0 前言
西气东输工程是新世纪开始我国一项大的重点工程。管道全长约4000km,初期输气量为每年120亿立方米,最终输气量每年200亿立方米。设计压力14MPa,运行压力10MPa,钢管用量约160多万吨。她将西部的天然气资源输送到经济发达但能源短缺的东南沿海地区,将大大地促进中国的经济发展,且推动了我国石油天然气输送管制管技术的进步。
X70是国外70年代初发展起来的一种微合金高强度管线钢,采用控轧控冷工艺,得到以针状铁素体为主的组织,强度、韧性和焊接性等性能非常好,已在工程中大量使用,技术已很成熟。我国管线钢的应用研究起步较晚,然而发展很快,80年代之前一直采用A3F、16Mn一类的钢材,直至80年代中后期才开始少量采用X60钢管,且多为进口钢材。80年代初开始,国内钢铁企业、制管厂和科研单位经过多年的努力,研制出X60、X65管线钢。为了国家西气东输工程建设的需要,于2001年又研制出了X70高强度管线钢。[1][4]
油气输送钢管的焊接,是制管厂的关键技术环节之一,焊接质量的优劣关系到管线运行的安全,可以衡量一个国家管线钢焊接技术水平。在研制大口径X70钢管的过程中,攻关单位付出了很大努力,攻克了许多技术难关,掌握了X70管线钢焊接技术,相继于2001年和2002年开发出了大口径(OD.1016mm)X70螺旋埋弧焊管(SSAW)和直缝埋弧焊管(LSAW),约80万吨的国产X70焊管用于国家的西气东输工程建设,生产焊管合格率达到97%以上。本文通过大量的调研、统计,分析研究了我国目前X70管线钢制管的焊接技术和质量现状。
1 焊接工艺
西气东输工程用钢管的外径均为1016mm,而钢管厚度根据使用地区类别的不同从14.6到26.2mm。该工程用钢管分为直缝和螺旋缝埋弧焊钢管两种,由于历史的原因,我国的钢管生产线大多为螺旋管生产线,参与西气东输工程钢管生产的螺旋管厂有6家,均为在线焊接。为了西气东输工程的需要,其中的一家管厂新建了一条直缝埋弧焊管生产线,成型方式为JCOE。
制作钢管的焊接方法均采用双面埋弧焊,焊接设备为美国Lincoln或德国Messer公司的生产焊机。根据材料厚度的不同,钢管内外焊一般采用2-4丝焊接,也有个别厂家内焊道采用单丝焊。螺旋埋弧焊管采用在线焊接,由于受到成型机组行进速度的限制,焊接速度不高,而直缝焊管的焊速较高。国内生产φ1016mm X70埋弧焊管的焊接工艺见表1,通过控制焊接线能量来保证钢管焊接接头的性能。