CN110153634B - 一种管道环焊缝再焊接修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道环焊缝再焊接修复方法，解决现有环焊缝处缺陷的修复存在焊接工作强度大以及焊接质量不能保证的问题，该方法包括以下步骤：1)对管道环焊缝及相邻区域的清理、清洁；2)对管道环焊缝及相邻区域的无损探伤；3)在管道环焊缝附近布置应变仪；4)对管道环焊缝进行再焊接修复处理，同时监测该过程的应力应变；5)对步骤4)处理后的管道环焊缝的再焊接修复焊道进行无损探伤；6)判定管道环焊缝的再焊接是否修复合格，若合格执行步骤7)，若不合格返回步骤4)；7)对判定修复合格的再焊接修复焊道进行防腐蚀处理；8)对防腐蚀处理后的管道进行回填恢复处理。

Description

一种管道环焊缝再焊接修复方法

技术领域

本发明涉及油气输送管道领域，具体涉及一种管道环焊缝再焊接修复方法，可用于油气输送在役管道的抢维修作业。

背景技术

管道输送是油气输送高效、便捷、环保的方式，目前中国在用的长输管道里程约为8万多公里，为现代生活带来了极大便利。管道属于特殊的压力容器，在油气长输管线的运营过程中，因腐蚀、应力等原因，会导致管线中缺陷的产生，从而使管线运营的安全性降低。因此，管道在用期间需进行检验，检测出管道中存在的缺陷进行修复，例如腐蚀造成的金属损失(壁厚减薄)、管道环焊缝连接处的未熔合等缺陷。

目前，对环焊缝处缺陷的修复主要有两种方式：换管或B型套筒补强修复。换管是彻底根除管线隐患的一个主要手段，但需要进行管线停输，影响下游油气用户的生产。如图1所示，利用B型套筒对管线修复后的焊缝包括两条侧向纵焊缝及两条端部角焊缝，焊接为人工操作，工作强度大，两条环向角焊缝的焊接难度大，焊接质量并不容易保证。

发明内容

本发明的目的是解决现有环焊缝处缺陷的修复存在焊接工作强度大以及焊接质量不能保证的问题，提供一种管道环焊缝再焊接修复方法。

本发明的技术方案是：

一种管道环焊缝再焊接修复方法，包括以下步骤：

1)对管道环焊缝及相邻区域进行清理、清洁；

2)对管道环焊缝及相邻区域进行无损探伤；

3)在管道环焊缝附近布置应变仪，用于监测管道环焊缝附近的应力应变；

4)对管道环焊缝进行再焊接修复处理，形成再焊接修复焊道，同时监测应力应变；

所述对管道环焊缝进行再焊接修复处理具体包括以下步骤：

4.1)对管道环焊缝待再焊接修复部位进行预热；

4.2)对管道环焊缝待再焊接修复部位打底焊，形成底焊层；

4.3)对步骤4.2)打底焊后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤4.4)，若不合格，则将不合格底焊层去除，并返回步骤4.2)；

4.4)对步骤4.3)处理后的焊缝进行过渡层焊接；

4.5)对步骤4.4)过渡层焊接后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤4.6)，若不合格，则将不合格过渡层去除，并返回步骤4.4)；

4.6)对步骤4.5)处理后的焊缝进行填充层焊接；

4.7)对步骤4.6)填充层焊接后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤4.8)，若不合格，则将不合格填充层去除，并返回步骤4.6)；

4.8)对步骤4.7)处理后的焊缝进行盖面层焊接；

4.9)对步骤4.8)盖面层焊接后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤5)，若不合格，则将不合格盖面层去除，并返回步骤4.8)；

5)对步骤4)的再焊接修复焊道进行无损探伤；

6)根据步骤5)的再焊接修复焊道的无损探伤结果以及步骤4)监测到的应力应变，判定管道环焊缝的再焊接是否修复合格，若合格执行步骤7)，若不合格返回步骤4)；

7)对判定修复合格的再焊接修复焊道进行防腐蚀处理；

8)对防腐蚀处理后的管道进行回填恢复处理。

进一步地，步骤4.1)和步骤4.2)之间还包括设置分隔层步骤：

在管道环焊缝待再焊接修复部位设置分隔层，所述分隔层与管道环焊缝之间为间隙设置。

进一步地，步骤3)中，在管道环焊缝附近布置应变仪具体如下：在管道3’、6’、9’、12’点位置的焊缝两侧贴应变花，在管道1’、2’、4’、5’、7’、8’、10’、11’点位置的焊缝单侧交替贴应变花。

进一步地，步骤3)和步骤4)之间还包括降压运行步骤：

对管道进行降压运行；

步骤6)和步骤7)之间还包括升压(修复前曾经降过降压)运行步骤：

对降压的管道恢复正常运行压力。

进一步地，步骤4)中，步骤4)中，底焊层宽度为原管道环焊缝外焊道宽度的3-5倍，过渡层宽度为原管道环焊缝外焊道宽度的3-5倍，填充层宽度为原管道环焊缝外焊道宽度的2-5倍，盖面层宽度为原环焊缝外焊道宽度的2-4倍。

进一步地，步骤4.1)中，对管道环焊缝待再焊接修复部位进行预热是采用感应加热带的方式进行预热。

进一步地，步骤4.1)中，对管道环焊缝待再焊接修复部位进行预热的温度为80-150℃。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明提供一种环焊缝再焊接(堆焊)修复方法，相当于将B型套筒的长度缩小到0，同时将B型套筒补强修复时的两条环向角焊缝替换成为一条对原环焊缝的再焊接(堆焊)焊缝，对原环焊缝的再焊接(堆焊)修复焊缝可以采用机器自动焊的方式来完成，从而减少了人工操作强度，保证焊接质量。

2.本发明以再焊接(堆焊)方式修复在役管道环焊缝中的缺欠质量隐患，为后续管线安全运营提供保障。

3.本发明的环焊缝再焊接(堆焊)修复方法，提供了一种用于修复在役管道环焊缝的再焊接(堆焊)焊道的组织结构与几何尺寸，为再焊接的焊缝提供了可靠的保证。

附图说明

图1为现有B型套筒与被修复管线的配合示意图；

图2为本发明管道环焊缝再焊接修复方法直接堆焊示意图；

图3为本发明管道环焊缝再焊接修复方法设置分隔层的焊接示意图；

图4为本发明管道环焊缝再焊接修复方法直接堆焊后外形示意图；

图5为本发明管道环焊缝再焊接修复方法设置分隔层后的焊接外形示意图。

附图标记：1-管道环焊缝，2-底焊层，3-过渡层，4-填充层，5-盖面层，6-分隔层，7-管道。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

基于目前3D打印(堆焊焊接)技术的进步，利用自动焊接设备，本发明提供对有问题环焊缝的修复方案：采取对原焊缝直接堆焊加高加宽方式提高环焊缝的强度刚度，或以堆焊(3D打印)方式构造形成一个跨接原环焊缝(不与原焊缝熔合焊接)的较短长度的”B型套筒”，提高原环焊缝的强度刚度。本发明省去了B型套筒方式的角焊缝，也容易实现机械式的自动化操作。

本发明提供的环焊缝再焊接(堆焊)修复方法相当于将B型套筒的长度缩小到0，同时将B型套筒补强修复时的两条环向角焊缝替换为一条对环焊缝的再焊接(堆焊)焊缝，对环焊缝的再焊接(堆焊)修复焊缝可采用机器自动焊的方式来完成，从而减少了人工操作强度，保证了焊接质量。对环焊缝的再焊接(堆焊)修复是在原环焊缝的基础上对原环缝的增厚(增加的厚度约为原管道壁厚)、加宽(完全覆盖原环焊道的热影响区，并可能更宽)，这样环焊缝修复再焊接(堆焊)时，再焊接(堆焊)对原环焊道组织性能的影响较小，再焊接(堆焊)形成新的焊道，新的焊道性能指标及质量保证是影响环焊缝再焊接(堆焊)修复质量的关键。

管道一次焊接时，为什么不将环焊道“加强高”部分的高度、宽度加大？实际在进行管道建设施工时，环焊缝的设计采用的等强匹配，环焊道不需要“加强高”部分，即可保证环焊缝与管道钢管本体的强度相同。在正常环焊缝质量保证情况下，将环焊道“加强高”部分的高度、宽度加大，除了增加焊材材耗、降低施工效率、增加环焊施工费用外，对环焊缝并不能有效起到加强作用。但若实际管道建设施工时，环焊缝中出现了不合格缺陷，但经过评价对环焊缝中出现的不合格缺陷可以通过再焊接(堆焊)补强修复，那么对环焊道专门设计焊接出“加强高”，通过环焊道“加强高”，对原有质量问题的环焊缝起到有效加强作用。此外，随着近年焊接技术的进步，可以获得再焊接(堆焊)修复环焊缝的较高的力学性能(强、韧、塑性)指标，这才使环焊缝修复再焊接(堆焊)焊道进行较苛刻承载成为可能。

在实际管道建设施工时，若环焊缝中出现了不合格缺陷，对管道环焊缝缺欠进行评价，确定在役管道环焊缝经再焊接(堆焊)修复的可行性，然后制定在役管道环焊缝再焊接(堆焊)修复的方案，依照制定的在役管道环焊缝再焊接(堆焊)修复方案，实施在役管道环焊缝再焊接(堆焊)修复。

实施例一

本发明提供的在役管道环焊缝再焊接(堆焊)修复方法包括以下步骤：

1)对管道环焊缝1及相邻区域进行清理、清洁；

2)对管道环焊缝1及相邻区域进行无损探伤，以确认该管道环焊缝1适合采用再焊接(堆焊)修复；

3)在管道环焊缝1附近布置应变仪，以便监测后续环节的应力应变，该步骤具体如下：在管道3’、6’、9’、12’点位置的焊缝两侧均贴应变花，在管道1’、2’、4’、5’、7’、8’、10’、11’点位置焊缝的交替单侧均贴应变花，应变花粘贴位置在不影响焊接情况下尽可能靠近原环焊缝；

4)必要时对管道7进行管道环焊修复前的降压运行(比如对天然气管道7将压力降至发现缺陷时1年来管道最高压力的80％压力以下，对输油管道将压力降至发现缺陷时6个月来管道最高压力的80％压力以下)；

5)实施在役管道环焊缝的再焊接(堆焊)修复，形成再焊接修复焊道，即时监测该过程的应力应变；

6)对管道环焊缝1的再焊接修复焊道进行无损探伤；

7)根据再焊接修复焊道的无损探伤结果，以及实际监测到的应力应变，判定管道环焊缝1的再焊接是否修复合格，若合格执行步骤8)，若不合格返回步骤5)；

8)必要时对管道7进行升压运行，对降压的管道7恢复正常运行压力；

9)对判定修复合格的管道环焊缝1再焊接(堆焊)修复焊道予以验收，对验收合格的管道环焊缝1再焊接(堆焊)修复处进行防腐蚀处理；

10)对防腐蚀处理合格后的该管道部分进行回填恢复(管道通常为埋地管道7，在维修过程中将其挖开露出，维修完后须将其再回填埋地)。

步骤5)实施在役管道环焊缝的再焊接(堆焊)修复，具体包括以下步骤

5.1)采用感应加热带或其它方式对环焊缝待再焊接(堆焊)修复部位的预热，按设计加热到一定合适的温度(一般在80-150℃)；

5.2)对预热后的部位打底焊，形成底焊层2；打底焊采用与原焊缝易焊接的焊材；比如对X70/L485钢级管道，打底焊采用E5015-G焊材，或其他类似焊材；打底焊宽度可为原环焊缝外焊道宽度的3-5倍宽；

5.3)将打底焊后的焊道进行清理、检查，若合格则执行步骤5.4)，若不合格，则将不合格底焊层去除，并返回步骤5.2)；

5.4)将步骤5.3)处理后焊缝进行过渡层3焊接，过渡层3采用塑韧性较好的焊材；比如对X70/L485钢级管道，过渡焊采用E5015-G焊材，或其他类似焊材；过渡焊宽度可为原环焊缝外焊道宽度的3-5倍宽，相比打底焊逐步变窄；

5.5)过渡层3焊接后的焊道清理、检查，若合格则执行步骤5.6)，若不合格，则将不合格过渡层去除，并返回步骤5.4)；

5.6)将步骤5.5)处理后焊缝进行填充层4焊接，填充层4采用塑韧性较好强度较高的焊材；比如对X70/L485钢级管道，填充焊采用E5015-G焊材，或其他类似焊材；填充焊宽度可为原环焊缝外焊道宽度的2-5倍宽，相比打底焊逐步变窄；

5.7)填充层4焊接后的焊道清理，检查，若合格则执行步骤5.8)，若不合格，则将不合格填充层去除，并返回步骤5.6)；

5.8)将步骤5.7)处理后焊缝进行盖面层5焊接，盖面层5采用塑韧性较好的焊材。比如对X70/L485钢级管道，盖面焊采用E5015-G焊材，或其他类似焊材；盖面焊宽度可为原环焊缝外焊道宽度的2-4倍宽，相比打底焊逐步变窄；

5.9)盖面层5焊接后的焊道清理、检查，若合格则执行步骤6)，若不合格，则将不合格盖面层去除，并返回步骤5.8)。

如图2和图4所示，本发明采用的底焊层2焊接、过渡层3焊接、填充层4焊接、盖面层5焊接根据具体的钢管材料可以进行细化设计，以使堆焊结构具备综合的强韧塑性,真正发挥出对原环焊缝的修复补强。

实施二

实施例二与实施例一类似，区别为：在步骤4.1)和步骤4.2)之间还包括设置分隔层步骤，对环焊缝待再焊接修复部位安装焊接分隔层6。如图3和图5所示，以分隔层6为基模层，在分隔层6上边通过3D打印(堆焊方式)构造形成一个尺寸较短的“B型套筒”，使形成的B型套筒跨接于原环焊缝两侧。在采用3D打印(堆焊方式)构造形成较短尺寸的“B型套筒”时，分隔层6不会让原环焊缝熔化，而使3D打印(堆焊)的“B型套筒”内壁与原环焊缝间存在一定间隙。

安装焊接分隔层6时，分隔层6采用低强度、高塑韧性的材料，材料厚度1-2mm，宽度20-25mm。分隔层6的材料厚度1-2mm保证堆焊时不会焊穿分隔层6而影响到原环焊缝，使随后堆焊的结构(“B型套筒”)和原环焊缝间存在一定间隙，但可以为后续堆焊提供堆焊成型的基模；宽度20-25mm的优点是为了使随后堆焊的结构(“B型套筒”)跨过原环焊缝(包括原环焊缝的热影响区)。

Claims (3)

1.一种管道环焊缝再焊接修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对管道环焊缝及相邻区域进行清理、清洁；

2)对管道环焊缝及相邻区域进行无损探伤；

3)在管道环焊缝附近布置应变仪，用于监测管道环焊缝附近的应力应变；

4)对管道环焊缝进行再焊接修复处理，形成再焊接修复焊道，同时监测应力应变；

所述对管道环焊缝进行再焊接修复处理具体包括以下步骤：

4.1)对管道环焊缝待再焊接修复部位进行预热；

4.2)对管道环焊缝待再焊接修复部位打底焊，形成底焊层；

4.3)对步骤4.2)打底焊后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤4.4)，若不合格，则将不合格底焊层去除，并返回步骤4.2)；

4.4)对步骤4.3)处理后的焊缝进行过渡层焊接；

4.5)对步骤4.4)过渡层焊接后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤4.6)，若不合格，则将不合格过渡层去除，并返回步骤4.4)；

4.6)对步骤4.5)处理后的焊缝进行填充层焊接；

4.7)对步骤4.6)填充层焊接后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤4.8)，若不合格，则将不合格填充层去除，并返回步骤4.6)；

4.8)对步骤4.7)处理后的焊缝进行盖面层焊接；

4.9)对步骤4.8)盖面层焊接后的焊缝进行清理、检查，若合格则执行步骤5)，若不合格，则将不合格盖面层去除，并返回步骤4.8)；

5)对步骤4)的再焊接修复焊道进行无损探伤；

6)根据步骤5)的再焊接修复焊道的无损探伤结果以及步骤4)监测到的应力应变，判定管道环焊缝的再焊接是否修复合格，若合格执行步骤7)，若不合格返回步骤4)；

7)对判定修复合格的再焊接修复焊道进行防腐蚀处理；

8)对防腐蚀处理后的管道进行回填恢复处理；

步骤4.1)和步骤4.2)之间还包括设置分隔层步骤：

在管道环焊缝待再焊接修复部位设置分隔层，所述分隔层与管道环焊缝之间为间隙设置；

步骤3)和步骤4)之间还包括降压运行步骤：

对管道进行降压运行；

步骤6)和步骤7)之间还包括升压运行步骤：

对降压的管道恢复正常运行压力；

步骤3)中，在管道环焊缝附近布置应变仪具体如下：在管道3’、6’、9’、12’点位置的焊缝两侧贴应变花，在管道1’、2’、4’、5’、7’、8’、10’、11’点位置的焊缝单侧交替贴应变花；

步骤4)中，底焊层宽度为原管道环焊缝外焊道宽度的3-5倍，过渡层宽度为原管道环焊缝外焊道宽度的3-5倍，填充层宽度为原管道环焊缝外焊道宽度的2-5倍，盖面层宽度为原环焊缝外焊道宽度的2-4倍。

2.根据权利要求1所述的管道环焊缝再焊接修复方法，其特征在于，步骤4.1)中，对管道环焊缝待再焊接修复部位进行预热是采用感应加热带的方式进行预热。

3.根据权利要求2所述的管道环焊缝再焊接修复方法，其特征在于：步骤4.1)中，对管道环焊缝待再焊接修复部位进行预热的温度为80-150℃。

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