[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明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，本发明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，本发明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。

在本发明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。

在本发明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。

在本发明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。

在本发明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％。