钢制液化石油气球罐裂纹缺陷的修复.pdf

第 3 3 卷第 u期 2 0 1 4 ． 1 1 建设管理 钢制液化石油气球罐裂纹缺陷的修复 丁善福 中国 石化胜利油建工程有限 公司 摘要 以某国外天然气工程项 目2 0 0 0 m 液化石油气球罐为例 ，通过对现场施 工工艺和现场 施 工条件进行分析 ，冷裂纹形成条件充分 ，未采取相应 的预 防措施是 这次裂纹产生的根 本原 因。根据缺陷的位置、深度及长度 ，确定从 内部还是从外部清除缺 陷。对于深度 大于2 5 mm的 缺陷，应优先选择从球罐 内部清除；否则应从外部清除缺陷。当缺陷清除干净后，应将返修焊 接位置使用砂轮打磨至露出金属光泽，并继续打磨约1 m m左右，直至将增碳层打磨清除干净。 打磨清除缺 陷后 ，应采 用MT的方法对刨槽部位进行检测。 关键词球罐；裂纹；缺陷；修复；温度 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 6 8 9 6 ． 2 0 1 4 ． 1 1 ．0 6 5 某国外天然气项目一期工程，主要包括海上来 气海底管道 、气体处理厂、外输管道和装卸设施 等，其中有 4 台2 0 0 0 m 。 液化气球罐在现场组焊。 在前 2台球罐 的施工 中，出现多处焊接裂纹缺陷 ， 对此 ，施工项 目部通过分析焊接裂纹性质和产生原 因，确定了裂纹修复方案，实施后效果较好 ，缺陷 全部清除干净 。 1 技术参数 2 0 0 0 m 。 液化石油气球罐技术参数为设计压 力 1 ． 7 7 MP a ，设计 温度 一 5 ～ 5 5。 C，焊 接接 头系数 1 ．0 ，水压试验压力2 ．3 M P a ，容积2 0 2 6 rr l。 ，设备净 重 3 3 1 6 6 2 k m 液化石油气球罐外形尺寸0 1 5 7 0 0 mm， 球罐本体为三带混合式结构 ，材质为 S A 一5 3 7 C 1 ． 2 ，壁厚 5 0 m m。 2 焊接缺陷及原因分析 前 2台球 罐焊接 完成后 ，分别 进行 了 1 0 0 ％ y 射线 检测和超声检测 ，结果发现多处 焊接裂纹缺 陷，裂纹走向以纵向为主，但也有横 向裂纹 ，裂纹 主要集 中在上极带与赤道带相焊接的上极环缝及极 板焊缝上 ，并多靠近内侧。 材料属于低合金高强钢，根据现场 自然条件、 施工实 际情况和裂纹分布情况 ，可以确定裂纹性质 为冷裂纹 。冷裂纹 的产生主要有三大要素 材料的 淬硬性 、扩散氢含量及结构刚性 。通过对现场施工 工艺和现场施工条件进行分析 ，冷裂纹形成条件充 分 ，未采取相应 的预防措施是这次裂纹产生的根本 原 因 。 1 材质S A 5 3 7 为低合金高强度调质钢，查阅 钢板质量证明书，实际钢板屈服强度和抗拉强度均 较高 ，钢材的淬硬倾 向较大 ，容易产生焊接冷 裂纹 。 2 由于现场处于海边 ，湿度较大 ，在未采取 后热的情况下 ，焊缝 中的氢来不及逸 出，从而促进 裂纹形成。 3 球罐壁厚5 0 m m，环缝又处在拘束度较高 的部位，尤其是上极板环缝处拘束应力较大，导致 此处裂纹出现较多。 焊接裂纹的产生是以上综合因素造成的，根据 器来回起下对井下水量状态的影响，减小了刮落井 壁落物堵塞水嘴的机会 。 4 测调联动分层配水工艺可以进一步提高测 试工作效率。经过生产现场试验的6 口井，平均单 井测调时 间为 6 h ，测试班组每 月测试工作量可提 高到 8 1 0 井次 ，与 目前各个采油厂测试班组每月 测试 5 井次的测试工作量相 比提高了近一倍 ，很大 程度上解决了测试工作量大的问题，能够保证测试 人员按计划完成注水井 的测试任务 。 5 结语 测调联动测试工艺的实现 ，缩短 了注水井测调 的周期，提高了测调的效率和测试的精度，降低了 测调过程中的成本。该工艺为进一步提高分层注水 的质量 ，改善油田整体开发效果提供了技术支持， 也从根本上解决 了测试工作量 的问题 ，为生产现场 的水井测试工作奠定 了很好的基础。这项注水井测 试工艺有待于在生产现场广泛使用 。 栏 目主持焦晓梅 { 油 气 田 地 面 工 程 h t t p ／ ／ 、 v 、 v v ．，． y q t d m g c ．c 。 m 一 5 一 第3 3 卷第l l 期 2 0 1 4 ． 1 1 建设管理 现有资料情况，由于未考虑到现场施工条件和结构 刚性 ，工艺措施制定欠妥当 ，如没有预热和后热 的 要求 ，加上组焊时可能存在强力组对情况 ，导致 了 焊接裂纹的出现。 3 修复措施 3 ． 1 U T 定位确认 为 了更 准确地清除缺陷 ，用 U T确认缺陷的位 置 、深度及长度 ，并经检验员认可。 3 ． 2 缺 陷清除 1 根据缺陷的位置、深度及长度 ，确定从 内 部还是从外部清除缺陷。对于深度大于 2 5 mm的缺 陷，应优先选择从球罐 内部清除；否则应从外部清 除缺陷。 2 当缺陷清除干净后，应将返修焊接位置使 用砂轮打磨至露 出金属光泽 ，并继续打磨约 1 mm 左右，直至将增碳层打磨清除干净。然后继续打磨 修整成宽度均匀 、表面平整 、便于施焊 的凹槽 ，长 度应不小于 5 0 mm，且有一定 的坡 口角度 ，包括两 端也需要坡度 ，坡度控制在 5 0 。左右。 3 打磨清除缺陷后，应采用M T的方法对刨 槽部位进行检测 ，如果发现缺陷未清除干净 ，应继 续打磨并经MT确认 ，直至把缺陷清除干净为止 。 3 ． 3 焊缝修复 3 ． 3 ． 1 预 热 1 施焊部位焊接前进行预热，预热采用电加 热法，加热在施焊侧的背面进行，加热范围以缺陷 中心为基准 ，每侧不小于 1 0 0 mm。 2 预热温度不低于 1 5 0。 C，并在施焊侧以焊 接部 位 为 中心 5 0 mm范 围 内采 用 红外 线 测 温仪 枪 进行测温。 3 预热充分 ，保证钢板 内外温度均匀。 4 焊接过程 中不得撤 除电加热装置。 5 最高预热温度不得大于 2 5 0。 C 。 3 ． 3 ． 2 施 焊 工 艺要 求 1 焊接前应用磨光机彻底清除返修处及其两 侧边缘 2 0 mm范围内的氧化物、熔渣和金属粉末等 杂物。 2 返修焊接参数见表 l 。 表 1 返修焊接参数 焊层 填充金属 种 类 曩 直 径 面 。 焊 接 电弧 焊 接 速 度 ， 电流 豫电￡ m m I Il i 打底焊 S MA W A Ws E 8 O 1 5 一G 填充、盖面 S M A W A WS E 8 O 1 5 一G 3 ． 2 9 01 2 0 2 22 5 6 O 9 O 4 ．0 1 4 01 7 0 2 4 2 7 1 1 01 4 0 3 施焊过程 中 ，不得在焊缝外母 材上引弧 ； 每条焊道起弧位置应错开，起弧点应用磨光机进行 打磨 ，避免弧坑缺陷。 4 焊接采用多层多道焊 ，焊条摆宽不得大于 1 2mm。 5 焊道层 问温度为 1 5 0～2 5 0。 C，返修焊接 过程中应采用红外线测温仪 枪测量层问温度。 6 焊接过程中应仔细进行层 间清理 ，避免产 生新的焊接缺陷。返修焊接时尽量避开与原焊道热 影响区的叠加。 7 焊接 时 ，焊层 不宜过厚 ，每层不宜超过 3 r r l m。 8 焊接完成后立即用保温岩棉覆盖焊道 ，覆 盖范围应为焊道 四周至少各加 1 0 0 mm，并在背面 采用电加热带 片加热进行后热处理 ，后热温度 为 3 0 0～3 5 0。 C，后热时间 2 h 。 9 返修焊接宜一次完成 ，焊接过程不得随意 中断 ；如因特殊原因中断焊接时 ，应立即进行后热 处理 ；再次施焊前应先检查焊层表面 ，确认无裂纹 后进行预热 ，达到预热温度后方可继续焊接。 1 0 焊接完成后，应将焊缝表面的飞溅物和 熔渣等清除干净，并打磨返修焊缝，使其与原焊道 外形基本一致并与母材圆滑过渡 ，然后进行焊缝外 观 自 检，自检合格后做好详细的返修记录。 1 1 返修焊接完成后，应将原焊缝以外部分 的返修焊缝打磨至与母材齐平 ，并用记号笔做出标 记，以方便后续无损检测工作。 3 ． 4 焊缝打磨 球罐焊接全部合格后 ，在焊后热处理之前 ，应 对环缝 内外表面进行焊缝余高的打磨。 4 结语 按照上述制定的措施 ，两台球罐返修后完全清 除了裂纹 缺陷 ，经无损检测全部合格 。在此基 础 上，对后 2 台球罐的组装和焊接施工方案进行了优 化完善 ，有针对性地制定 了施工技术措施并付诸实 施 。 目前该工程 4台 2 0 0 0 m。 液化气球罐经过焊后 热处理 、试压等工序后 ，已通过业主验收。此次缺 陷返修方案的实施也为今后在该地区球罐施工积累 了经验，为今后类似项目的工程建设提供了参考和 指导。 栏 目主持焦 晓梅 - 1 1 6 -{ 油 气 田 地 面 工 程 h f ． -i p ／ ／ www． y q t dmg c ． c 。 m