成品油长输管道弯头隐患补强修复技术

赵泽鸿，牛迎战

（中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司，辽宁抚顺 113008）

0 引言

某成品油管线是国内第一条长距离、大口径商用成品油管线，全长246.6 km，从1992年开始施工建设，1996年竣工投产，设计输量360万t/a，输送介质为成品汽、柴油。管道设计压力6 MPa。采用常温、密闭、顺序输送工艺。管道弹性敷设，埋地深度1.5 m。管道管径及材料见表1。

表1 管道管径及材料

1 问题

长输管道施工时期，因部分弯头在加工过程中存在质量问题，弯头材料不同程度硬度超标，当时为赶工期忽略了这个问题。长输管道经过多年交变高压状态下运行后，极易产生裂纹而发生泄漏事故。厂方决定治理6处存在较大隐患的弯头，通过安全风险及修复费用评估，决定采用弯头缺陷补强的修复方案。

2 修复方案

对硬度超标弯头进行加固处理，以满足安全生产要求。需加固弯头的角度在（90～120）°，强度满足长输管道6.4 MPa的设计压力要求。此设计弯头角度为现场测绘，管径应考虑Φ355 mm和Φ377 mm两种规格，以Φ377 mm，加强套管材料为20#钢。经过现场勘查、测绘，设计出补强套管（图1），委托第三方制造，现场焊接组对。

3 施工步骤及焊接工艺

（1）作业空间。挖掘作业坑，作业坑满足施工需要，满足安全规范，设置逃生通道。

（2）工艺条件。管线压力＜1.6 MPa时才能进行焊接作业。

（3）焊接方法。由于在野外现场焊接，为保证较高的灵活度和效率，使用GTAW打底，电源极性为直流正接，保护气体采用纯氩，纯度 99.95%，气体流量（7～12）L/min。使用 SMAW盖面方法[1]。

（4）坡口制作。坡口形式为 V 形，坡口角度，（60±2.5）°不留钝边。见图1。

图1 管线弯头套管补强设计

（5）套管组对。采用链式组对器进行围绑、组对，对接焊缝，纵焊缝组对间隙（1～3）mm，错边量≤壁厚的10%，且≤1.6 mm。余高（0～1.6）mm。钝边（1.0～1.5）mm。盖面焊缝宽：坡口上口每侧增宽（1.0～2.0）mm。端面角焊缝与管壁贴合间隙≤1.5 mm。预热温度≥60℃。焊条摆动方式：锯齿形或月牙形横摆。钨极端部处理：端部磨成锥角为30°的平顶锥形。氩弧焊填充丝倾角：与管切线倾角（10～15）°[2]。 其他焊接参数见表2。表2中DCEN表示接电源负输出端，DCEP表示接电源正输出端。

4 施工注意事项

（1）对口前应将坡口表面及母材内、外壁的油、漆、垢锈等清理干净，直至出现金属光泽，清理范围为每侧各（10～15）mm。

表2 焊接参数

（2）焊口局部间隙过大时，应进行修整，严禁在间隙内添加塞物。

（3）对口合格后，点（4～5）点，点焊的材料应与正式施焊相同，点焊长度（10～15）mm，厚度（2～3）mm。

（4）引弧、收弧必须在坡口内进行，收弧要填满熔池，将电弧引向坡口熄弧。

（5）点焊、氩弧焊、盖面焊如产生缺陷，必须用电磨工具磨除后，再继续施焊，不得用重复熔化方法消除缺陷[3]。

（6）清理干净焊道表面后，进行下一层焊道的焊接。为保证焊缝严密性，所有焊口至少焊2层，不得一遍完成，层间接头错开距离＞10 mm，盖面完毕及时清理焊缝表面熔渣、飞溅。

（7）底焊需完成焊道周长的50%以上且均匀分布时才能撤离对口器。

（8）返修：①全壁厚返修时，应对整个环焊接头进行预热；②填充/盖面返修时，可以仅对返修区域进行局部预热。对于检测不合格的焊缝要按标准消除缺陷以后再进行补焊，补焊时仍采用正常施焊时的焊接参数[4]。

（9）焊后不需要进行焊后热处理[5]。

5 质量检测

焊缝层间不得有裂纹、未融合、未焊透、夹渣、弧痕、融合性飞溅、凹坑等，焊缝表面应清理干净，不能有熔渣。焊后按JB 4730《承压设备无损检测》对焊缝接头进行100%射线检测，结果一次合格，均为Ⅰ级片。表明该套管补强方案及焊接工艺完全满足管道隐患治理的各项性能要求[6]。

6 除锈防腐回填

弯头套管表面必须处理，表面预处理质量应达到 GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》中规定的 Sa2级或St3级。清除弯头套管表面粉尘后使用环氧酶胶带和防腐底胶防腐。回填时应避免碰伤防腐层[7]。现场施工完成情况见图2。

图2 现场施工完成图

7 结语

使用该方案对6处缺陷弯头进行治理后效果良好。该套管补强方案优点：无封堵作业，避免管线停输，不影响生产；无静密封点，消除了日后可能产生的泄漏；结构形式简单，强度可靠，容易防腐；施工过程中风险系数低，安全可靠。为行业内成品油长输管线弯头修复技术提供了参考，具有较强的工程实际指导意义[8]。

［1］李炳锋，赵睿，妟立强.汽化炉内件的焊接工艺.石油化工设备［J］.2010（3）：70-72.

［2］李颂宏.实用长输管道焊接技术［M］.北京：化学工业出版社，2008.

［3］李建军.长输管道焊接技术［M］.北京：石油工业出版社，2007.

［4］李铜，钱莉，王文杰.管道焊接技术［J］.电焊机，2007，37（12）：32-35

［5］刘成玉，许先果，赵建华.长输管道焊接方法的选择与应用［J］.电焊机，2007，37（11）：56-59.

［6］张振永.长输管道焊接方法及焊材选用［J］.焊管，2004，27（2）：37-42.

［7］颜爱政，刘华，刘雷，等.长输油气管道焊接技术的应用［J］.油气储运，2008，27（8）：40-43

［8］樊学华.长输油气管道焊接方法选用原则［J］.油气储运，2014（8）：885-889.