質量控制方法在油氣管線工程中的應用

李勇

中國石油遼河油田油氣勘探開發在經過三十多年的開發，地下油氣集輸管線腐蝕嚴重，管線泄露事故頻繁發生，面臨著管線陸續更新的局面。積極探索應用質量管理控制的方法提高油氣管線工程質量，能對油田開發的持久性和經濟性有很大的幫助。

工程質量現狀。為了提高油氣集輸管線工程質量，對油氣外輸、站內工藝、單井進站管線的施工質量情況的統計顯示，目前的工程質量參差不齊，工程評分合格的多，優良的少，有些工程投產后一年內就出現問題。工程的優良率低，返修的多，我們分析解決用質量控制的方法在近期內提高現場施工一次合格率和工程優良率。

工程進行質量控制。質量控制不僅涉及到技術方面，而且還包括企業的組織管理方面。各個階段，各個方面的質量活動并不是相互孤立的，而是相互聯系的。于是，就必須將質量問題作為一個有機的整體來考慮，運用系統工程的原理和方法去進行控制，這樣才能取得質量和質量活動整體最優的效果。為了實現質量控制系統的整體最佳化，就必須實現人、管理和技術三者的有機結合，并以人作為一切活動的主體。質量控制應用質量控制方法對油田集輸管線的分析

針對管線焊接的主要因素，認真的分析了原因，找到了各種的影響因素及應對措施。

對人員素質，現場施工的人員通過監督檢查和施工隊伍的規范，全部具有焊工專業證書，人員也要求有多年工作經驗的同志。環境因素由于受到建設單位的工期安排和現場的勘探等的要求，促進大力的改善，質量保證資料和施工組織規劃各個單位都能很認真的編寫和執行，對于專業的施工隊伍要求能認真的履行職責，使得資料的缺陷對質量影響減小。

對工藝措施由于發現和開采的油氣田地處邊遠地區，地理、氣候、地質條件惡劣，社會依托條件較差，給施工帶來很多困難，現場對口焊接時，為了提高效率，一般是在對好的管口下放置基礎梁木或土堆，在對前一個對接口進行焊接的同時，開始下一個對接準備工作。這將產生較大的附加應力。為適應管線鋼的高強化、高韌化、管壁的厚壁化出現了多種焊接方法、焊接材料和焊接工藝。手工焊主要為纖維素焊條下向焊和低氫焊條下向焊。管線材料力學性能方面管線鋼的主要力學性能為強度、韌性和環境介質下的力學性能。

鋼的抗拉強度和屈服強度是由鋼的化學成分和軋制工藝所決定的。輸氣管線選材時，應選用屈服強度較高的鋼種，以減少鋼的用量。但并非屈服強度越高越好。屈服強度太高會降低鋼的韌性。選鋼種時還應考慮鋼的屈服強度與抗拉強度的比例關系一屈強比，用以保證制管成型質量和焊接性能。鋼材的斷裂韌性與化學成分、合金元素、熱處理工藝、材料厚度和方向性有關。管線鋼在含硫化氫的油、氣環境中，因腐蝕產生的氫侵入鋼內而產生氫致裂紋開裂。

焊接材料。管道焊接施工中采用的焊接材料有纖維素型焊條、低氫型焊條、自保護藥芯焊絲和CO₂氣保護實芯焊絲。纖維素型下向焊條的藥皮中含有30-50%的有機物，具有極強的造氣功能，在保護電弧和熔池的同時增加了電弧吹力，適合于全位置單面焊雙面成型。低氫型下向焊條的藥皮中含有鐵粉，可增加熔敷效率，提高焊接接頭力學性能，適用于山區、水網等地形復雜或焊接自動化程度要求不高的場合。使用一般的直流焊機進行纖維素型焊條焊接，在小電流時易出現斷弧、粘條、電弧不穩等問題。

管線鋼的焊接性。隨著管線鋼碳當量的降低，焊接氫致裂紋敏感性降低，為避免產生裂紋所需的工藝措施減少，焊接熱影響區的性能損害程度降低。但由于焊接時管線鋼經歷著一系列復雜的非平衡的物理化學過程，因而可能在焊接區造成缺陷，或使接頭性能下降，主要是焊接裂紋問題和焊接熱影響區脆化問題。管線鋼由于碳含量低，淬硬傾向減小，冷裂紋傾向降低。但隨著強度級別的提高，板厚的加大，仍然具有一定的冷裂紋傾向。在現場焊接時由于常采用纖維素焊條含氫量高的焊材，線能量小，冷卻速度快，會增加冷裂紋的敏感性，需要采取必要的焊接措施焊接熱影響區。脆化往往是造成管線發生斷裂，誘發災難性事故的根源。

油氣集輸管線工程制定質量控制措施

管材力學性能。鋼在經反復拉伸壓縮后，力學性能會發生變化，強度降低，嚴重的降低15%，即包申格效應。在定購管線時必須考慮這一因素?？刹扇≡谠摷墑e鋼的最小屈服強度的基礎上提高40-50MPa。應盡可能降低鋼中C、S、P的含量，適當添加V、Nb、Ti、Ni等合金元素，采用控制軋制、控制冷卻等工藝，使鋼的純度提高，材質均勻，晶粒細化，可提高鋼韌性。目前采取方法多為降C增Mn。

焊接工藝。手工電弧焊包括纖維素焊條和低氫焊條的應用。手工電弧焊上向焊技術，它是管道施工中的主要焊接方法，其特點為管口組對間隙較大，焊接過程中采用息弧操作法完成，每層焊層厚度較大，焊接效率低。手工電弧焊下向其特點為管口組對間隙小，焊接過程中采用大電流、多層、快速焊的操作方法來完成，適合于流水作業，焊接效率較高。由于每層焊層厚度較薄，通過后面焊層對前面焊層的熱處理作用可提高環焊接頭的韌性。手工電弧焊方法靈活簡便、適應性強，其下向焊和上向焊兩種方法的有機結合及纖維素焊條良好的根焊適應性在很

焊接材料。為保證輸線路工程環焊接頭的強韌性，經工藝試驗選擇使用了下表所示的焊接材料。

低氫型焊條對弧焊設備的要求較低，一般的直流弧焊設備即可滿足要求。管道施工中手工電弧焊推薦選擇的焊機有美國LIN，COLN公司的DC-400，美國MILLER公司的XMT-304，北京時代集團公司的ZX7-400B，濟南奧太公司的ZX7-400ST等。

管線鋼的焊接性

出現局部脆化主要有兩個區域，即熱影響區粗晶區脆化，是由于過熱區的晶粒過分長大以及形成的不良組織引起的，多層焊時粗晶區再臨界脆化，即前焊道的粗晶區受后續焊道的兩相區的再次加熱引起的。

油氣集輸管線工程開展質量控制后的效果

對策實施和現場施工實踐以后，該項目取得了很大的成果，對今年以來的300多條管線進行統計，施工質量有了很大的提高，施工一次合格率和工程優良率都達到了效果。解決了油田的的實際的困難，為保證油氣生產起到了作用。使工程質量監督管理工作有了一定的提高。

質量是企業管理的核心，企業在不斷深化改革和細化管理的過程中，對工程質量和工程安全越來越來重視。油氣集輸管線工程應用質量控制的方法從人、料、物、法等各個方面進行管理起到了很好的效果。為油田企業的工程質量的提高發揮了一定的作用，在油田的各個施工管理進行有效的實施，可以發揮更大的作用。