一种野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法技术

本发明专利技术提供了一种野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，所述方法包括以下步骤：在焊缝周围选定预定加热区，并在预定加热区布置加热器和热电偶；利用所述加热器对预定加热区进行加热，热电偶检测温度到380℃～430℃后，以不大于200℃/h的加热速度将预定加热区加热到600℃～655℃，保温t时间段后，以不大于260℃/h的冷却速度冷却至380℃～430℃，冷却至常温；分别对焊缝、加热后影响区以及母管进行硬度检测。本发明专利技术的作业方法能够有效的解决焊缝局部残余应力集中，导致焊接接头的抗脆断能力差的问题；有效的解决焊接接头中焊缝及热影响区存在硬而脆的组织，导致焊接接头抗腐蚀能力差的问题。

A Method of Stress Release Construction of Carbon Steel Pipe in Acidic Environment in the Field

The invention provides a stress relief construction method for carbon steel pipe in acid environment in the field. The method comprises the following steps: selecting a predetermined heating zone around the weld seam and arranging heaters and thermocouples in the predetermined heating zone; heating the predetermined heating zone with the said heater, and the thermocouple will be scheduled at a heating rate of less than 200 C/h after the detection temperature of 380 ~430 C. The heating zone is heated to 600 655 and after holding t period, it is cooled to 380 430 at a cooling rate not more than 260 per hour, and then to normal temperature. The hardness of the weld, the affected zone after heating and the parent pipe are tested respectively. The operation method of the present invention can effectively solve the problem of local residual stress concentration in the weld, resulting in poor brittle fracture resistance of the welded joint, and effectively solve the problem of hard and brittle structure in the weld and heat affected zone of the welded joint, resulting in poor corrosion resistance of the welded joint.

【技术实现步骤摘要】
一种野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法
本专利技术属于焊接
，更具体地讲，涉及一种野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，可以提高酸性环境碳钢管道对接焊缝抗硫化氢腐蚀性能要求和使用性能要求，确保管道的安全使用。
技术介绍
近几年随着对环境保护越来越重视，对清洁环保的天然气的需求量显著增加，也促使了对越来越多的酸性油气田进行了开发和建设。在天然气生产装置中，碳钢是使用最广泛、使用量最大的材料。而酸性环境碳钢管道焊缝由于焊接过程中产生的残余应力在硫化氢环境作用下容易发生氢致裂纹和硫化物腐蚀开裂而发生酸性碳钢管道泄漏，甚至爆炸的风险，存在巨大的安全隐患。因此适用于酸性环境碳钢管道消应力施工作业方法对保证酸性碳钢管道的安全和使用尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一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通过以从满足酸性环境焊缝抗腐蚀性能和理化性能的要求出发，对影响腐蚀的残余应力和金相组织形态进行研究，提出一种能够更好地满足石油天然气酸性气田的开发和管道建设要求，能够提高管道使用寿命，能够减少维护、维修成本的酸性环境碳钢管消应力施工作业方法。为了实现上述目的，本专利技术的提供了一种野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，所述方法可以包括以下步骤：在焊缝周围选定预定加热区，并在预定加热区布置加热器和热电偶；利用所述加热器对预定加热区进行加热，热电偶检测温度到380℃～430℃后，以不大于200℃/h的加热速度将预定加热区加热到600℃～655℃，保温t时间段后，以不大于260℃/h的冷却速度冷却至380℃～430℃，冷却至常温，其中，当所述碳钢管管壁厚度不大于25mm时，所述保温时间t为0.8h～1.2h；当所述碳钢管管壁厚度大于25mm时，所述保温时间t至少为(0.8+(b-25)/25)h～(1.2+(b-25)/25)h，b表示碳钢管管壁厚度，单位为毫米；分别对焊缝、加热后影响区以及母管进行硬度检测。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，当所述碳钢管公称直径大于或等于100mm时，对碳钢管直管加热，所述加热器由第一半圆弧部和第二半圆弧部组成，所述第一半圆弧部和第二半圆弧部能够围合碳钢管以对其加热，所述第一半圆弧部和第二半圆弧部均由外层的第一保温层和位于外层内侧的第一加热层组成，对碳钢管弯管和三通加热，所述加热器由第二加热层和用于包裹第二加热层的第二保温层组成，所述第二加热层为绳式加热器；当所述碳钢管公称直径小于100mm时，所述加热器由第三加热层和用于包裹第三加热层的第三保温层组成，所述第三加热层为绳式加热器。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，所述第一保温层的厚度为42mm～56mm，沿碳钢管管身轴向方向，所述第一保温层任一侧的宽度比所述第一加热层同侧宽度宽100mm以上。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，沿碳钢管管身轴向方向，所述第二加热层和第三加热层宽度为焊缝宽度的6倍以上且宽度不小于120mm，所述第二保温层为所述第二加热层宽度的1倍以上，所述第三保温层为所述第三加热层宽度的1倍以上。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，当所述碳钢管外径大于或等于508mm时，热电偶布置2根以上的偶数根，以碳钢管截面中心为圆心，每根热电偶的夹角相等；当所述碳钢管外径小于508mm时，热电偶布置2根以下。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，当所述碳钢管外径大于或等于508mm时，热电偶布置2根，第一跟热电偶位于所述碳钢管截面6点钟位置，第二根热电偶位于所述碳钢管截面2点钟位置或者10点钟位置；当所述碳钢管外径小于508mm时，热电偶布置1根，所述热电偶位于所述碳钢管截面2点钟或者10点钟位置。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，分别对焊缝、加热后影响区以及母管进行硬度检测包括分别对焊缝在碳钢管截面12点钟、3点钟和6点钟位置，加热后影响区在碳钢管截面12点钟、3点钟和6点钟位置以及母管在碳钢管截面12点钟、3点钟和6点钟位置进行硬度检测，各检测点检测后的最大硬度值不大于210布氏硬度，平均值不大于200布氏硬度。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，分别对焊缝、加热后影响区以及母管进行硬度检测包括分别对焊缝在碳钢管截面12点钟、9点钟和6点钟位置，加热后影响区在碳钢管截面12点钟、9点钟和6点钟位置以及母管在碳钢管截面12点钟、9点钟和6点钟位置进行硬度检测，各检测点检测后的最大硬度值不大于210布氏硬度，平均值不大于200布氏硬度。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，所述对加热区进行加热采用智能温控设备控制加热器进行加热，所述智能温控设备包括配电柜、智能温控单元以及输出单元，所述配电柜通过智能温控单元与所述输出单元连接，所述输出单元包括加热电源导线和补偿导线，所述加热电源导线与所述加热器连接，用于为加热器提供电源，所述补偿导线与所述热电偶连接。在本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的一个示例性实施例中，所述智能温控设备能够同时对2个以上的焊口同时进行消应力施工作业。与现有技术相比，本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的有益效果包括：(1)有效的解决了焊缝局部残余应力集中，导致焊接接头的抗脆断能力差的问题；(2)有效的解决了焊接接头中焊缝及热影响区存在硬而脆的组织，导致焊接接头抗腐蚀能力差的问题；(3)有效的解决了焊缝中游离氢的存在，导致焊缝抗腐蚀能力差的问题。附图说明通过下面结合附图进行的描述，本专利技术的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：图1示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的智能温控设备的接线方案示意图。图2示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的三通和弯管加热器布置示意图，其中，(a)表示三通加热器布置示意图，(b)表示弯管加热器布置示意图。图3示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的碳钢管直管加热器布置示意图。图4示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的热电偶布置示意图，其中，(a)表示碳钢管外径大于或等于508mm的碳钢管热电偶布置图，(b)表示碳钢管外径小于508mm的碳钢管热电偶布置图。图5示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的施工作业方法工艺参数示意图。图6示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法流程示意简图。具体实施方式在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本专利技术的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法。图1示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的智能温控设备的接线方案示意图。图2示出了本专利技术一个示例性实施例的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法的三通和弯管加热器布置示意图，其中，(a)表示三通加热器布置示意图，(b)表示弯管加热器布置示意图。图3示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在焊缝周围选定预定加热区，并在预定加热区布置加热器和热电偶；利用所述加热器对预定加热区进行加热，热电偶检测温度到380℃～430℃后，以不大于200℃/h的加热速度将预定加热区加热到600℃～655℃，保温t时间段后，以不大于260℃/h的冷却速度冷却至380℃～430℃，冷却至常温，其中，当所述碳钢管管壁厚度不大于25mm时，所述保温时间t为0.8h～1.2h；当所述碳钢管管壁厚度大于25mm时，所述保温时间t至少为(0.8+(b‑25)/25)h～(1.2+(b‑25)/25)h，b表示碳钢管管壁厚度，单位为毫米；分别对焊缝、加热后影响区以及母管进行硬度检测，完成超声波检验，实现对野外酸性环境碳钢管消应力施工作业。

【技术特征摘要】
1.一种野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在焊缝周围选定预定加热区，并在预定加热区布置加热器和热电偶；利用所述加热器对预定加热区进行加热，热电偶检测温度到380℃～430℃后，以不大于200℃/h的加热速度将预定加热区加热到600℃～655℃，保温t时间段后，以不大于260℃/h的冷却速度冷却至380℃～430℃，冷却至常温，其中，当所述碳钢管管壁厚度不大于25mm时，所述保温时间t为0.8h～1.2h；当所述碳钢管管壁厚度大于25mm时，所述保温时间t至少为(0.8+(b-25)/25)h～(1.2+(b-25)/25)h，b表示碳钢管管壁厚度，单位为毫米；分别对焊缝、加热后影响区以及母管进行硬度检测，完成超声波检验，实现对野外酸性环境碳钢管消应力施工作业。2.根据权利要求1所述的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，其特征在于，当所述碳钢管公称直径大于或等于100mm时，对碳钢管直管加热，所述加热器由第一半圆弧部和第二半圆弧部组成，所述第一半圆弧部和第二半圆弧部能够围合碳钢管以对其加热，所述第一半圆弧部和第二半圆弧部均由外层的第一保温层和位于外层内侧的第一加热层组成；对碳钢管弯管和三通加热，所述加热器由第二加热层和用于包裹第二加热层的第二保温层组成，所述第二加热层为绳式加热器；当所述碳钢管公称直径小于100mm时，所述加热器由第三加热层和用于包裹第三加热层的第三保温层组成，所述第三加热层为绳式加热器。3.根据权利要求2所述的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，其特征在于，所述第一保温层的厚度为42mm～56mm，沿碳钢管管身轴向方向，所述第一保温层任一侧的宽度比所述第一加热层同侧宽度宽100mm以上。4.根据权利要求2所述的野外酸性环境碳钢管消应力施工作业方法，其特征在于，沿碳钢管管身轴向方向，所述第二加热层和第三加热层宽度为焊缝宽度的6倍以上且宽度不小于120mm，所述第二保温层为所述第二加热层宽度的1倍以上，所述第三保温层为所述第三加热层宽度的1倍以上。5.根据权利要求1所述的野外酸性环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：张城，李阳，余尚林，李翔，杜和，杨燕，肖景安，张圆，黄勇，
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