页岩气站内管道工程焊接工艺评定标准对比及选用

王健

摘要：页岩气是一种清洁、高效的绿色能源，我国高度重视页岩气产业发展，已将页岩气摆到国家能源战略的位置。页岩气开发在国家各项政策的支持下已进入黄金时期，但在国际油气价格持续低迷的大形势下，降本增效仍是石油行业持续发展的重要手段，因此，页岩气开采过程中压力能的利用意义非凡。本文对页岩气站内管道工程焊接工艺评定标准对比及选用进行分析，以供参考。

关键词：页岩气;站内管道工程;焊接工艺评定

引言

我国非常规油气资源的勘探开发尚处于初级阶段，页岩气外输管线建设的相关研究相对较少。然而，管网基础设施完善与否对页岩气能否实现商业化开发至关重要。由于我国页岩气富集区域多处于山区或丘陵地带，地质地貌复杂多样，页岩气外输管线铺设面临着很大的不确定性，投资决策过程十分复杂，是一个典型的多阶段多目标投资决策问题。

1天然气管道焊接中下向焊接技术的应用优势

当前大口径天然气管道焊接技术中的下向焊接技术与上向焊接技术、管道全位焊接具备以下优势：第一，下向焊接技术工艺参数采用小缝隙、大钝边，因此焊接的质量远高于上向焊接技术与管道全位焊接技术，且焊接速度与效率也得到有效的提升，对于施工企业来说能提升经济效益。第二，下向焊接技术中采用了专用焊条，专用焊条是由独特药皮配方制成，能帮助增大电弧吹力，稳定燃烧。而焊接中飞溅范围小，焊条融化速度快，熔敷效率高，大幅度的保护电弧与熔池。第三，焊接填充之中使用相同长度的焊条焊接，如若采用上向焊接技术能保证熔敷率低，且焊接长度不得短于下向焊接。而下向焊接技术的使用下熔敷率更高，且焊接速度远高于上向焊接速度。第四，下向焊接的操作难度相比较其他焊接技术来说更小，焊道厚度维持在2mm左右，焊缝缺陷效，确保焊接质量。第五，下向焊接操作中普遍运用纤维素焊条，这是因为在机械操作下纤维素焊条的燃烧只会产生少量的熔渣，在连续焊接下能形成单面焊双面形型焊缝。第六，通过不断的检测与实验发现下向焊接的管道具有较强的抗风能力，适合野外长距离铺设。第七，下向焊接产生的电流远远小于上向焊接，且下向焊接的速度与质量都高于上向焊接。

2复合型下向焊接技术

随着管道工程建设复杂性提升，在施工过程中不免出现大口径天然管道泄漏问题，如若根据根层、热焊层、填充层，及覆盖面层采用不同种类的焊接技术与工艺，会花费大量时间与精力。因此在实际操作中可对根层与热焊层进行焊接采用下向焊，这一措施解决了根层与热焊层管道壁较厚带来的维修问题，但是在这个过程中需要焊接的层数过多，下向焊的速度过快不能满足焊接要求。深思熟虑后笔者认为可对填充层与覆盖层则采用上向焊，是将上向焊与下向焊结合进行施工，两者间的取长补短充分的完成这一工作，以此来满足大口径天然气管道泄漏抢修工作的需求，为附近居民尽快恢复供气。

3页岩气开发环境管理要点

由于页岩气开发行业尚未发布污染控制，在页岩气废水开发、甲烷等方面，尤其是在污染控制方面，没有明确的排放控制要求，废水工业中可溶解的固体。目前的环境评估通常需要采取措施，控制填埋场和其他主要建筑场地，防止湿度，在分隔的地区安装降落伞，限制钻井，进行污水泄漏和减少环境风险。在我国，石油污染富集的油气工业钻柱一般被视为危险废物，如热分析、提取、化学清洗等。已处理，但固体废物处理和处理后碎片的综合利用尚未完全控制。

4焊接工艺评定标准异同分析

4.1材料分组

GB/T31032仅适用于碳钢和低合金钢，按屈服强度不同，将材料分成3个组别，一旦材料组别变化，应重新进行评定;SY/T0452适用的材料更广，按抗拉强度对碳钢和低合金钢分成5组。页岩气项目的平台、集气站普遍采用管线钢，主要包括L245和L360钢级。管道焊接涉及L245、L360同材质焊接以及L245和L360两种材质焊接。若焊评执行GB/T31032，由于L360和L245材料不在一个组别，上述三种焊接工况均应单独进行焊接工艺评定，即3组焊评;若采用SY/T0452，L245和L360属于同一类不同组材料，根据标准规定：不同类别（组别）号母材之间相焊，经评定合格的焊接工艺也适用于这两类（组）别号母材各自相焊。并且同类别号中，高组别号母材的评定适用于该组别号母材与低组别号母材所组成的焊接接头。因此，采用评定合格的L360和L245材质焊接工艺评定可覆盖L245和L360同材质焊接，仅用1组焊评即满足三种焊接工况要求，减少焊评组数。

4.2焊接位置

GB/T31032要求焊缝由旋转焊变为固定焊，或反之应重新进行评定;45°倾斜固定焊可替代水平固定焊和垂直焊接，其他不得相互替代。SY/T0452要求任一焊接位置评定合格的焊接工艺，该工艺应适用各种焊接位置。

5焊缝试验

5.1外观检测

GB/T31032对外观检测未做规定。SY/T0452要求焊缝不能有裂纹，同时要求对焊缝进行射线检测。应注意的是，焊评的主要目的是验证焊缝的力学性能而非考察焊缝缺陷和裂纹。在焊缝力学性能符合标准要求前提下，焊缝质量可在设计文件中要求，现场焊缝无损检测进行检验，确保焊缝质量满足相关标准规定。

5.2刻槽试验

刻槽试验是GB/T31032规定的试验，合格标准为：每个刻槽锤断试样的断裂面应完全焊透和熔合，任何气孔的最大尺寸应不大于1.6mm，且所有气孔的累计面积应不大于断裂面的2%，夹杂高度应不超过0.8mm，长度应不大于钢管工程壁厚的1/2，且小于3mm;相邻夹渣之间至少应有13mm。SY/T0452要求用于长输线路管線焊评应进行刻槽试验，合格标准与GB/T31032一致。

结束语

结合页岩气站内管道工程特点，对比GB/T31032和SY/T0452焊接工艺评定标准，发现两个标准对焊缝力学性能的要求一致;SY/T0452的评定因素比GB/T31032少。

参考文献

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[2]魏云锦.页岩气压裂返排液处理及回收利用技术研究[D].西南石油大学，2018.