【概述】
中国材料与试验团体(Chinese Standards for Testing and Materials) (简称 CSTM)标准委员会在2019年5月6日发布了团体标准T/CSTM 00126-2019《内覆或衬里耐蚀合金复合管道环焊缝焊接工艺评定》,并于2019年6月1日正式实施。本文是针对标准内容进行解读。
【标准制定背景】
内覆或衬里耐蚀合金复合管,利用碳钢基管保强度,依靠耐蚀合金衬层抗腐蚀,一直被石油天然气工业视为高腐蚀性油气集输管材相对经济安全的防腐措施,目前已广泛应用在关乎国计民生但又腐蚀风险突出的重要领域,如西气东输源头供气管线、储气库调峰管网和海洋集输管道。
由于内覆或衬里复合管特殊结构材料特性,环焊缝不仅要满足基层碳钢管材强韧性能还要保障耐蚀合金层耐蚀要求。复合管的焊接结构相对复杂,不仅涉及异种材料的多层道焊接,还要特别设计匹配的焊接材料以及工艺参数。因此,焊接往往成为制约内覆或衬里复合管应用的重要因素之一,甄别优选合适焊接工艺是保障其安全应用的关键。
【目的和意义】
在本标准制定之前,以GB/T 31023、API Std 1104和SY/T 0452为代表的针对石油天然气金属管道焊接工艺评定现有标准,主要立足于缺陷检测和力学性能评估,不能保障耐蚀合金复合管环焊缝对耐蚀性能的要求,而且标准现有评价基础也是以单一管材为基础,不能满足耐蚀合金复合管这种特殊油气管道的焊接工艺评定要求。实际使用过程中,由于缺乏焊接工艺评定标准,耐蚀合金复合管道现场焊接质量得不到保障,出现了大面积失效案例,严重影响了油气田安全生产。某油田管材在服役前发生多起焊接接头开裂问题,重新焊接后的管材服役三年内又接连发生63起焊接失效事故,严重干扰了正常生产秩序,造成了严重的经济损失。为了甄别优选合格的焊接工艺,保证油气田安全运行,标准制定组在大量油田焊接失效分析的基础上,制定了内覆或衬里耐蚀合金复合管道环焊缝焊接工艺评定标准。
【标准介绍】
本标准为试验方法类标准,主要规定了内覆或衬里耐蚀合金复合管道环焊缝焊接工艺评定规则、试验及评定方法和合格指标,适用于油气田地面建设工程中内覆或衬里耐蚀合金复合管道环焊缝焊接工艺评定。
标准主要内容包括:1)范围;2)规范性引用文件;3)术语和定义;4)基本规定;5)评定规则;6)检验及评定;7)评定报告;附录A 焊接工艺评定报告推荐格式;附录B 焊接工艺规程推荐格式;附录C 焊接件内表面氧化反应的验收准则。
本标准是在传统焊接工艺评定工作基础上,引入了表面氧化色鉴别和系列腐蚀评价试验,评估焊缝耐蚀性能、遏制腐蚀失效问题,利用区域硬度和韧性评价相结合的方法,评估焊缝机械性能、遏制焊缝开裂失效问题,标准的制定首次实现了对内覆或衬里耐蚀合金复合管道焊接工艺的有效评定和甄别。
【标准特点】
本标准成功实现了内覆或衬里耐蚀合金复合管道焊接工艺的评定和甄别,指导的管材一次焊接成功率由65.36%提升至97.21%,使用8年至今未发生焊接失效事故。相比国内外相似标准,本标准主要特点如下:
1)首次提出了焊接件内表面氧化色的验收准则、焊缝金相组织要求,系统制定了基层和耐蚀合金层焊缝的耐蚀性能评定方法和验收指标,综合评估环焊缝的耐蚀性能,遏制焊缝腐蚀失效问题。
2)在传统焊缝力学的基础上,围绕多层焊道焊接特性提出了区域硬度及韧性评价方法和验收准则,综合评估环焊缝的力学性能,遏制焊缝开裂失效问题。
【标准应用】
本标准面向油气田亟需,依托产学研用一体化,解决了耐蚀合金复合管道环焊缝焊接工艺评定问题,广泛应用于三大油公司,全面遏制了焊接失效事故,促进了油气输送与生态环境和谐共存。
本标准发布以来,先后指导了中石油、中石化、中海油的呼图壁储气库二期、塔里木阿克、陵水17-2管汇等复合管焊接工艺评定工作,提升现场焊接水平,保障了管材应用安全,创造直接经济效益6200万元。
标准成果的推广,提升了油气田用户使用耐蚀合金复合管的信心,间接助推了复合管制造行业发展。同时随着油气开发环境的进一步恶化,耐蚀合金复合管势必将进一步推广应用,本标准的保驾护航作用也将会进一步凸显。
【标准制定单位构成】
中国石油集团石油管工程技术研究院,中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司,中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司,海洋石油工程股份有限公司,新疆石油工程建设有限责任公司,宝鸡石油钢管有限责任公司,宝鸡石油机械有限责任公司研究院,合肥通用机械研究院有限公司、中国石化管道储运有限公司管道科学研究院。