L245NCS/316L复合输气管道的焊接技术

双金属复合管因其结构的特殊性及对力学性能和耐腐蚀性能的双重要求,使得其现场焊接施工遭遇诸多困难。为了保证高酸性气田开发集输过程中所用L245NCS/316L双金属复合管的焊接质量,针对其对接焊,采用了钨极氩弧焊打底、手工电弧焊填充盖面的方式,通过反复试验,优选了TGFA-309L(直径为2.2 mm)、ATS-F316L(直径为2.0 mm)、TGS-309MoL(直径为2.4mm)和CHE427(直径为3.2 mm)为焊接材料,确定了焊接工艺参数,对焊接接头进行了X射线探伤、力学性能试验、微观组织分析及晶间腐蚀倾向测试、失重腐蚀性能测试和抗Cl^-应力腐蚀性能测试,对抗Cl^-应力腐蚀试样腐蚀产物进行了XRD和SEM分析。结果表明:①焊接接头X射线探伤检测结果为Ⅱ级;②焊接接头各项力学性能指标均合格;③焊缝区微观组织主体为针状铁素体+粒状奥氏体+珠光体;④抗晶间腐蚀倾向测试与抗Cl^-应力腐蚀性能测试均未见裂纹,失重腐蚀测试气相和液相平均腐蚀速率分别为0.022 3 mm/a和0.068 1 mm/a;⑤Cl^-应力腐蚀试样XRD、SEM分析结果显示腐蚀产物膜的主要成分为FeS,是四方晶系晶体,呈堆砌状态,易穿透基体金属表面腐蚀产物膜,对基体金属会产生进一步的腐蚀。焊接接头各项性能指标表明,所拟定的焊接工艺方案对L245NCS/316L双金属复合管对接焊是可行的。

L245NCS/316L双金属复合管焊接接头组织性能分析

针对油气管道用钢L245NCS/316L双金属复合管对接接头进行了X射线探伤、力学性能试验、微观组织分析及晶间腐蚀倾向测试、失重腐蚀性能测试、抗Cl-应力腐蚀性能测试,对抗Cl-应力腐蚀试样腐蚀产物进行了XRD和SEM分析。结果表明,焊接接头屈服强度为372 MPa,抗拉强度为500 MPa,焊缝平均冲击功值为36.5J,X射线探伤检测为Ⅱ级,各项力学性能指标均合格,焊缝区微观组织主体为针状铁素体+粒状奥氏体+珠光体,抗晶间腐蚀倾向测试与抗Cl-应力腐蚀性能测试均未见裂纹,失重腐蚀测试气相、液相平均腐蚀速率分别为0.0244mm/a、0.0576mm/a,从Cl-应力腐蚀试样的XRD、SEM分析结果可以得出,腐蚀产物膜的主要成分为FeS,呈堆砌状态,是四方晶系晶体。

L245NCS微合金管线钢焊接接头微观组织分析

针对高酸性油气田管线钢L245NCS进行了焊接接头微观组织分析及晶粒度的测定。通过选用不同的焊接材料,制订了4种焊接工艺方案,分别对其焊接接头的微观组织进行了分析。结果表明,4种方案根焊及填充焊组织均匀,晶粒细小,均为等轴或块状铁素体+珠光体,盖面焊组织晶粒粗大;方案2及方案4出现呈枝晶状分布的铁素体+珠光体;方案1及方案3出现先共析铁素体,沿原奥氏体晶界分布,晶内为粒状贝氏体+珠光体+针状铁素体。因为影响焊接接头抗SSCC能力的主要是根焊层,盖面层的粗大的铁素体对焊接接头的抗SSCC性能影响不大,所以4种方案理论上均具有良好的抗SSCC性能。

L245NCS钢与20Ⅲ管线钢对接焊工艺

针对微合金管线钢L245NCS和普通低碳钢20Ⅲ对接焊,采用GTAW打底,SMAW填充盖面,通过多次工艺试验,优选了焊接材料、焊接工艺参数以及焊后热处理工艺,对焊接接头进行了多项力学性能试验、微观组织分析及抗SSCC,HIC性能试验。结果表明,焊接接头各项力学性能指标均合格,微观组织结构均匀、晶粒细小,抗SSCC与HIC试验未发生开裂和表面氢鼓泡现象,拟订的焊接工艺方案对于管线钢L245NCS与20Ⅲ的对接是可行的,为类似气质条件气田管线钢焊接提供了依据。

酸性服役条件下石油天然气输送用L245NCS钢管的开发

为满足在酸性服役条件下输送油气的要求,设计出化学成分合理的L245NCS钢,通过对各工序特别是热处理工序的严格控制,开发出满足用户要求的具有良好组织和力学性能、抗HIC和SSC的L245NCS钢石油天然气输送用管。简要介绍了该产品的化学成分和工艺设计、生产工艺以及检测结果。

流体输送管用钢L245NCS生产工艺实践

采用100tUHP电炉短流程生产L245NCS，通过实施精料方针、规范脱氧工艺、优化吹氩处理工艺、选择最佳二冷区配水模型、采取钢水低过热度浇注浇注、控制拉速、控制轧制温度等，产品能够满足市场需求。

L245NB与316L钢管对焊工艺

针对高酸性气田用钢L245NB和316L钢管进行对接焊,采用钨极氩弧焊打底,焊条电弧焊填充盖面,通过反复工艺性试验,确定了焊接材料、焊接工艺参数,并对焊接接头进行了X射线探伤、力学性能试验、金相分析及抗腐蚀性能检测。结果表明:焊接接头X射线探伤检测为Ⅱ级,焊接接头各项力学性能指标均合格,焊缝区金相组织为奥氏体+鳞片状铁素体+树枝状铁素体,抗晶间腐蚀倾向检测与抗Cl-应力腐蚀性能检测试件均未见裂纹,试件失重腐蚀气相、液相平均腐蚀速率分别为0.024 6,0.046 0 mm/a,拟订的L245NB和316L钢管对焊工艺方案是可行的。

L245NB+316L复合管返修焊接工艺试验

试验采用钨极氩弧焊进行封焊、根焊、过渡层焊,焊条电弧焊进行填充和盖面,优选TGFA-309L(φ2.2 mm)、TGS-309MoL(φ2.4 mm)、AROSTA309Mo(φ2.0 mm)焊接材料,针对气质条件总压力不大于15 MPa、CO2摩尔含量不大于0.35%,Cl-质量浓度为60 g/L工作环境,L245NB+316L复合管进行了返修焊接工艺试验。试验结果表明:焊接接头各项力学性能指标合格;晶间腐蚀、抗Cl-应力腐蚀性能试验试件均未见裂纹;失重腐蚀性能试验结果表明,气相平均腐蚀速率为0.022 3 mm/a,液相平均腐蚀速率为0.068 1 mm/a,均能满足相关标准要求。

Q245R/316L与Q345R/316L电偶对在3.5%NaCl溶液中的电偶腐蚀

针对石油化工行业异种金属联合使用产生的电偶腐蚀情况,采用电化学方法,研究了Q245R/316L和Q345R/316L电偶对在3.5%Na Cl溶液中的电化学行为。结果表明:316L不锈钢自腐蚀电位远高于Q245R碳钢和Q345R低合金钢的自腐蚀电位,偶接后会发生电偶腐蚀,且Q345R/316L电偶对发生电偶腐蚀倾向略大于Q245R/316L;316L不锈钢易钝化,而Q245R碳钢和Q345R低合金钢则比较活泼;316L不锈钢受钝化产生的钝化膜的影响,开路电位下测得的自腐蚀电位值一般比采用动电位极化测量的值大;Q345R/316L电偶对发生电偶腐蚀比Q245R/316L电偶对严重;电偶腐蚀效应的大小是:Q345R/316L>Q245R/316L。

316L不锈钢、ND钢和Q245R钢的耐酸露点腐蚀性能

通过浸泡试验和电化学测试,研究了316L不锈钢、ND钢和Q245R钢在酸露点腐蚀模拟溶液中的腐蚀行为,分析了温度、硫酸质量分数和Cl^(-)质量浓度对三种材料的酸露点腐蚀规律和机理的影响。结果表明:三种材料耐酸露点腐蚀性能从大到小依次为ND钢、316L不锈钢、Q245R钢;Q245R钢和ND钢的腐蚀速率随Cl-质量浓度的升高先增大后减小,316L不锈钢的腐蚀速率受Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和溶解氧的共同作用。

L245/316L双金属复合管焊接技术

针对井口天然气氯离子含量高对输送管道腐蚀较严重的情况,为保证管道在安全运行的前提下节约成本,设计采用了L245/316L双金属复合管道。介绍了L245/316L双金属复合管的特点、焊接坡口型式、坡口加工和组对方法,对焊接工艺方法、焊接材料的选用、焊接顺序和焊接中的注意事项进行了阐述,并给出了焊接工艺参数,详细归纳了封焊、根焊和过渡层焊接的方法及缺陷处理措施。按照该方法施焊后,焊接合格率达到95%。

焊后热处理对L245NCS微合金钢焊接残余应力的影响

采用履带式电加热法对L245NCS微合金钢焊接接头进行了不同退火温度和不同保温时间的焊后热处理,采用小孔法测量焊接残余应力。结果表明,560℃退火保温3.0 h焊后热处理方案和620℃退火保温1.5 h焊后热处理方案对降低焊接残余应力均较明显,其中560℃×3.0 h焊后热处理消除残余应力的松弛率在50%左右,620℃×1.5 h焊后热处理方案消除残余应力的松弛率基本高于80%,说明延长保温时间并不能有效地降低焊接残余应力。620℃×1.5 h焊后热处理方案对于消除L245NCS微合金钢焊接残余应力更为有效。

天然气管线弯头开裂原因分析

某油田的一条输送天然气管线在一个弯头处开裂。通过对该管线弯头和直管等处的多项理化检验分析，确认该管线弯头的开裂原因为硫化氢应力腐蚀和氢致开裂。