西气东输二线管道工程包括1条干线和8条支干线,全长近9000km。按照规划,干线全长近5000km,从新疆霍尔果斯口岸开始,经独山子、乌鲁木齐、红柳、酒泉、山丹、武威、中卫、西安、南昌、赣州,到达广州。支干线全长约4000km,包括轮南-吐鲁番、中卫靖边、洛阳-徐州、南昌-上海、樟树-湘潭、翁源-深圳、广州-南宁、肇庆-湛江。该项工程于2008年2月15日开工,预计2010年开始输气,2012年输气量达到300亿m3。途经地区的地形地貌有沙漠、戈壁、黄土高原、山区、平原、水网、地震断裂带、采空区和熔岩塌陷区等。 本工程支干线用钢管的强度等级为API 5L X70,外径?1016mm,壁厚范围14.6~ 26.4mm,设计压力10MPa,采用与西气东输一线管道工程一样的焊接技术。 干线用钢管的强度等级为API 5L X80,外径?1219mm,其中西段壁厚范围18.4~33mm,设计压力12MPa;东段壁厚范围15.3~26.4mm,设计压力10MPa。
2 X80管线管的焊接技术特点 2.1 根部焊接采用低氢型焊接材料 X80钢是微合金化、超纯净冶炼和控轧控冷的细晶粒钢,具有高强度和高韧性。其含碳量低,洁净度高,组织均匀性好,具有良好的焊接性。但由于应用的钢管管径和壁厚较大、输送距离长,强度等级高,在焊接施工过程中不可避免地会受到装配应力、焊接材料扩散氢含量及预热温度等因素的影响,从而引发冷裂纹。 因此,针对X80钢进行了理化性能分析、焊接热模拟试验、斜Y型坡口焊接裂纹试验和插销冷裂纹试验等,评价其根焊的抗冷裂性。试验结果表明,为避免根焊过程中产生冷裂纹,采用纤维素型进行根焊的预热温度应不低于150℃,采用低氢型焊条和实心焊丝进行根焊的预热温度应不低于100℃。 自上世纪八十年代以来,纤维素焊条根焊一直是我国管道建设中广泛采用的焊接方法。然而,150℃以上的预热将极大地影响野外焊接施工的工效。因此,针对X80钢管的根焊规定应采用低氢型焊接材料(包括低氢型焊条,实心焊丝,金属粉芯焊丝),预热温度不低于100℃,不允许采用纤维素焊条。 这一规定得到了项目部和承包商的支持。通过积极的焊工培训,承包商逐渐适应了低氢型焊接材料根焊的方法。在西气东输二线管道的建设过程中,实心焊丝STT和金属粉芯焊丝RMD这两种半自动焊方法由于熔敷效率高,被用作主要的根焊方法。低氢型焊条根焊的效率低,只是在连头和全壁厚返修的根焊中应用。工程开工8个月后,项目部组织进行了部分钢管下沟后的水压试验,试验结果满足要求。 2.2 采用填充量较小的复合型坡口形式 西气东输二线用X80钢管有15.3mm、18.4mm、22mm、26.2mm和33mm五种壁厚,相对较厚。为提高焊接效率,针对不同的焊接方法采用了不同的窄坡口,使体积减小,减少焊接材料填充量,降低劳动强度。这种坡口可以在钢管厂预制,也可以在施工现场用坡口机加工。
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