[發明專利]管線焊接方法

有效

• 申請號: 201210329939.3
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102848048A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 時群超;郝學軍;肖明穎;范振紅;陳璐
• 申請（專利權）人: 龍口中集來福士海洋工程有限公司;煙臺中集來福士海洋工程有限公司;中國國際海運集裝箱（集團）股份有限公司
• 主分類號: B23K9/02
• 分類號: B23K9/02;B23K9/173;B23K9/235;B23K33/00;B23K101/10;B23K103/04
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;鮑俊萍

技術領域

本發明涉及一種高強度/超高強度鋼管的焊接工藝，具體地說是用于深水/超深水海洋鉆機上的低合金高壓管線的整體焊接工藝方案。

背景技術

目前，石油界對海洋油氣的投資越來越大，特別是深海與寒冷海域石油的勘探開發的重要性和戰略地位越來越受到業界關注。鉆井裝置是海洋鉆井平臺的核心裝置，對于深水以及超深水海洋鉆井平臺，由于作業水深與鉆井深度的要求，與泥漿/水泥/節流/壓井/井控等系統有關的高壓管道必須采用超高強鋼管才能滿足使用要求。

其中，超深水（Ultra-Depth?Water，簡稱UDW）和超深井鉆井(Ultra-Depth?Drilling，簡稱UDD)是近十余年來海洋石油鉆井不斷向深水和深地層鉆井而形成、用以界別普通深水和普通鉆井井深區別的概念。一般以≥400m-≤1500m為深水，≥1500m（或5,000ft）為超深水(UDW）；一般鉆井深度能力≥15,000ft(即4,500m)-≤25,000ft(即7,620m)為深井鉆井；≥25,000ft(即≥7,620m)為超深井鉆井（UDD)。

該類管線在使用中主要具有以下特點：（1）主要用于高壓泥漿和水泥的輸送，為鉆井系統的主要管線，一旦失效將可能導致鉆井作業的停止，造成巨大的經濟損失；（2）此類管線設計壓力最低的為7500PSI（52MPa），其中過半管道達到15000PSI（103MPa），屬于超高壓管線范疇，且位置處于平臺的中心區域，一旦發生斷裂將造成重大災難；（3）該類平臺的設計年限一般至少為25年，投產后將在深海長期服役，對此類管線雖然有非常嚴格的定期檢查制度，但能夠進行維護和維修的機會很少。

使用過程中，此類管線必須保證以下基本要求，焊接接頭的整體性能也必須滿足這些要求：（1）由于承受著超高壓力，因此必須保證材料具有滿足要求的最低屈服強度與抗拉強度；（2）運行過程中有可能承受周期性動載荷并承受水錘沖擊，因此必須保證其優良的斷裂力學性能；（3）由于輸送介質具有腐蝕性，因此必須具有抗H2S腐蝕的性能；（4）工作于北海海域的平臺需要在寒冷環境作業，這部分平臺一般設計工作溫度至少為-20℃，因此這部分高壓管線必須具有優良的低溫沖擊韌性。

相對于其他的船舶與海洋工程管線的安裝焊接，該類管線在安裝焊接過程中主要具有以下特點：（1）焊接位置多變，特別是在現場焊接過程中，涉及所有可能發生的焊接位置，這其中包括在各種障礙情況下的焊接；（2）焊接環境多變，有可能需要在-20℃的寒冷冬季環境下進行焊接，有可能需要高空作業；（3）由于所焊接的母材為超高強調質鋼，同時壁厚較厚，因此焊縫的斷裂傾向較大；（4）該部分管線的焊接與檢驗要求在所有項目的技術規格書與行業規范中，這包括ASME、API、NORSOK等標準在內的多項國際行業標準的要求，均按照最高等級要求對待，需要進行100%的伽瑪射線探傷與磁粉探傷，并以最高質量等級或超出最高質量等級的標準來進行焊縫質量的評定。

綜上所述，此類管線在焊接過程中的質量難以保證其穩定性，在使用過程中又必須保證絕對的安全性，所以又必須滿足最嚴格的質量要求。雖然對于超高強度鋼的焊接已有大量的成功實踐，但是對于需要在各種嚴酷的施工條件下進行焊接，需要滿足如此多的性能要求，并要保證施工質量的穩定性，這就對焊接施工工藝，焊接過程質量控制與評價有非常高的要求，目前此類工程實踐成功經驗非常缺乏。

發明內容

本發明提出一種管線焊接方法，以解決現有技術焊接過程中的質量難以保證其穩定性的缺陷。

為實現上述目的，本發明提出一種管線焊接方法，包括以下步驟：

步驟1：對焊接接頭進行加工與裝配，形成正確的接頭形式；

步驟2：選用GTAW+SMAW組合的焊接方法進行焊接；

步驟3：對完成的焊接接頭進行焊后熱處理。

其中，所述管線的材料的化學成分范圍為（％）：C：≤0.35，Mn：≤1.05，P：≤0.04，S：≤0.04，Si：≤1.00，Cr：≤2.75，Mo：≤1.50,V≤0.30；機械性能要求為：抗拉強度：≥620MPa，屈服強度：≥415MPa，伸長率：≥17%，斷面收縮率：≥35%，硬度(HRC)：≤22，沖擊韌性最高要求：-30℃下≥42J。

其中，于步驟1中，所述的坡口形式為：坡口根部間隙為1-4mm，根部鈍邊為0-1mm，坡口寬度為0.7-1.5倍的管道壁厚。

其中，于步驟2中，首先使用GTAW打底，然后使用GTAW填充至6-8mm厚度，再使用SMAW填充和蓋面。