乙烯管線施工中下向焊技術的應用

韋中奇

（上海華誼建設有限公司）

乙烯管線施工中下向焊技術的應用

韋中奇*

（上海華誼建設有限公司）

介紹了長距離輸送管線全位置立下向焊技術的應用實例。闡述了在控制焊接工藝、降低焊接成本、提高生產效率、提高焊接質量等方面的經驗，也為手工立下向焊技術的應用提供了可供參考的工藝參數。

下向焊 管道 焊接工藝 焊接試件 乙烯 焊接工藝評定

在上海某合成氣和乙烯管道項目中，乙烯管線長為43 km，且該項目施工環境與施工條件極差，其在施工高峰期正值臺風、高溫、多雨季節，給施工中的管道焊接增加了很大的難度。該項目的長輸壓力管道等級為GA1級，焊縫質量要求進行100%拍片和超聲波檢測，這就需要焊工在天氣狀況良好時盡可能完成更多的焊接工作量。在施工前技術人員針對該工程的材質及其焊接性制定了合理的焊接工藝。

1 管道材質焊接性分析

管道的材質為L320鋼，其化學成分及抗拉強度參數見表1。

此種鋼其碳當量K=0.16+1.6/6+0.05/5=0.43，有一定淬硬傾向，焊接熔池的溫度從800℃降到500℃的時間t8/5應控制在10~25 s范圍內。t8/5時間過短，易形成淬硬組織；時間過長，易形成粗大晶粒組織。這兩種情況均可造成晶粒脆化。

表1 L320鋼化學成分及抗拉強度

2 焊接易產生的問題及預防措施

2.1 裂紋

該型號鋼的碳當量高，有明顯淬硬傾向，熱影響區容易形成硬而脆的馬氏體組織，使其塑性和韌性下降，耐應力腐蝕性能惡化，冷裂傾向增加。因此，焊接時應控制預熱溫度和焊接熱輸入量，以降低熱影響區的冷卻速度。此外，焊接時還必須保持低氫條件。

2.2 腐蝕

禁止在非焊接部位引弧。引弧會造成該處形成硬化點，使鋼的抗腐蝕能力下降。

2.3 夾渣

厚壁管道焊接大多采用多層焊，焊接時應注意每層焊縫的成形狀況。如果底層焊縫不平，中間高兩邊低，甚至形成尖角（見圖1），加上修磨不當，在下一層施焊時就容易形成條狀夾渣。預防措施：增強施焊技能，提高打磨質量，條件適當時可采用多層多道焊。

圖1 夾渣形成原因

2.4 未熔合

若焊接時速度過快，根部不能完全熔化，則易造成未熔合的情況。因此在焊接時要控制焊接速度，保證根部完全熔合。

2.5 焊穿

焊接電流太大，會造成熱輸入量過大，易形成焊穿現象。此時，電弧不能被有效地控制，一部分熔池流入了電弧后方并凝固。預防措施：嚴格執行焊接工藝，不能擅自加大電流或提高焊速。

2.6 氣孔

自動焊比手工焊條電弧焊更容易出現氣孔，且這種焊接形式形成的氣孔常以密集形式存在，其主要原因有下述幾項：

（1）焊絲中焊劑成分突變甚至焊絲部分空心，焊接時表現為電弧異常變化，有爆炸聲；

（2）焊絲機竄絲；

（3）接頭裝配不好；

（4）焊絲質量不過關。

3 焊接設備及焊接方法的選擇

在施工中對焊機的選擇如下：

（1）采用手工電弧焊，并采用威特力牌ZX7－400型電焊機進行根部焊接。

（2）采用藥芯焊絲半自動焊，并采用林肯牌DC-400型自動送絲焊機進行填充焊、蓋面焊。

DC-400型焊機采用晶閘管式多用途恒流/恒壓（CC/CV）弧焊電源，其結構為變壓、硅整流輸出形式，能產生優良的恒壓及恒流電源特性。DC-400型自動送絲焊機可用于氣體保護焊、藥芯焊絲自保焊，也可用于手工焊以及8 mm碳棒的碳弧氣刨等，僅用單個電位器即可在一定范圍調節輸出控制，產生優良的焊接特性。其功能和特點簡述如下：①使用固態電路，應用于焊接時具有超長的使用壽命。②可以使用點和控制功能以控制飛濺、流動性和熔滴狀態。③采用風扇冷卻，具有過熱和過載保護功能。

（3）焊接方法為全位置立下向焊。

4 焊接材料選擇（采用等強匹配的原則）

（1） 打底焊

采用?4.0 mm的E6010焊條。

（2）填充焊、蓋面焊

選用?2.0 mm的E7178-Ni1J藥芯焊絲。

立下向焊焊接主要采用纖維素型和堿性低氫型焊材。纖維素型焊條的主要特點是藥皮發氣較早（約150℃時），熔池稍稠，但滋潤性能非常好，根部成形美觀，在根部的背面可以很明顯地看出成形很好，過渡圓滑，同時還具有對口間隙小、焊接速度快、效率高、焊縫氣孔少等優點。但纖維素型焊條使用時要注意烘干，溫度應控制在100℃以內。E6010焊條屬于酸性焊條，采用直流反接立下向焊正好可以彌補該焊條的缺點，其打底焊不易焊穿，焊縫成形較好。經X射線無損檢測，采用該焊條焊接時，焊縫質量達到標準的要求。

5 焊接參數的選擇

根據選用的焊條及焊絲型號，實驗采用的焊接參數見表2。由表2可知，影響焊接質量的幾個重要因素如下所述。

（1） 焊接電壓

若電壓過高，電線長度增大，則熔池增大，相應的熔深增大，余高減小，飛濺增多。根據施工經驗，電弧電壓控制在19~20 V為宜。

表2 焊接工藝參數

（2） 焊接速度

焊接速度過快會導致熔渣對焊池保護不均勻，因而會產生未熔合、夾渣等焊接缺陷。焊接速度過慢則會導致熔池溫度升高，使焊縫過寬、過高，甚至導致焊穿。

（3） 送絲速度

送絲速度的快慢直接影響焊接電流的大小。送絲速度增加使電流增加，焊絲熔化過快，造成焊縫過寬、過高等情況。

（4）焊絲伸出長度

焊絲伸出過長，導致電弧不穩定，飛濺增多，熔深減小，容易產生氣孔；焊絲伸出過短，則影響焊工視線，不便操作。根據施工經驗，焊絲伸長量應當控制在10~15 mm。

6 焊接操作規程

立下向焊焊接時一般采用長弧焊接法，焊條的起落位置以中心線為準，從左右兩側向中心作圓形擺動。焊接厚件的過程可分為下述三個環節。

6.1 打底焊

打底焊應采用直徑較小的焊條和較小的焊接電流。對于厚大工件，可采用三角形運條方法；對于中厚板或薄板，可采用小月牙形或跳弧運條法。封底焊時一定要保證焊接質量，避免產生氣孔。如果第一層焊接產生了氣孔，就會形成自下而上的柱貫穿氣孔。采用E6010焊條進行打底焊時應采用直流反接，考慮到打底焊為雙面成形，在保證坡口底部鈍邊熔化的情況下，還要求較小的焊接熱輸入和較小的電弧吹力，以防止焊穿。

6.2 填充焊

填充焊主要是用于填滿焊縫，焊接層數根據管壁厚度決定。為提高生產效率可采用月牙形運條方法，焊接時應避免產生未熔合、夾渣等缺陷。接近表面的一層焊縫非常重要，一方面這層焊縫將以前各層凹凸不平處加以平整，為蓋面做準備；另一方面，這層焊縫一般比板面低1 mm左右，為蓋面焊施焊和確保表面成形質量打好了基礎。填充焊操作時焊條可以作輕微的左右擺動；坡口較小時可以直接往下拉，不做擺弧；當焊條運弧至下部位置時，應做輕微的畫圈拉弧動作，同時電弧要低。

6.3 蓋面焊

蓋面焊應滿足焊縫外觀尺寸要求，運條方法可按要求的焊縫余高加以選擇。如果余高要求高時，可采用月牙形擺動；如果余高要求稍平整時，可做鋸齒形或不等八字形擺動，表面運條速度必須均勻一致。當焊條運行到焊縫兩側時，要將電弧進一步縮短，并稍作停留。蓋面焊的目的是加固焊道，提高焊口強度，美觀焊縫。操作方法是焊條向下左右擺動且幅度不宜過寬，以壓住坡口邊緣1.6 mm為宜，電弧要壓低；當焊條運弧到下部位置時，左右擺動應為輕微的畫圈運弧，畫圈的幅度不要過大，以5~8 mm為宜；焊縫高度宜為0~2 mm，不要過高。

7 焊接工藝評定

為了驗證以上焊接工藝的正確性，對L320母材和選用的焊接材料，按SY/T 0452—2012《石油天然氣金屬管道焊接工藝評定標準》進行焊接工藝評定。焊接試樣（?377 mm×10 mm）按本文的焊接工藝進行焊接，經無損檢測合格后，進行拉伸、彎曲、沖擊試驗，試驗結果均達到母材標準的要求，如表3～表5所示。

表3 焊接試板拉伸試驗

表4 彎曲試驗

表5 沖擊試驗

此外，還進行了刻槽斷口試驗（2個試件），均符合SY/T 0452—2012標準的要求。

8 結論

立下向焊這一焊接方法應用前景非常廣闊，特別是直徑在?300 mm以上的大口徑長輸管線上采用立下向焊，既可以提高焊接生產效率和焊接質量，也宜于使焊接生產專業化。該焊接方法應用于上海漕涇至吳涇化工區的乙烯管道中，經檢驗，焊縫一次拍片合格率為100%。實踐證明，立下向焊焊接方法效果良好，值得在長輸壓力管道工程中推廣應用。立下向焊是一種特殊焊接方法，由于其良好的焊接特點，非常適合于大口徑管道野外施工作業。

[1]劉森.特種焊接工基本技術 [M].北京：金盾出版社，1998.

[2]高忠民.實用電焊技術[M].北京：金盾出版社，2003.

[3]張立立.新編焊工實用手冊 [M].北京：金盾出版社，2004.

2017-03-03）

液化天然氣開架式氣化器實現工業化應用

最近，中海石油氣電集團有限責任公司（簡稱“中海油氣電集團”）與江蘇中圣高科技產業有限公司（簡稱“江蘇中圣”）自主化聯合研制的液化天然氣（LNG）開架式氣化器（ORV）通過了中國石油和化學工業聯合會組織的科技成果鑒定。該成果創新性強，填補了國內技術空白，總體達到國際先進水平。該成果已成功應用于中海油海南LNG接收站和中石化北海LNG接收站，實現了國內工業化應用。

LNG氣化器是LNG接收站的核心設備之一，也是LNG接收站除乙型儲罐外單體設備投資最大的設備，其中開架式氣化器具有經濟性好、運行成本低等優點，在中國、日本、韓國和歐洲等區域項目中大量應用。我國已建成的廣東大鵬接收站、莆田接收站、青島接收站等都選用開架式氣化器作為主氣化器使用。在此之前，開架式氣化器一直被日本企業壟斷，不僅價格昂貴，而且供貨周期長，維修費用高，維修耗時長。

2012年起，中海油氣電集團與江蘇中圣聯合啟動LNG開架式氣化器研制項目，歷經4年的攻關探索，在LNG超臨界狀態流動與傳熱模擬計算、低溫兩相流異型鋁合金高效傳熱管設計與制造、高承壓鋁合金管焊接與鋁/不銹鋼過渡接頭爆炸焊接、開架式氣化器表面熱噴涂防腐工藝等關鍵技術上取得突破，形成了大型LNG接收站開架式氣化器設計、制造、安裝、運行及維護成套技術。雙方聯合研制的5 t/h中試樣機、157.5 t/h工程樣機分別在中海油莆田LNG接收站、中海油海南LNG接收站完成低溫實流性能測試、工程化應用性能測試，產能為165 t/h工業產品已在中石化北海LNG接收站完成安裝調試。

該氣化器采用模塊式設計，單臺最大LNG氣化量達260 t/h，設計壓力為16 MPa，設計溫度為-176℃/65℃，可在具備條件的國內外臨海區域推廣。LNG開架式氣化器的成功研發，打破了國外企業的長期技術壟斷，填補了國內技術空白，經濟和社會效益顯著，對于推進我國LNG產業鏈各環節技術和裝備的自主化具有重要的意義。（江鎮海）

世界上最大的模塊化裂解爐由惠生建造

惠生海洋公司（Wison Offshore&Marine）于2017年6月19日宣布，已經獲得一份合同，為浙江石化公司一體化煉油石化聯合體制作9組20萬t/a乙烯裂解爐模塊。該裂解爐將成為世界上最大的單一裂解爐，實施模塊化制造并運輸至生產基地。按目前中國的裂解爐生產能力，該擬建的裂解爐也是最大的裂解爐設備。

惠生海洋公司將在浙江省舟山完成設備的加工工作。第一階段建設于2013年完成，惠生舟山制造地占地面積近150萬m2。惠生公司表示，裂解爐設備預計將在2018年年初交貨。（秋實）

第十三屆全國非均相分離學術交流會在江蘇宜興閉幕

第十三屆全國非均相分離學術交流會暨全國過濾與分離學術研討及環保產業新技術裝備交流會于2017年8月21日～24日在江蘇省宜興市召開。交流會由中國化工學會化學工程專業委員會非均相分離專業組和 “過濾與分離產業技術創新戰略聯盟”主辦，上海化工研究院、中國石油大學、天津大學、中國宜興環保科技工業園協辦。

本屆學術交流會專注過濾與分離，聚焦節能和環保，共同探討交流清潔生產、保護碧水藍天、創新發展、資源再生利用等重大課題。參加此次會議的有來自全國165個單位的261名代表，其中包括企業集團、工程公司等131家，高等院校26家，研究、設計院所等8家的代表。

為慶祝非均相分離專業組成立30周年，本次會議進行了隆重而又簡短的開幕式。上海化工研究院有限公司李良君院長，中國石油和化學工業聯合會周竹葉副會長，中國化工學會徐大剛副理事長，中國宜興環保科技工業園管委會主任、宜興市委常委朱旭峰先生，分別為大會致辭；中國科學院余國琮院士致本次大會的賀信由朱企新教授代為宣讀。中國石油和化學工業聯合會李壽生會長、中國化工學會楊元一秘書長等領導也專程向大會發來祝賀并為論文集題詞。開幕式上， “過濾與分離產業技術創新戰略聯盟”舉行了揭牌儀式。

本屆交流會共收到論文94篇，其中89篇匯編成論文集。在為期兩天的學術交流活動中，共進行了交流報告53個，其中30位業內專家、教授、企業代表進行了專題報告、技術交流報告，23名研究生進行了論壇學術交流報告。

本屆非均相分離學術交流會的主題是清潔生產、保護碧水藍天、創新發展、資源再生利用。本屆非均相分離學術交流會的重點報告有：華北制藥集團劉桂同教授的 “制藥工藝的進步對過濾與分離技術寄予新的期望”，都麗紅教授級高工的 “新形勢下非均相分離技術的機遇和挑戰”，中國石油大學（華東)金有海教授的 “高效旋風旋流分離技術的研發及工程應用”，天津大學康勇教授的 “含油廢水油水分離實現途徑及效果”，南京工業大學邢衛紅教授的 “無機膜制備與應用進展”，環保部固廢中心管理技術部溫雪峰主任的 “固體廢物環境管理政策與利用處置技術”，華東理工大學劉勇弟教授的 “高級氧化技術及有機廢水處理中的應用”，中國石油大學（北京）孫國剛教授的 “旋風顆粒分級器的研究進展”，天津科技大學李桂水教授的“不同表面活性劑修飾Bi2O2CO3的制備及其光催化性能”，沈陽化工大學張建偉教授的 “中藥現代化進程中的絮凝除雜技術與研究進展”，常州大學袁惠新教授的 “旋流萃取元件內的流動和萃取性能的研究”，上海大學劉強教授的 “生活垃圾焚燒飛灰水洗預處理廢水資源化”，上海化工研究院李秋萍教授的 “濕法洗滌技術進展及在環保中的應用”，華東理工大學付鵬波博士的 “旋流分離過程強化新技術”，北京鋼鐵研究院楊軍軍博士的 “金屬過濾材料在高溫除塵中應用與發展”，和成都千礪金科技創新有限公司龔家竹教授的 “固液分離在鈦白粉生產中的作用及地位”，等等。

本屆交流會為慶祝非均相分離專業組成立30周年，專門設立研究生論壇，分兩個會場進行了研究生論文報告和評選，來自中國石油大學（北京）、中國石油大學（華東）、天津大學、東北石油大學、天津科技大學、常州大學、華東理工大學、南京工業大學等高校的23名研究生，結合投稿論文進行了交流報告，還評出了一等獎2個、二等獎4個、三等獎4個和優勝獎13個。

由于非均相分離專業組組長陳奕峰先生已退休，非均相分離專業組組長單位領導確定由原常務副組長都麗紅教授級高工接任為專業組組長。8月22日晚，專業組組長都麗紅主持召開了非均相分離專業組工作會議，專業組34名委員參加了本次會議。會上都麗紅組長向委員們介紹了非均相分離專業組即將升級并更名為 “中國化工學會過濾與分離專業委員會”的申報過程。同時，會議還向委員們通報介紹了在學組支持下 “過濾與分離產業技術創新戰略聯盟”的成立過程。（王士勇）

Application of Down Hill Welding Technique in Construction of Ethylene Pipeline

Wei Zhongqi

The application of full position down hill welding of long distance pipeline was introduced.The experience in controlling welding process,reducing welding cost,improving production efficiency and improving welding quality were expounded.It also provided the reference process parameters for manual down hill welding.

Down hill welding;Piping;Welding process;Welding specimen;Ethylene;Welding procedure qualification

TQ 444

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.10.018

*韋中奇，男，1985年生，工程師。上海市，200232。