在我國(guó)石油化工生產(chǎn)中，往往會(huì)遇到一些高含硫天然氣，比如硫化氫天然氣。由于硫化氫氣體有很強(qiáng)的腐蝕性，在與設(shè)備接觸過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生電化學(xué)反映，其陰極析出氫原子，但是由于硫化氫自身的存在，往往會(huì)阻止氫原子合成氫分子，這樣就會(huì)使得氫原子無(wú)法排出，只能進(jìn)入設(shè)備管道中，從而形成硫化物應(yīng)力開(kāi)裂與氫致開(kāi)裂等。
因此，在石油化工生產(chǎn)中就必須采取一定的抗硫化氫措施，主要辦法為安設(shè)相應(yīng)的抗硫管道。但是，在具體的安設(shè)過(guò)程中，如果焊接不當(dāng)，那么抗硫效果也達(dá)不到理想要求，因此就需要注重抗硫管道的焊接?；诖?，本文對(duì)含硫化氫天然氣壓力管道——抗硫管道的焊接工藝進(jìn)行了相關(guān)探討。
我國(guó)普光氣田是一個(gè)主要生產(chǎn)高酸性氣體的特大型氣田，其地面產(chǎn)能建設(shè)主要包括了燃料氣返輸管線與站外集氣管線兩部分，其中站外管線主要生產(chǎn)及輸送的是酸氣部分，即富含硫化氫的天然氣，其設(shè)計(jì)的管線總長(zhǎng)為36.88km。壓力為11MPa，溫度為60度。
硫化氫不僅僅是一種極性分子，同時(shí)對(duì)于設(shè)備的安全性以及地面輸送管道正常運(yùn)行有著極大的影響以及威脅，同時(shí)還會(huì)極大程度上的威脅到在附近施工的工作人員的身體健康以及附近空間的環(huán)境安全。
現(xiàn)如今為了減少石油化工生產(chǎn)中相關(guān)設(shè)備的不必要檢修工作，所以在選用材料上面應(yīng)根據(jù)其壓力和介質(zhì)及管道的厚度來(lái)確定，比如氫氣管線，設(shè)計(jì)壓力為30MPa，管道直徑在600mm的管子壁厚就是60mm厚，管徑在400mm的管子壁厚就是40mm厚等.
01
管道材質(zhì)選擇
在硫化氫含量極高的集輸管道中，油井的環(huán)境對(duì)于管道的腐蝕最嚴(yán)重以及最危險(xiǎn)的即是因硫化物而導(dǎo)致的應(yīng)力腐蝕。而影響管道材料這類應(yīng)力腐蝕的最重要因素即是金屬材料本身的強(qiáng)度以及組成的化學(xué)成分。
當(dāng)前世界上的原油富含高含硫、磷雜質(zhì)，腐蝕性非常高，所以普通材質(zhì)的碳鋼類工藝管道已經(jīng)無(wú)法滿足其工藝要求，所以采用抗硫化氫管道 A106B材質(zhì)，同時(shí)因?yàn)槠浣橘|(zhì)的溫度和壓力過(guò)高，故采用厚壁管道；
其主要的化學(xué)成分如表1，其焊接的性能非常好，能夠在很大程度上的防止被硫化物的應(yīng)力腐蝕。
表1 抗硫化氫管道A106B材質(zhì)主要化學(xué)成分
02
抗硫管道焊接工藝探析
2.1 焊口組對(duì)
在許多已發(fā)生的管道受應(yīng)力腐蝕而導(dǎo)致開(kāi)裂的事故中，最開(kāi)始或者說(shuō)是最容易受到腐蝕的是焊縫處，其最先破裂的則是融合線部位。
因此，在焊接之前最好做好管道組對(duì)（焊口組對(duì)）。在進(jìn)行管道組對(duì)之前，應(yīng)將管內(nèi)的雜物徹底清除干凈，務(wù)必保證管道的端口內(nèi)外表面至少50mm之內(nèi)都不會(huì)出現(xiàn)油漆、泥漿及油污等雜物。此外，在對(duì)管道表面防腐層進(jìn)行清理的時(shí)候，必須保證其加熱的溫度不會(huì)超過(guò)350度。
2.2 焊接相關(guān)要求及方法
2.2.1 焊接要求
對(duì)于抗硫管道焊接而言，一般將其焊接接頭設(shè)為V型，坡口的角度在600±2.50，其鈍邊在0~0.5mm之間，而破口的間隙為3.0~4.5mm之間。
抗硫管道應(yīng)按照相關(guān)的規(guī)范要求及規(guī)定尺寸來(lái)預(yù)制坡口，坡口在加工時(shí)采用機(jī)械加工的方式，切勿使用火焰切割。在管段之上開(kāi)孔之后，也是采用機(jī)械方法進(jìn)行切割。
具體而言，其焊接接頭的示意圖如圖1所示：
圖1 焊接接頭示意圖
2.2.2 焊接方法
首先，需要對(duì)焊口進(jìn)行預(yù)熱處理，一般采用的是電加熱的方式，其預(yù)熱的溫度應(yīng)控制在100~150度為宜，而預(yù)熱的時(shí)間最好為一小時(shí)。具體的預(yù)熱范圍應(yīng)為焊縫兩側(cè)都不能低于了焊件厚度的三倍，盡量不能低于了100mm。
在預(yù)熱過(guò)程中應(yīng)對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在加熱面的背面。在監(jiān)測(cè)的時(shí)候，應(yīng)先將加熱源移開(kāi)，待母材厚度方向上的溫度穩(wěn)定之后再對(duì)其溫度進(jìn)行測(cè)量，而溫度均勻化的時(shí)間一般按照每25mm母材厚度需要兩分鐘的比例來(lái)計(jì)算。預(yù)熱的溫度應(yīng)控制在100度及以上，但不能高于200度。
其次，應(yīng)對(duì)焊縫層間的溫度進(jìn)行控制，而且焊縫層間的溫控屬于一個(gè)十分重要的焊接工藝，必須重點(diǎn)把握。具體而言，其焊接過(guò)程中，其最大層間的溫度不能大于200度，而此時(shí)測(cè)量層間溫度的點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在焊口三點(diǎn)及九點(diǎn)鐘方向。
此外，在焊接過(guò)程中，必須保證層間的最低溫度不能低于100度。對(duì)層間溫度進(jìn)行測(cè)量，一般采用的是紅外線測(cè)溫儀或者遠(yuǎn)傳溫控箱等設(shè)備進(jìn)行。
最后，還應(yīng)進(jìn)行消氫處理，這個(gè)環(huán)節(jié)屬于整個(gè)焊接工序中的重中之重，消氫處理直接關(guān)系到了整個(gè)焊接口氫致開(kāi)裂及硫化物應(yīng)力開(kāi)裂。具體而言，消氫處理中其溫度應(yīng)控制在250~350度之間，一般需要恒溫處理兩小時(shí)左右。
當(dāng)管道焊接完成之后，焊接的接頭就應(yīng)及時(shí)做好消氫處理，而在消氫處理之前應(yīng)保證其溫度高于100度。如果在具體的操作中出現(xiàn)了意外，比如說(shuō)當(dāng)焊口完成了三分之二及以上之后，但中途被迫停止，那么就應(yīng)在焊接之后立刻進(jìn)行消氫處理。
一旦沒(méi)有按照相關(guān)的規(guī)范操作進(jìn)行消氫處理的焊縫，一律視為不合格焊口，一般應(yīng)采用冷加工的方式將此處的焊縫及時(shí)割除掉。
03
抗硫管道焊接善后處理
焊接過(guò)程固然重要，但是對(duì)于焊接之后的善后處理，依然非常重要，一旦善后不佳，那么也會(huì)造成很大的影響，總的來(lái)說(shuō)，焊接之后的善后處理主要包括以下兩個(gè)方面：
3.1 無(wú)損檢測(cè)
管道焊接后，焊縫內(nèi)部的缺陷其實(shí)就是介質(zhì)腐蝕的“原產(chǎn)地”，必須要保證整個(gè)管道焊接工程的完善以及對(duì)于焊接質(zhì)量的高要求。當(dāng)焊接工程結(jié)束以后，必須對(duì)整個(gè)焊接過(guò)程中的管道進(jìn)行百分之百的X射線以及百分之百的超聲波探傷檢測(cè)。
經(jīng)由檢測(cè)合格后，才可以進(jìn)行焊后的熱處理，同樣的道理，熱處理結(jié)束后，還需要對(duì)焊口處進(jìn)行百分之十的抽樣超聲波檢驗(yàn)。同樣值得注意的是，如果在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了焊縫出現(xiàn)了裂紋等現(xiàn)象，只允許該部位返修一次。
3.2 熱處理
在焊接的整個(gè)過(guò)程中，由于冷熱不均勻的原因，以及管道構(gòu)件的本身就存在一定的約束性或者是外加的約束。所以在焊接工程結(jié)束以后，設(shè)備結(jié)構(gòu)中就會(huì)產(chǎn)生一定的焊接應(yīng)力，導(dǎo)致焊接的焊縫部位，尤其是熔合線部位特別容易受到腐蝕性的傷害。因?yàn)樵谶@些部位仍舊殘存著極大的應(yīng)力，使得他們的組織分布并不均勻。
硫化氫應(yīng)力腐蝕的敏感程度與所對(duì)壓力管道的硬度大小有很明顯的聯(lián)系。硬度越高，其敏感程度就越強(qiáng)；相反，如果壓力管道的硬度越低，那么敏感的程度就會(huì)越弱。熱處理一般情況下采用的是電加熱法，此種方法易于被控制，并且對(duì)環(huán)境不會(huì)造成太大污染，而且熱效率很高。
此外，加快熱影響區(qū)域以及焊縫中的H的溢出，對(duì)于有效防止焊接裂縫的產(chǎn)生有極佳的效果。而對(duì)于熱處理之后的硬度檢測(cè)來(lái)講，整個(gè)焊縫的硬度不能超過(guò)母材的120%，檢測(cè)的同時(shí)必須對(duì)焊縫、母材以及熱影響區(qū)域進(jìn)行對(duì)比和測(cè)量。
總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)完成了焊后無(wú)損檢測(cè)之后，方可進(jìn)行熱處理。熱處理時(shí)，保溫溫度應(yīng)保持在620度左右，保溫的時(shí)間應(yīng)以一小時(shí)為宜，并且還要保證熱處理中的溫度升速低于200度每小時(shí)，而其溫度升高之后必須達(dá)到400度以上；降溫的時(shí)候，其降溫速度應(yīng)低于260度每小時(shí)，而其溫度降低之后也需要達(dá)到400度以上。
當(dāng)然，如果在無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)出了焊口不合格，那么就需要進(jìn)行一定的返修，而返修必須在熱處理之前就進(jìn)行。在返修之前，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)缺陷的部位及其性質(zhì)進(jìn)行分析；然后可以采用砂輪等返修工具將其缺陷徹底修復(fù)（清除）；
返修完成之后，應(yīng)對(duì)返修完畢的部位進(jìn)行著色檢驗(yàn)，待檢驗(yàn)合格之后才能進(jìn)行修補(bǔ)焊接。一般而言，在返修過(guò)程中也應(yīng)采用正式的焊接工藝進(jìn)行焊縫處理，并且需要一次性完成。在返修焊接之前，需要對(duì)其返修部位進(jìn)行預(yù)熱處理，其預(yù)熱的溫度應(yīng)保持在150~350度之間，
而在返修焊接完畢之后應(yīng)立即對(duì)其加熱300~350度，這樣才能將氫消除，并且需要保持恒溫兩小時(shí)左右。除此之外，還應(yīng)注意對(duì)于同一部位的焊縫而言，一般只能進(jìn)行一次修補(bǔ)，而對(duì)于焊縫的根部，是嚴(yán)禁進(jìn)行修補(bǔ)的。
04
結(jié)語(yǔ)
為了盡量減小石油化工生產(chǎn)中含硫化氫天然氣對(duì)壓力管道的危害，就應(yīng)安設(shè)相關(guān)的抗硫管道，而抗硫管道的焊接質(zhì)量直接影響了抗硫效果，因此必須保證抗硫管道焊接質(zhì)量合格。本文闡述了含硫化氫天然氣壓力管道——抗硫管道的焊接相關(guān)事宜及工藝，希望對(duì)相關(guān)行業(yè)有所借鑒。
隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，相信在未來(lái)的生產(chǎn)生活中，我們會(huì)探索出更加優(yōu)秀的方法來(lái)應(yīng)對(duì)石油化工生產(chǎn)中含硫化氫天然氣對(duì)管道的影響。
好了，這篇文章的內(nèi)容發(fā)貨聯(lián)盟就和大家分享到這里，如果大家網(wǎng)絡(luò)推廣引流創(chuàng)業(yè)感興趣，可以添加微信：80709525 備注：發(fā)貨聯(lián)盟引流學(xué)習(xí)； 我拉你進(jìn)直播課程學(xué)習(xí)群，每周135晚上都是有實(shí)戰(zhàn)干貨的推廣引流技術(shù)課程免費(fèi)分享！
