石油天然气集输管网系统和管道焊缝双相组织的控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种天然气管道焊缝组织的控制方法和石油天然气集输管网系统。所述控制方法包括：对所述管道待焊接端进行下料切割和坡口加工；在管道待焊接端设置内部保护装置；将两个焊接坡口组对，形成焊口；对焊口进行密封形成密封层，在密封层上设置出气口；充入背面保护气体排出空气；在密封层上焊接。在管网系统中，从井口装置至脱水脱烃装置之间的管道和/或运输含醇含烃天然气的管道具有铁素体和奥氏体双相组织，管道之间焊缝也具有铁素体和奥氏体双相组织，其中，采用上述的控制方法进行焊缝双相组织控制。本发明专利技术的有益效果包括：能够适用于酸性腐蚀环境和高氯油气的运输，能够确保焊接接头满足抗氯离子腐蚀性能要求和力学性能要求。

【技术实现步骤摘要】
石油天然气集输管网系统和管道焊缝双相组织的控制方法
本专利技术涉及石油天然气的焊接领域，特别地，涉及一种石油天然气集输管网系统和石油天然气输气管道焊缝双相组织的控制方法。
技术介绍
在石油天然气田开发中，各种酸性有害介质的腐蚀问题是困扰许多油气田开发的一项难题。油气田有害介质主要以H2S、CO2、Cl-等为主，对井下套管和油气装置管道等危害很大。例如，克拉2气田天然气组分好，但Cl-含量很高。为了降低建设成本，通常采用加注缓蚀剂、脱水等方式减缓腐蚀速率，传统方法容易造成意外腐蚀、维护工作量大、隐形成本高以及环境污染等问题，。特别是在国内油气田工程建设中，对于输进含高Cl-湿气的这一类管材焊接，国内尚没有使用先例。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种输气管道焊缝双相组织的控制方法，来得到具有铁素体-奥氏体双相特性的焊缝。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织的控制方法，所述双相组织包括铁素体和奥氏体，所述控制方法可包括以下步骤：通过机械方式对所述输气管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的坡口面角度可为68～70度，坡口钝边可为0.5～0.8mm；在所述输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝；将两个所述输气管道的焊接坡口进行组对，形成焊口，根部间隙可为2.0～3.0mm；对焊口进行密封，形成密封层，按照钟点位置，在密封层的X点钟位置设置出气口，其中，10≤X≤12或0＜X≤2，当在所述待焊接端内部构筑气坝时，在密封层的Y点钟位置设置进气口，其中，5≤Y≤7；通过所述内部保护装置或进气口向焊口内部空间充入背面保护气体，将空气从所述出气口排出；在所述密封层上依次进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，焊接层间温度控制在100℃以下，焊接过程持续充入正面保护气体，其中，在根焊和热焊过程中还需持续充入背面保护气体，根焊收口前，背面保护气体控制在15～30L/min，根焊收口时，背面保护气体控制在10～15L/min。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，所述焊缝包括重量分数为30％～60％的铁素体。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，所述输气管道包括重量分数为40～60％的铁素体和60～40％的奥氏体。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，所述输气管道包括按重量百分比计的如下成分：≤0.03％C、22～23％Cr、3～3.5％Mo、≤2％Mn、≤1％Si、≤0.030％P、≤0.02％S、4.5～6.5％Ni、0.14～0.20％N；其余可为铁。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，所述正面保护气体可包括氩气与氮气的混合气体，其中，氮气的质量分数为2％～3％。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，当管道的壁厚不大于6mm时，焊接线能量控制在0.5～1.0KJ/mm；当管道的壁厚大于6mm、小于12mm时焊接线能量控制在0.7～1.5KJ/mm；当管道的壁厚大于等于12mm、小于等于20mm时，焊接线能量控制在1.0～2.0KJ/mm。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，当管道的壁厚不大于6mm，且内径不大于114mm时，所述整个焊接过程都采用全氩弧焊的方式，焊接线能量控制在0.5～1.0KJ/mm；当管道的壁厚大于6mm、小于12mm，且内径大于114mm时，所述根焊和热焊采用全氩弧焊的方式，所述填充焊和盖面焊采用焊条电弧焊的方式，焊接线能量控制在0.7～1.5KJ/mm；当管道的壁厚大于等于12mm、小于等于20mm，且内径大于114mm时，所述根焊和热焊采用全氩弧焊的方式，所述填充焊和盖面焊采用焊条电弧焊的方式，焊接线能量控制在1.0～2.0KJ/mm。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，在所述焊接坡口组对之后、焊口密封之前，所述控制方法还包括：将与所述输气管道材质相同的连接块置于组对的焊接坡口之间，通过点焊将连接块与组对的坡口连接，且在所述热焊结束之后、填充焊开始之前移除所述连接块，其中，当所述输气管道外径小于等于60mm时，将1～2个连接块置于组对坡口之间；当所述输气管道外径大于60mm，且小于等于114mm时，将2～4个连接块分别置于组对坡口之间的不同位置；当所述输气管道外径大于114mm时，将3～6个连接块分别置于组对坡口之间的不同位置。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，当所述输气管道的壁厚≤6mm时，所述连接块横截面的形状包括圆形或椭圆形；当所述管道的壁厚＞6mm时，所述连接块横截面的形状包括梯形。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，在进行所述点焊的同时，进行充氩气保护。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，在所述设置内部保护装置或构筑气坝的步骤之后，所述组对步骤之前，所述焊接方法还包括清洗坡口和坡口周边表面的步骤，其中，所述清洗坡口周边管道表面的步骤包括：清洗从坡口边缘至距离坡口边缘80mm～120mm范围的管道外表面和/或内表面。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，所述进行热焊的步骤包括：在根焊结束之后，进行第一层热焊；待焊道冷却至5～100℃，清理焊道；继续进行第二层热焊。在本专利技术的酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织控制方法的一个示例性实施例中，所述酸性条件包括：输送氯离子浓度为数千至数万mg/L的天然气。本专利技术另一方面提供了一种石油天然气集输管网系统，在所述管网系统中，从开采现场的井口装置至中央处理厂的脱水脱烃装置之间的输气管道和/或运输含醇含烃天然气的输气管道具有铁素体和奥氏体双相组织，所述输气管道之间焊缝也具有铁素体和奥氏体双相组织，其中，所述焊缝双相组织的控制方法可包括上述的控制方法，例如，可通过机械方式对所述输气管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的坡口面角度为68～70度，坡口钝边为0.5～0.8mm；在所述输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝；将两个所述输气管道的焊接坡口进行组对，形成焊口，根部间隙为2.0～3.0mm；对焊口进行密封，形成密封层，按照钟点位置，在密封层的X点钟位置设置出气口，其中，10≤X＜12或0＜X≤2，当在所述待焊接端内部构筑气坝时，在密封层的Y点钟位置设置进气口，其中，5≤Y≤7；通过所述内部保护装置或进气口向焊口内部空间充入背面保护气体，将空气从所述出气口排出；在所述密封层上依次进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，焊接层间温度控制在100℃以下，焊接过程持续充入正面保护气体，其中，在根焊和热焊过程中还需持续充入背面保护气体，根焊收口前，背面保护气体控制在15～30L/min，根焊收口时，背面保护气体控制在10～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油天然气集输管网系统，其特征在于，在所述管网系统中，从开采现场的井口装置至中央处理厂的脱水脱烃装置之间的输气管道和/或运输含醇含烃天然气的输气管道具有铁素体和奥氏体双相组织，所述输气管道之间焊缝也具有铁素体和奥氏体双相组织，其中，所述焊缝双相组织的控制方法包括：通过机械方式对所述输气管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的坡口面角度为68～70度，坡口钝边为0.5～0.8mm；在所述输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝；将两个所述输气管道的焊接坡口进行组对，形成焊口，根部间隙为2.0～3.0mm；对焊口进行密封，形成密封层，按照钟点位置，在密封层的X点钟位置设置出气口，其中，10≤X≤12或0＜X≤2，当在所述待焊接端内部构筑气坝时，在密封层的Y点钟位置设置进气口，其中，5≤Y≤7；通过所述内部保护装置或所述进气口向焊口内部空间充入背面保护气体，将空气从所述出气口排出；在所述密封层上依次进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，焊接层间温度控制在100℃以下，焊接过程持续充入正面保护气体，其中，在根焊和热焊过程中还需持续充入背面保护气体，根焊收口前，背面保护气体控制在15～30L/min，根焊收口时，背面保护气体控制在10～15L/min。...

【技术特征摘要】
1.一种石油天然气集输管网系统，其特征在于，在所述管网系统中，从开采现场的井口装置至中央处理厂的脱水脱烃装置之间的输气管道和/或运输含醇含烃天然气的输气管道具有铁素体和奥氏体双相组织，所述输气管道之间焊缝也具有铁素体和奥氏体双相组织，其中，所述焊缝双相组织的控制方法包括：通过机械方式对所述输气管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的坡口面角度为68～70度，坡口钝边为0.5～0.8mm；在所述输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝；将两个所述输气管道的焊接坡口进行组对，形成焊口，根部间隙为2.0～3.0mm；对焊口进行密封，形成密封层，按照钟点位置，在密封层的X点钟位置设置出气口，其中，10≤X≤12或0＜X≤2，当在所述待焊接端内部构筑气坝时，在密封层的Y点钟位置设置进气口，其中，5≤Y≤7；通过所述内部保护装置或所述进气口向焊口内部空间充入背面保护气体，将空气从所述出气口排出；在所述密封层上依次进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，焊接层间温度控制在100℃以下，焊接过程持续充入正面保护气体，其中，在根焊和热焊过程中还需持续充入背面保护气体，根焊收口前，背面保护气体控制在15～30L/min，根焊收口时，背面保护气体控制在10～15L/min。2.根据权利要求1所述的石油天然气集输管网系统，其特征在于，所述输气管道包括重量分数为40～60％的铁素体和60～40％的奥氏体。3.根据权利要求1所述的石油天然气集输管网系统，其特征在于，所述输气管道包括按重量百分比计的如下成分：≤0.03％C、22～23％Cr、3～3.5％Mo、≤2％Mn、≤1％Si、≤0.030％P、≤0.02％S、4.5～6.5％Ni、0.14～0.20％N。4.根据权利要求1所述的石油天然气集输管网系统，其特征在于，所述焊缝包括重量分数为30％～60％的铁素体。5.一种酸性条件下石油天然气输气管道焊缝双相组织的控制方法，其特征在于，所述双相组织包铁素体和奥氏体，其中，所述控制方法包括以下步骤：通过机械方式对所述输气管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的坡口面角度为68～70度，坡口钝边为0.5～0.8mm；在所述输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝；将两个所述输气管道的焊接坡口进行组对，形成焊口，根部间隙为2.0～3.0mm；对焊口进行密封，形成密封层，按照钟点位置，在密封层的X点钟位置设置出气口，其中，10≤X＜12或0＜X≤2，当在所述待焊接端内部构筑气坝时，在密封层的Y点钟位置设置进气口，其中，5≤Y≤7；通过所述内部保护装置或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕，李翔，余尚林，杜和，张城，李阳，肖景安，张圆，魏群坤，
申请(专利权)人：四川石油天然气建设工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51