油田热力采油注汽管道焊接工艺选择

油田热力采油注汽管道焊接工艺选择

摘要：本文对无缝钢管（20g， gb 5310-1995）制作油田热力

采油注汽管道的相关内容进行了介绍，同时通过焊接工艺评定，对

焊接部位出现冷裂纹的现象进行了处理，在两种焊接工艺对比的基

础上，选择了经济合理的b工艺方案进行钢管的焊接处理，较好的

满足了工程质量的相关要求。

关键词：热力采油注汽管道；焊接工艺；工艺选择

中图分类号： te973 文献标识码： a 文章编号：

某工程油田热力采油注汽管道的制作，选用φ60×9无缝钢管

（20g， gb 5310-1995）进行制作。为了有效选择焊接工艺，对该

种钢管的焊接工艺进行了评定及焊接试验。通过最终结果的分析，

选定了较为适宜的焊接方案进行钢管的焊接，有效保证了焊接质

量，且获得了较好的经济效益。

一、焊接材料的性能分析

（一）化学成分及力学性能

表1为20g无缝钢管的化学成分，其化学成分符合标准要求。表2

和表3分别为直径3.2mm的e4315焊条与直径2.5mm的tig-r30l

焊丝的复验结果，均能够满足相关的标准要求。

表120g无缝钢管的化学成分(%)

（二）焊接性能

分析20g无缝钢管的化学成分，可知其焊接性较好，由于施工在

秋季进行，为避免冷裂纹的出现，可通过焊前预热及焊后热处理等

工艺进行处理。

二、焊接

（一）焊接工艺参数

焊接工艺参数见表4。

表4焊接工艺参数

根据油田热力采油注汽管道工程的具体情况，管道焊接采用氩弧

焊打底，焊丝为直径2.5mm的tig-r30l。盖面由手工电弧焊填充，

焊条为e43i5低氢型焊条。使用焊条之前利用烘干箱对其进行烘干，

存放于保温筒中。每焊完一次，用角磨机对焊口的焊渣及飞溅物进

行打磨。

（二）预热温度

由于施工季节为秋季，为避免裂纹的发生需要进行预热，预热温

度tp的确定如下：

tp=1440pc-392℃

pc=pcm+h/600+[h]/60

pcm=si/30+cp/20+v/i0+mo/15+mn/20+cr/20+ni/60+5b+c

上列公式中，pcm、h、pc分别焊接冷裂纹敏感指数、板厚、焊接

裂纹敏感指数。

通过对计算公式的分析，可知预热温度与化学成分、熔敷扩散氢

厚度和含量的关系较为紧密。焊条e43i5的[h]为4ml/100g，pcm、

tp、pc分别为0.256、100℃、0.342。为满足现场因素的要求，tp

设定为100℃-150℃。

（三）焊后处理

焊缝中扩散氢的含量较高，其是产生冷裂纹的重要原因。对于20g

无缝钢管应通过焊前预热、焊后热处理等工艺对裂纹的发生进行处

理，以达到较好的焊接效果。为了充分逸出氢成分，使焊缝中扩散

氢的含量得以减少，试验通过后热处理对此问题进行了解决，其加

热温度和保温时间被确定为100℃-150℃和30min。

（四）焊接规范参数

钢管必须在预热状态下进行焊接处理，焊接过程中产生的线能量

不得过高，否则热影响区就会过宽、粗晶区则会扩大，严重影响焊

接接头的韧性。对此，焊接过程中适宜的焊接电流应确定为：直径

3.2mm焊条的电流i=95-105a；直径2.5mm焊丝的电流i=90-100a。

与此同时，进行低电压短弧操作，促使合金元素烧损的减少，以促

使焊接接头的等成分性得以确保。

三、工艺评定

焊接20g无缝钢管后，其接头的力学性能优劣与焊接工艺措施的

关联尤为紧密。为选定合理适用的现场施焊工艺，通过两种焊接工

艺的综合评定对更为合理的工艺方案进行选择（两种工艺检验结果

的对比见表5）。其中，钢管规格为φ60×9（20g），角向磨光机加

工坡口，确保切割面平整光滑且无氧化物。焊接设备、位置、电流

极性、施焊温度均一致，焊丝为直径2.5mm的tig-r30l，焊条为直

径3.2mm的e4315焊条。

（一）工艺a

点焊之前对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。焊接前预热整

个焊缝两侧，设定预热温度为100℃-150℃，施焊时层间温度为

200℃左右，焊后覆盖保温石棉，同时进行后热处理250℃-300℃×

1h，通过测温仪对整个过程进行监控。焊接48h后，高温回火400℃

-500℃×1h。

（二）工艺b

点焊之前利用氧乙炔火焰对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。

使用电加热器预热整个焊缝两侧各150mm区域，预热温度为100℃

-150℃，层间温度为150℃-200℃，焊后覆盖石棉，进行后热处理，

参数设定为250℃-350℃×30min，全过程利用测温仪进行监控。焊

接48h后，高温回火400℃-500℃×30min。

表5两种工艺的检验结果

由表4可知，工艺a与b两种方案的具体情况基本一致，而综合

考虑操作难易程度及经济性，最终选择工艺b对热力采油注汽管道

进行焊接处理。此外，依据工艺b的评定结果，对g20钢管的接焊

工艺规范进行了制定，具体情况见表6。

表56工艺方案的相关参数

四、结束语

通过b工艺规范施焊的无缝钢管（20g）注汽管道的焊缝全部依据

《钢融化焊对接接头射线照相和质量分级》 gb3323-2005进行检

测，一次合格率可达96%以上，检测硬度为1万点，合格率为97%，

耐压试验良好通过。对此，该注汽管线的运行状况较为良好，并未

有不良现象的发生，工艺效益较高，对于油田热力采油注汽管道的

焊接，均可通过该焊接工艺进行处理。

参考文献：

[1]周振丰.焊接冶金与金属焊接性[m].北京：机械工业出版社，

1988.

[2]伊士科.国内外焊丝焊剂简明手册[m].北京：兵器工业出版社，

1992.

[3]刘阳，陈保东，李雪.油田地下蒸汽管道系统蒸汽干度计算方

法[j].节能技术，2008，26(4).

[4]廖洪波，李炳宏，要步旻.油田注汽锅炉炉管损坏原因探讨[j].

石油工程建设，2008，34(3).

[5]于亚明.油田注汽锅炉爆管原因探究及对策[j].特种油气藏，

2007，14(21).

[6]杨诗玉.赵金春油田注汽锅炉炉管腐蚀原因分析[j].中国设备

工程，2002(9).