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摘要：本文对无缝钢管（20G， GB 5310-1995）制作油田热力采油注汽管道的相关内容进行了介绍，同时通过焊接工艺评定，对焊接部位出现冷裂纹的现象进行了处理，在两种焊接工艺对比的基础上，选择了经济合理的B工艺方案进行钢管的焊接处理，较好的满足了工程质量的相关要求。
关键词：热力采油注汽管道；焊接工艺；工艺选择
中图分类号： TE973 文献标识码： A 文章编号：
某工程油田热力采油注汽管道的制作，选用Φ60×9无缝钢管（20G， GB 5310-1995）进行制作。为了有效选择焊接工艺，对该种钢管的焊接工艺进行了评定及焊接试验。通过最终结果的分析，选定了较为适宜的焊接方案进行钢管的焊接，有效保证了焊接质量，且获得了较好的经济效益。
一、焊接材料的性能分析
（一）化学成分及力学性能
表1为20G无缝钢管的化学成分，其化学成分符合标准要求。表2和表3分别为直径3.2mm的E4315焊条与直径2.5mm的TIG-R30L焊丝的复验结果，均能够满足相关的标准要求。
表120G无缝钢管的化学成分(%)
（二）焊接性能
分析20G无缝钢管的化学成分，可知其焊接性较好，由于施工在秋季进行，为避免冷裂纹的出现，可通过焊前预热及焊后热处理等工艺进行处理。
二、焊接
（一）焊接工艺参数
焊接工艺参数见表4。
表4焊接工艺参数
根据油田热力采油注汽管道工程的具体情况，管道焊接采用氩弧焊打底，焊丝为直径2.5mm的TIG-R30L。盖面由手工电弧焊填充，焊条为E43I5低氢型焊条。使用焊条之前利用烘干箱对其进行烘干，存放于保温筒中。每焊完一次，用角磨机对焊口的焊渣及飞溅物进行打磨。
（二）预热温度
由于施工季节为秋季，为避免裂纹的发生需要进行预热，预热温度Tp的确定如下：
Tp=1440Pc-392℃
Pc=Pcm+h/600+[H]/60
Pcm=Si/30+CP/20+V/I0+MO/15+Mn/20+Cr/20+Ni/60+5B+C
上列公式中，Pcm、h、Pc分别焊接冷裂纹敏感指数、板厚、焊接裂纹敏感指数。
通过对计算公式的分析，可知预热温度与化学成分、熔敷扩散氢厚度和含量的关系较为紧密。焊条E43I5的[H]为4mL/100g，Pcm、Tp、Pc分别为0.256、100℃、0.342。为满足现场因素的要求，Tp设定为100℃-150℃。
（三）焊后处理
焊缝中扩散氢的含量较高，其是产生冷裂纹的重要原因。对于20G無缝钢管应通过焊前预热、焊后热处理等工艺对裂纹的发生进行处理，以达到较好的焊接效果。为了充分逸出氢成分，使焊缝中扩散氢的含量得以减少，试验通过后热处理对此问题进行了解决，其加热温度和保温时间被确定为100℃-150℃和30min。
（四）焊接规范参数
钢管必须在预热状态下进行焊接处理，焊接过程中产生的线能量不得过高，否则热影响区就会过宽、粗晶区则会扩大，严重影响焊接接头的韧性。对此，焊接过程中适宜的焊接电流应确定为：直径3.2mm焊条的电流I=95-105A；直径2.5mm焊丝的电流I=90-100A。与此同时，进行低电压短弧操作，促使合金元素烧损的减少，以促使焊接接头的等成分性得以确保。
三、工艺评定
焊接20G无缝钢管后，其接头的力学性能优劣与焊接工艺措施的关联尤为紧密。为选定合理适用的现场施焊工艺，通过两种焊接工艺的综合评定对更为合理的工艺方案进行选择（两种工艺检验结果的对比见表5）。其中，钢管规格为Φ60×9（20G），角向磨光机加工坡口，确保切割面平整光滑且无氧化物。焊接设备、位置、电流极性、施焊温度均一致，焊丝为直径2.5mm的TIG-R30L，焊条为直径3.2mm的E4315焊条。
（一）工艺A
点焊之前对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。焊接前预热整个焊缝两侧，设定预热温度为100℃-150℃，施焊时层间温度为200℃左右，焊后覆盖保温石棉，同时进行后热处理250℃-300℃×1h，通过测温仪对整个过程进行监控。焊接48h后，高温回火400℃-500℃×1h。
（二）工艺B
点焊之前利用氧乙炔火焰对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。使用电加热器预热整个焊缝两侧各150mm区域，预热温度为100℃-150℃，层间温度为150℃-200℃，焊后覆盖石棉，进行后热处理，参数设定为250℃-350℃×30min，全过程利用测温仪进行监控。焊接48h后，高温回火400℃-500℃×30min。
表5两种工艺的检验结果
由表4可知，工艺A与B两种方案的具体情况基本一致，而综合考虑操作难易程度及经济性，最终选择工艺B对热力采油注汽管道进行焊接处理。此外，依据工艺B的评定结果，对G20钢管的接焊工艺规范进行了制定，具体情况见表6。
表56工艺方案的相关参数
四、结束语
通过B工艺规范施焊的无缝钢管（20G）注汽管道的焊缝全部依据《钢融化焊对接接头射线照相和质量分级》 GB3323-2005进行检测，一次合格率可达96%以上，检测硬度为1万点，合格率为97%，耐压试验良好通过。对此，该注汽管线的运行状况较为良好，并未有不良现象的发生，工艺效益较高，对于油田热力采油注汽管道的焊接，均可通过该焊接工艺进行处理。
参考文献：
[1]周振丰.焊接冶金与金属焊接性[M].北京：机械工业出版社，1988.
[2]伊士科.国内外焊丝焊剂简明手册[M].北京：兵器工业出版社，1992.
[3]刘阳，陈保东，李雪.油田地下蒸汽管道系统蒸汽干度计算方法[J].节能技术，2008，26(4).
[4]廖洪波，李炳宏，要步旻.油田注汽锅炉炉管损坏原因探讨[J].石油工程建设，2008，34(3).
[5]于亚明.油田注汽锅炉爆管原因探究及对策[J].特种油气藏，2007，14(21).
[6]杨诗玉.赵金春油田注汽锅炉炉管腐蚀原因分析[J].中国设备工程，2002(9).
关键词：热力采油注汽管道；焊接工艺；工艺选择
中图分类号： TE973 文献标识码： A 文章编号：
某工程油田热力采油注汽管道的制作，选用Φ60×9无缝钢管（20G， GB 5310-1995）进行制作。为了有效选择焊接工艺，对该种钢管的焊接工艺进行了评定及焊接试验。通过最终结果的分析，选定了较为适宜的焊接方案进行钢管的焊接，有效保证了焊接质量，且获得了较好的经济效益。
一、焊接材料的性能分析
（一）化学成分及力学性能
表1为20G无缝钢管的化学成分，其化学成分符合标准要求。表2和表3分别为直径3.2mm的E4315焊条与直径2.5mm的TIG-R30L焊丝的复验结果，均能够满足相关的标准要求。
表120G无缝钢管的化学成分(%)
（二）焊接性能
分析20G无缝钢管的化学成分，可知其焊接性较好，由于施工在秋季进行，为避免冷裂纹的出现，可通过焊前预热及焊后热处理等工艺进行处理。
二、焊接
（一）焊接工艺参数
焊接工艺参数见表4。
表4焊接工艺参数
根据油田热力采油注汽管道工程的具体情况，管道焊接采用氩弧焊打底，焊丝为直径2.5mm的TIG-R30L。盖面由手工电弧焊填充，焊条为E43I5低氢型焊条。使用焊条之前利用烘干箱对其进行烘干，存放于保温筒中。每焊完一次，用角磨机对焊口的焊渣及飞溅物进行打磨。
（二）预热温度
由于施工季节为秋季，为避免裂纹的发生需要进行预热，预热温度Tp的确定如下：
Tp=1440Pc-392℃
Pc=Pcm+h/600+[H]/60
Pcm=Si/30+CP/20+V/I0+MO/15+Mn/20+Cr/20+Ni/60+5B+C
上列公式中，Pcm、h、Pc分别焊接冷裂纹敏感指数、板厚、焊接裂纹敏感指数。
通过对计算公式的分析，可知预热温度与化学成分、熔敷扩散氢厚度和含量的关系较为紧密。焊条E43I5的[H]为4mL/100g，Pcm、Tp、Pc分别为0.256、100℃、0.342。为满足现场因素的要求，Tp设定为100℃-150℃。
（三）焊后处理
焊缝中扩散氢的含量较高，其是产生冷裂纹的重要原因。对于20G無缝钢管应通过焊前预热、焊后热处理等工艺对裂纹的发生进行处理，以达到较好的焊接效果。为了充分逸出氢成分，使焊缝中扩散氢的含量得以减少，试验通过后热处理对此问题进行了解决，其加热温度和保温时间被确定为100℃-150℃和30min。
（四）焊接规范参数
钢管必须在预热状态下进行焊接处理，焊接过程中产生的线能量不得过高，否则热影响区就会过宽、粗晶区则会扩大，严重影响焊接接头的韧性。对此，焊接过程中适宜的焊接电流应确定为：直径3.2mm焊条的电流I=95-105A；直径2.5mm焊丝的电流I=90-100A。与此同时，进行低电压短弧操作，促使合金元素烧损的减少，以促使焊接接头的等成分性得以确保。
三、工艺评定
焊接20G无缝钢管后，其接头的力学性能优劣与焊接工艺措施的关联尤为紧密。为选定合理适用的现场施焊工艺，通过两种焊接工艺的综合评定对更为合理的工艺方案进行选择（两种工艺检验结果的对比见表5）。其中，钢管规格为Φ60×9（20G），角向磨光机加工坡口，确保切割面平整光滑且无氧化物。焊接设备、位置、电流极性、施焊温度均一致，焊丝为直径2.5mm的TIG-R30L，焊条为直径3.2mm的E4315焊条。
（一）工艺A
点焊之前对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。焊接前预热整个焊缝两侧，设定预热温度为100℃-150℃，施焊时层间温度为200℃左右，焊后覆盖保温石棉，同时进行后热处理250℃-300℃×1h，通过测温仪对整个过程进行监控。焊接48h后，高温回火400℃-500℃×1h。
（二）工艺B
点焊之前利用氧乙炔火焰对焊点周围进行预热，点焊后稍加回火。使用电加热器预热整个焊缝两侧各150mm区域，预热温度为100℃-150℃，层间温度为150℃-200℃，焊后覆盖石棉，进行后热处理，参数设定为250℃-350℃×30min，全过程利用测温仪进行监控。焊接48h后，高温回火400℃-500℃×30min。
表5两种工艺的检验结果
由表4可知，工艺A与B两种方案的具体情况基本一致，而综合考虑操作难易程度及经济性，最终选择工艺B对热力采油注汽管道进行焊接处理。此外，依据工艺B的评定结果，对G20钢管的接焊工艺规范进行了制定，具体情况见表6。
表56工艺方案的相关参数
四、结束语
通过B工艺规范施焊的无缝钢管（20G）注汽管道的焊缝全部依据《钢融化焊对接接头射线照相和质量分级》 GB3323-2005进行检测，一次合格率可达96%以上，检测硬度为1万点，合格率为97%，耐压试验良好通过。对此，该注汽管线的运行状况较为良好，并未有不良现象的发生，工艺效益较高，对于油田热力采油注汽管道的焊接，均可通过该焊接工艺进行处理。
参考文献：
[1]周振丰.焊接冶金与金属焊接性[M].北京：机械工业出版社，1988.
[2]伊士科.国内外焊丝焊剂简明手册[M].北京：兵器工业出版社，1992.
[3]刘阳，陈保东，李雪.油田地下蒸汽管道系统蒸汽干度计算方法[J].节能技术，2008，26(4).
[4]廖洪波，李炳宏，要步旻.油田注汽锅炉炉管损坏原因探讨[J].石油工程建设，2008，34(3).
[5]于亚明.油田注汽锅炉爆管原因探究及对策[J].特种油气藏，2007，14(21).
[6]杨诗玉.赵金春油田注汽锅炉炉管腐蚀原因分析[J].中国设备工程，2002(9).