1。因此输送高含硫化氢天然气的管道选用国内衡阳钢厂生产的L360QCS钢管，规格为φ323.9×10mm,其焊接性能良好，L360QCS硬度小于HRC22,能有效地防止硫化物应力腐蚀开裂[2]。

L360QCS钢管的化学成分和力学性能分别见表1和表2。

表1L360QCS钢管的化学成分

化学成分

C

Si

Mn

P

含量，%

0.130

0.250

0.870

0.012

0.003

化学成分

Ni

Cr

Mo

Cu

含量，%

0.120

0.080

0.020

0.160

2焊接材料的选择

为保证焊接质量，应选择超低氢型碱性焊条，由于熔渣属于碱性，并且氧化性极低，对于去氢和脱硫有良好的效果，不易在焊缝中形成残留物，焊缝组织良好，综合力学性能优越。

为了筛选适宜的焊材，特意进行了焊接工艺评定。在评定试验中，选择了四川大西洋焊接材料股份有限公司生产的三种焊材(焊条和焊丝)。焊材的基本特性、化学成分、力学性能分别见表3、表4和表5。

表2L360QCS钢管的力学性能

拉伸试验

屈服点/MPa

抗拉强度/MPa

伸长率，%

414

506

28.8

冲击试验

温度/℃

冲击功/J

平均冲击功

-15

311.9334.8292.6

313.1

3焊接工艺要求

3.1焊口组对的要求

在钢材的硫化物应力腐蚀开裂事故中，焊缝的熔合线部位最易发生破裂。因此焊口在组对时，必须保证自由状态，不得形成拉应力、压应力、剪切应力等。同时，管道内部焊缝的未焊透和错口，是高速气流容易形成旋流的原因，也是容易积液的部位。在固相颗粒的冲刷下，加速了该部位的腐蚀。天然气集输管焊接时，间隙控制在2.5~3.5mm,钝边保证在0.5～1.5mm,错口控制在1mm以内，保证了组对工艺要求，可以得到较好的焊接接头。

收稿日期：2010-11-26;修改稿收到日期：2011-03-08。

作者简介：马文宏，男，2008年毕业于新疆农业大学土木工程专业，现从事项目管理工作，助理工程师。

Email:4624137@

第32卷第3期马文宏等.含硫化氢天然气压力管道的焊接·13·

表3焊材种类

焊材

钢质

验收标准

批号

牌号

型号

规格/mm

根焊焊丝类别

低合金钢

B-001-081210(企业标准)GB/T8110—1995

9-6102

CHG-SH53

ER50-G

2.4

填充焊焊条类别

低碳钢

GB/T5117—1995

087598

CHE507SHA

E5015

3.2

盖面焊焊条类别

低碳钢

GB/T5117—1995

087598

CHE507SHA

E5015

3.2

表4化学成分%

焊材牌号

C

Si

MnP

SCr

Ni

Mo

V

Cu

CHG-SH53

0.112

0.660

1.1700.012

0.0050.028

0.029

0.200

CHE507SHA

0.077

0.310

1.0600.010

0.0040.022

0.004

0.001

0.010

0.190

特殊要求

CHG-SH53:Mn≤1