電磁預熱技術在喇嘛甸油田管道施工及維護中的應用

姜興安 王志忠（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

1 技術原理

油田地面管線施工的管網采用的管材一般為10、20 低碳鋼，可焊性好。在管道施工中采用的焊接方法為手工電弧焊，這種焊接方法對室外的環境溫度要求較高。一旦焊口周圍溫差過大，造成焊口的冷卻速度過快，就會使焊口產生焊接裂紋，影響焊口強度并導致焊道的斷裂[1]。而在北方，冬季的氣溫通常會在-20 ℃左右，所以在冬季施工時必須對焊口兩側的管道進行預熱，使焊口的溫度逐步冷卻。對于傳統的預熱方法，使用氧氣乙炔割炬對管道進行烘烤預熱。這樣做雖可以達到對焊道預熱的目的，但由于溫度是驟然提升，所以對已經溫度過低的管道會產生淬硬的現象，對管道本體也有一定的傷害。若要在冬季確保工業管道焊縫的焊接質量，提高焊縫的X 射線探傷依次合格率，關鍵在于如何確保管口的預熱有一個逐步上升溫度[2]；因此，必須從保證焊口及管道本體的質量上采取必需的預熱方式。

為了提高冬季油井地下管網的施工質量，現場采用試驗一種新的管口預熱工藝——電磁預熱技術。該技術是利用電磁感應原理將電能轉化成熱能，通過電磁預熱裝置將膠輪焊車的直流電直接轉換成頻率為20～40 kHz 的高頻高壓電，高速變化的高頻高壓電流流過線圈會產生交變磁場，金屬內部也將產生交變的電流（渦流）[3]。渦流使金屬原子做高速無規則運動，它們之間互相碰撞、相互摩擦從而產生熱能，起到加熱的效果。此工藝具有以下優點：無明火，不存在動火安全隱患，無煙熏火燎之害；非接觸，將加熱毯包裹在保溫層外即可使立管升溫，但保溫層不受絲毫破損；操作簡單，單人即可完成，用電動車、汽車、拖拉機供電，供電方便，設備體積小、質量輕，省時省力；配備成本低，單機制作費用低廉值得推廣。

2 電磁預熱現場試驗

1）預熱前準備。先將預熱帶均勻地纏繞在被焊接管道的管口處，再將預熱帶與預熱裝置進行連接，將預熱裝置與發電機連接。

2）電磁預熱工藝參數見表1，電磁預熱管線現場照見圖1。

表1 電磁預熱工藝參數

圖1 電磁預熱管線現場照

預熱操作需注意的事項：在纏繞預熱帶時要均勻且貼緊管壁，并使用毛毯將預熱帶包裹以防止熱量的散失；根據管徑的不同選擇合適功率的預熱帶；預熱時操作人員要佩戴好相應的絕緣防護措施，避免發生觸電危險；時時觀察發電機電流和電壓的變化，避免電流過大燒壞電動機線圈；監測預熱帶的溫度，達到焊接參數要求的溫度即可，避免長時間加熱引起火災[4]。

3 經濟效益

在南中東一區區塊的地下管網系統工程施工中全部采用了電磁預熱技術。在2 個月的施工中，共完成12 km 232 道DN700 管道焊口的焊接安裝工作，按比例進行X 射線抽拍焊縫232 道，總片數587 張，X 射線探傷Ⅲ級片以上一次合格率達99.9%，Ⅱ級片以上一次合格率達95.1%，保證了管道接口的焊接質量。由于施工效率的提高，共計節約施工工時896 h 以上，節約成本5.6 萬元。

電磁預熱工藝不僅用于管道預熱中，也用于管道解凍中。針對冬季摻水管線易堵，使用傳統方法每次解堵都得2 h 以上的問題，采用電磁解堵技術僅需5 min，1 300 次解堵共節省約1 192 h。每口井每小時產油約為0.34 t，按93%的含水率計算，影響出油28.37 t。按1 t 油2 200 元計算，節省費用約6.24 萬元。對于每口井保溫層按300 元計算，共節省費用39 萬元。產出總效益共計45.24 萬元。

4 結論及認識

實踐證明，管道施工中采用電磁預熱技術，較氧氣乙炔加熱顯示出極大的優越性：焊口兩側管道受熱均勻，焊接質量穩定可靠，焊接速度快，減輕勞動強度，提高工作效率，可有效提高一次焊接合格率。