质量控制方法在油气管线工程中的应用

李勇

中国石油辽河油田油气勘探开发在经过三十多年的开发，地下油气集输管线腐蚀严重，管线泄露事故频繁发生，面临着管线陆续更新的局面。积极探索应用质量管理控制的方法提高油气管线工程质量，能对油田开发的持久性和经济性有很大的帮助。

工程质量现状。为了提高油气集输管线工程质量，对油气外输、站内工艺、单井进站管线的施工质量情况的统计显示，目前的工程质量参差不齐，工程评分合格的多，优良的少，有些工程投产后一年内就出现问题。工程的优良率低，返修的多，我们分析解决用质量控制的方法在近期内提高现场施工一次合格率和工程优良率。

工程进行质量控制。质量控制不仅涉及到技术方面，而且还包括企业的组织管理方面。各个阶段，各个方面的质量活动并不是相互孤立的，而是相互联系的。于是，就必须将质量问题作为一个有机的整体来考虑，运用系统工程的原理和方法去进行控制，这样才能取得质量和质量活动整体最优的效果。为了实现质量控制系统的整体最佳化，就必须实现人、管理和技术三者的有机结合，并以人作为一切活动的主体。质量控制应用质量控制方法对油田集输管线的分析

针对管线焊接的主要因素，认真的分析了原因，找到了各种的影响因素及应对措施。

对人员素质，现场施工的人员通过监督检查和施工队伍的规范，全部具有焊工专业证书，人员也要求有多年工作经验的同志。环境因素由于受到建设单位的工期安排和现场的勘探等的要求，促进大力的改善，质量保证资料和施工组织规划各个单位都能很认真的编写和执行，对于专业的施工队伍要求能认真的履行职责，使得资料的缺陷对质量影响减小。

对工艺措施由于发现和开采的油气田地处边远地区，地理、气候、地质条件恶劣，社会依托条件较差，给施工带来很多困难，现场对口焊接时，为了提高效率，一般是在对好的管口下放置基础梁木或土堆，在对前一个对接口进行焊接的同时，开始下一个对接准备工作。这将产生较大的附加应力。为适应管线钢的高强化、高韧化、管壁的厚壁化出现了多种焊接方法、焊接材料和焊接工艺。手工焊主要为纤维素焊条下向焊和低氢焊条下向焊。管线材料力学性能方面管线钢的主要力学性能为强度、韧性和环境介质下的力学性能。

钢的抗拉强度和屈服强度是由钢的化学成分和轧制工艺所决定的。输气管线选材时，应选用屈服强度较高的钢种，以减少钢的用量。但并非屈服强度越高越好。屈服强度太高会降低钢的韧性。选钢种时还应考虑钢的屈服强度与抗拉强度的比例关系一屈强比，用以保证制管成型质量和焊接性能。钢材的断裂韧性与化学成分、合金元素、热处理工艺、材料厚度和方向性有关。管线钢在含硫化氢的油、气环境中，因腐蚀产生的氢侵入钢内而产生氢致裂纹开裂。

焊接材料。管道焊接施工中采用的焊接材料有纤维素型焊条、低氢型焊条、自保护药芯焊丝和CO₂气保护实芯焊丝。纤维素型下向焊条的药皮中含有30-50%的有机物，具有极强的造气功能，在保护电弧和熔池的同时增加了电弧吹力，适合于全位置单面焊双面成型。低氢型下向焊条的药皮中含有铁粉，可增加熔敷效率，提高焊接接头力学性能，适用于山区、水网等地形复杂或焊接自动化程度要求不高的场合。使用一般的直流焊机进行纤维素型焊条焊接，在小电流时易出现断弧、粘条、电弧不稳等问题。

管线钢的焊接性。随着管线钢碳当量的降低，焊接氢致裂纹敏感性降低，为避免产生裂纹所需的工艺措施减少，焊接热影响区的性能损害程度降低。但由于焊接时管线钢经历着一系列复杂的非平衡的物理化学过程，因而可能在焊接区造成缺陷，或使接头性能下降，主要是焊接裂纹问题和焊接热影响区脆化问题。管线钢由于碳含量低，淬硬倾向减小，冷裂纹倾向降低。但随着强度级别的提高，板厚的加大，仍然具有一定的冷裂纹倾向。在现场焊接时由于常采用纤维素焊条含氢量高的焊材，线能量小，冷却速度快，会增加冷裂纹的敏感性，需要采取必要的焊接措施焊接热影响区。脆化往往是造成管线发生断裂，诱发灾难性事故的根源。

油气集输管线工程制定质量控制措施

管材力学性能。钢在经反复拉伸压缩后，力学性能会发生变化，强度降低，严重的降低15%，即包申格效应。在定购管线时必须考虑这一因素。可采取在该级别钢的最小屈服强度的基础上提高40-50MPa。应尽可能降低钢中C、S、P的含量，适当添加V、Nb、Ti、Ni等合金元素，采用控制轧制、控制冷却等工艺，使钢的纯度提高，材质均匀，晶粒细化，可提高钢韧性。目前采取方法多为降C增Mn。

焊接工艺。手工电弧焊包括纤维素焊条和低氢焊条的应用。手工电弧焊上向焊技术，它是管道施工中的主要焊接方法，其特点为管口组对间隙较大，焊接过程中采用息弧操作法完成，每层焊层厚度较大，焊接效率低。手工电弧焊下向其特点为管口组对间隙小，焊接过程中采用大电流、多层、快速焊的操作方法来完成，适合于流水作业，焊接效率较高。由于每层焊层厚度较薄，通过后面焊层对前面焊层的热处理作用可提高环焊接头的韧性。手工电弧焊方法灵活简便、适应性强，其下向焊和上向焊两种方法的有机结合及纤维素焊条良好的根焊适应性在很

焊接材料。为保证输线路工程环焊接头的强韧性，经工艺试验选择使用了下表所示的焊接材料。

低氢型焊条对弧焊设备的要求较低，一般的直流弧焊设备即可满足要求。管道施工中手工电弧焊推荐选择的焊机有美国LIN，COLN公司的DC-400，美国MILLER公司的XMT-304，北京时代集团公司的ZX7-400B，济南奥太公司的ZX7-400ST等。

管线钢的焊接性

出现局部脆化主要有两个区域，即热影响区粗晶区脆化，是由于过热区的晶粒过分长大以及形成的不良组织引起的，多层焊时粗晶区再临界脆化，即前焊道的粗晶区受后续焊道的两相区的再次加热引起的。

油气集输管线工程开展质量控制后的效果

对策实施和现场施工实践以后，该项目取得了很大的成果，对今年以来的300多条管线进行统计，施工质量有了很大的提高，施工一次合格率和工程优良率都达到了效果。解决了油田的的实际的困难，为保证油气生产起到了作用。使工程质量监督管理工作有了一定的提高。

质量是企业管理的核心，企业在不断深化改革和细化管理的过程中，对工程质量和工程安全越来越来重视。油气集输管线工程应用质量控制的方法从人、料、物、法等各个方面进行管理起到了很好的效果。为油田企业的工程质量的提高发挥了一定的作用，在油田的各个施工管理进行有效的实施，可以发挥更大的作用。