氣田地面建設(shè)

氣田地面建設(shè)第1頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、概述二、加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格三、對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督四、加強(qiáng)管道保護(hù)，確保安全運(yùn)行五、管道干燥及氮?dú)庵脫Q第2頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一天然氣組成：C1，C2，C3，CO2，N2，H2O，H2S，硫醇天然氣特點(diǎn)：易燃易爆，生產(chǎn)、輸送天然氣的場(chǎng)站、管道多為高壓，設(shè)計(jì)壓力為4—70MPa，一旦發(fā)生爆管事故將引發(fā)災(zāi)難性后果。如：1989年6月，前蘇聯(lián)西伯利亞地區(qū)一條輸氣管道發(fā)生泄露，當(dāng)時(shí)正好兩列火車對(duì)開(kāi)進(jìn)入泄露區(qū)，在距漏點(diǎn)1km外，火車摩擦引燃天然氣并發(fā)生爆炸，死亡600多人，燒毀森林?jǐn)?shù)百公頃。第3頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一H2S的特性：透明、劇毒由于天然氣生產(chǎn)的特殊性，氣田建設(shè)對(duì)施工質(zhì)量的控制要求更嚴(yán)，對(duì)工程實(shí)體質(zhì)量的控制是保證天然氣裝置安全生產(chǎn)的關(guān)鍵?？諝庵袧舛?（mg.m-3）生物影響及危害0.04感到臭味15刺激眼睛150-300嗅覺(jué)15min內(nèi)麻痹375-5254-8h內(nèi)有生命危險(xiǎn)1500-2250數(shù)分鐘內(nèi)死亡第4頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一天然氣管道安全事故近30年來(lái)，歐洲、前蘇聯(lián)、美國(guó)的輸氣管道事故率（10-3次/（km.a））分別為0.42、0.46、0.60，我國(guó)四川地區(qū)12條輸氣管道的事故率為4.3。主要危害因素：腐蝕設(shè)計(jì)、施工缺陷第三方損傷自然災(zāi)害材料及設(shè)備缺陷錯(cuò)誤操作四川地區(qū)輸氣管道事故統(tǒng)計(jì)（1969-1990年）破壞原因外力損傷材料缺陷腐蝕地表移動(dòng)施工其他比例/%14.212.327.726.53.9第5頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一輸氣管道重大事故實(shí)例

1995年7月29日，橫貫加拿大一條管徑1068的天然氣管道，在RapidCity附近破裂著火，50min后距爆破口7m遠(yuǎn)的一條管徑914mm復(fù)線被高溫?zé)酒鸹?，事故造成管道停產(chǎn)15天。事故原因：管材直焊縫根部存在缺陷，形成表面應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

1994年7月23日，橫貫加拿大一條管徑914mm的天然氣管道，在安大略省的Latchford附近爆裂起火，一段約22m長(zhǎng)的直縫管沿焊縫裂開(kāi)飛出地面，炸出一個(gè)寬16m、長(zhǎng)36m、深2-4m的大坑，燒掉約420萬(wàn)方天然氣。事故原因：這條建于1972年的管道防腐層老化，陰極保護(hù)強(qiáng)度不夠，忽略了腐蝕損傷的在線檢測(cè)，管壁腐蝕嚴(yán)重引發(fā)爆管事故。

1994年3月24日，美國(guó)新澤西州一條管徑914mm的天然氣管道，因機(jī)械損傷造成的管外裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸，引發(fā)管道破裂，泄露天然氣著火形成150m搞火球，燒毀房屋128套，撤離1500居民。

1971年5月22日，四川威成輸氣管道越溪段爆管，重達(dá)201kg的管道碎片飛出151m遠(yuǎn)，造成4人死亡，26人受傷。事故原因：管道內(nèi)腐蝕。第6頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)杜絕影響結(jié)構(gòu)安全的質(zhì)量問(wèn)題及質(zhì)量隱患，確保工程建成投產(chǎn)后安全運(yùn)行。天然氣場(chǎng)站、管道建設(shè)原材料質(zhì)量的控制焊接熱處理防腐施工試壓、干燥停氣碰頭前氮?dú)庵脫Q第7頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣田地面建設(shè)工程主要特點(diǎn)

氣田單井集輸工程分部工程劃分：XX井地面集輸工程站內(nèi)工藝設(shè)備及管道安裝集氣支線供電線路站內(nèi)配電自控儀表通訊值班休息室第8頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣田地面建設(shè)工程主要特點(diǎn)

站內(nèi)工藝安裝分部工程：鋼制圓筒型容器安裝常壓容器安裝加熱爐安裝梯子、平臺(tái)欄桿制作安裝管溝開(kāi)挖及回填管件、閥門檢驗(yàn)及管件加工管道組對(duì)管道焊接管道安裝管道涂漆軟質(zhì)制品保溫管道防腐補(bǔ)口站內(nèi)系統(tǒng)試壓第9頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一井口（采氣樹(shù)）第10頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一水套加熱爐第11頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣液分離器第12頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一計(jì)量裝置第13頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一匯氣管第14頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一收發(fā)球筒第15頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氣田地面建設(shè)工程主要特點(diǎn)

集氣支線分部工程：管溝開(kāi)挖管道組對(duì)管道焊接管道防腐補(bǔ)口管道下溝回填管道穿越公路、鐵路、小河陰極保護(hù)管道試壓及通球掃線等分項(xiàng)工程第16頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格。第17頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格1、原材料質(zhì)量對(duì)工程質(zhì)量的影響原材料質(zhì)量是工程質(zhì)量控制的保證項(xiàng)目，特別是對(duì)直接接觸天然氣介質(zhì)的工程原材料質(zhì)量應(yīng)作為監(jiān)督重點(diǎn)。原材料質(zhì)量關(guān)系到工程的本質(zhì)安全。第18頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格設(shè)計(jì)上應(yīng)選用抗SSCC（硫化氫應(yīng)力腐蝕）及抗HIC（氫誘發(fā)裂紋）的原材料。對(duì)于生產(chǎn)輸送含硫原料天然氣的工藝裝置及管道，酸性天然氣中的硫化物會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生化學(xué)腐蝕、應(yīng)力腐蝕及氫損傷。第19頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一H2S應(yīng)力腐蝕（SSC）在酸性天然氣環(huán)境中，硫化氫水溶液會(huì)對(duì)鋼材產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，陽(yáng)極鐵溶解，陰極析出氫。H2S在水溶液中離解為HS-+H+，與鋼材表面接觸，發(fā)生反映：Fe+HS-→FeSx+H+

析出氫及腐蝕產(chǎn)物FeSx，即Fe+HS+H2O→FeSx+2[H]，在管道內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕斑點(diǎn)。在焊縫根部缺陷如裂紋、未熔合開(kāi)口尖端應(yīng)力集中處，由于應(yīng)力和介質(zhì)的聯(lián)合作用，腐蝕斑點(diǎn)逐漸向內(nèi)部侵蝕，形成網(wǎng)狀裂紋，裂紋面上腐蝕產(chǎn)物FeSx沉積，裂紋不斷擴(kuò)展直至斷裂。在應(yīng)力腐蝕發(fā)生的同時(shí)，陰極析出氫離子不斷擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)部，H2S還是一種強(qiáng)滲氫介質(zhì)，它不僅提供氫的來(lái)源，還起到阻礙氫原子結(jié)合成氫分子的作用，其結(jié)果是加速氫向鋼中擴(kuò)散，產(chǎn)生氫脆斷口的形貌，硫化氫應(yīng)力腐蝕和氫脆相伴發(fā)生。第20頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格SY/T0599-1997《天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂金屬材料要求》

含有水和硫化氫的天然氣，當(dāng)氣體總壓大于或等于0.4MPa（絕），氣體中的硫化氫分壓大于或等于0.0003MPa（絕）時(shí)，稱為酸性天然氣。用于輸送酸性天然氣介質(zhì)的碳素鋼或低合金鋼，其含鎳量必須低于1%；碳素鑄鋼和低合金鑄鋼經(jīng)退火、正火、調(diào)質(zhì)處理后硬度必須小于或等于HRC22；碳素鋼和低合金鋼經(jīng)冷軋、冷鍛或其他制造工藝進(jìn)行任何冷變形后，導(dǎo)致表面纖維性永久變形量大于5%時(shí)，不論硬度多少均應(yīng)做消除應(yīng)力熱處理，熱處理溫度應(yīng)不低于600℃，熱處理后的硬度必須小于或等于HRC22。奧氏體不銹鋼及馬氏體不銹鋼的硬度也必須小于或等于HRC22。第21頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格

如：1999年4月某氣田一集輸站內(nèi)600級(jí)16″對(duì)焊法蘭在正常生產(chǎn)過(guò)程中突然發(fā)生本體開(kāi)裂，5.8MPa的天然氣從開(kāi)裂處噴出燃燒并發(fā)生爆炸，釀成重大安全事故。事故發(fā)生時(shí)該站輸送含硫天然氣，硫含量為6.68g/m3，含水量300mg/m3。事故原因分析：該法蘭設(shè)計(jì)為20鍛鋼，實(shí)際采購(gòu)使用的法蘭合金元素含量嚴(yán)重超標(biāo)，接近42CrMo；金相分析反映毛坯始鍛溫度高、終鍛溫度也高，高溫終鍛空冷代替了正火處理工序，不能獲得該鋼鍛件在850—860℃再次加熱保溫空冷后因相變重結(jié)晶而晶粒細(xì)化的組織，實(shí)際晶粒度達(dá)1級(jí)和00級(jí)，且法蘭鍛壓比不夠，變形極不均勻；非金屬夾雜物級(jí)別較高，出現(xiàn)貝氏體組織，存在硫化氫應(yīng)力腐蝕的組織敏感因素。第22頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一掃描電鏡斷口觀察及能譜分析結(jié)果顯示斷裂法蘭是硫化氫應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂結(jié)論：法蘭材質(zhì)不符合設(shè)計(jì)要求第23頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一CO2腐蝕第24頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格2、加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制和監(jiān)督在對(duì)原材料質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢查中，除首先確認(rèn)所有原材料質(zhì)量證明文件齊全有效以外，應(yīng)對(duì)接觸天然氣介質(zhì)的鋼管、管配件、閥門等材料按規(guī)范要求進(jìn)行抽檢，特別是對(duì)接觸高酸性天然氣的金屬材料應(yīng)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。如羅家寨凈化廠工程，施工現(xiàn)場(chǎng)按照有關(guān)規(guī)范要求對(duì)合金鋼管道、管配件、閥門等原材料進(jìn)行了光譜材質(zhì)分析，并結(jié)合工程實(shí)際情況在標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上加大了抽查比例，共抽查各種鋼管、管件、法蘭、螺栓、閥門等逾108000個(gè)，未發(fā)現(xiàn)原材料材質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重錯(cuò)誤，但其中有5千多個(gè)樣品存在個(gè)別元素輕微超標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)這些不合格品進(jìn)行了退貨處理。

第25頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項(xiàng)目合格2、加強(qiáng)對(duì)原材料質(zhì)量的控制和監(jiān)督在監(jiān)督工作中還需重視對(duì)原材料加工質(zhì)量進(jìn)行抽查。對(duì)鋼管及管配件等直接接觸天然氣介質(zhì)的材料，應(yīng)高度重視加工質(zhì)量，特別是輸送酸性天然氣的原材料，材料內(nèi)壁存在的加工缺陷極有可能成為管道運(yùn)行過(guò)程中硫化氫應(yīng)力腐蝕的裂紋源，最終導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

第26頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督第27頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督1、焊接質(zhì)量對(duì)天然氣管道安全運(yùn)行的影響管道焊接質(zhì)量的好壞，直接影響管道運(yùn)行安全和使用壽命，根據(jù)四川氣田以往爆管事故分析看，焊口部位爆管占絕大多數(shù)，均是由于焊接質(zhì)量不合格造成。由于四川氣田氣質(zhì)復(fù)雜，硫化氫含量高，容易對(duì)金屬材料產(chǎn)生氫脆、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等危害，酸性天然氣管道腐蝕介質(zhì)直接接觸管道內(nèi)壁，焊接質(zhì)量特別是焊縫根部質(zhì)量對(duì)管道安全運(yùn)行起著決定性的影響，焊縫根部缺陷如裂紋、根部未焊透、根部未熔合等開(kāi)口型缺陷是酸性天然氣管道質(zhì)量問(wèn)題爆管的主要原因。第28頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督典型案例：某氣田一條輸氣干線，于80年代中期建成投產(chǎn)，至2003年，該條管線相繼發(fā)生了30余次爆管事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響。分析其爆管原因，基本全是由于施工質(zhì)量隱患引發(fā)的質(zhì)量安全事故。這條管線施工時(shí)期正值1986年冬，施工人員為在春節(jié)前完工回家，搶工期，降低焊接質(zhì)量，且當(dāng)時(shí)檢測(cè)手段不完備，對(duì)焊縫中出現(xiàn)的大量根部未熔合、未焊透甚至裂紋等致命性缺陷未及時(shí)檢出，經(jīng)多次對(duì)爆管斷口進(jìn)行失效分析，焊縫內(nèi)壁殘留的大量裂紋、未焊透等缺陷成為應(yīng)力腐蝕裂紋源，在腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的聯(lián)合作用下，裂紋逐漸由內(nèi)向外擴(kuò)展直至斷裂。第29頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督嚴(yán)重根部未焊透導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂第30頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督2、對(duì)焊接質(zhì)量的監(jiān)督焊接質(zhì)量是導(dǎo)致天然氣管道爆管的第一大影響因素，在監(jiān)督工作中應(yīng)嚴(yán)格審查焊接工藝評(píng)定和焊接工藝規(guī)程是否符合要求，焊工在施焊過(guò)程中是否嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝指導(dǎo)書(shū)?？刂坪附泳€能量的輸入能改善焊縫金屬及熱影響區(qū)的金相組織及力學(xué)性能。第31頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督對(duì)焊接過(guò)程的保護(hù)雨霧，濕度，溫差等惡劣的環(huán)境會(huì)對(duì)焊接質(zhì)量造成較大的影響，監(jiān)督過(guò)程中應(yīng)注意施工單位是否采取了有效的保護(hù)措施，避免焊接環(huán)境的變化影響焊接質(zhì)量。第32頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督根焊道質(zhì)量的控制

根焊道直接接觸天然氣介質(zhì)，特別是對(duì)于酸性天然氣介質(zhì)，根焊道的質(zhì)量缺陷——特別是開(kāi)口型缺陷如裂紋、未熔合、未焊透等在腐蝕介質(zhì)及應(yīng)力的聯(lián)合作用下極易成為應(yīng)力腐蝕的開(kāi)裂源；對(duì)不等壁厚管道或壁厚差較大的管道焊接，也應(yīng)注意確保內(nèi)齊平的原則，根焊道內(nèi)壁保證平滑過(guò)渡，避免出現(xiàn)臺(tái)階。第33頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督對(duì)高酸性天然氣管道的焊接，應(yīng)盡量減少同一部位的缺陷返修次數(shù)

Q/SYXN2010-2005《高酸性氣田集輸管道焊接技術(shù)規(guī)范》規(guī)定焊縫同一部位的返修只允許進(jìn)行一次，一次返修不合格的焊縫應(yīng)采用機(jī)械方法從管線上切除；根焊及填充焊道中出現(xiàn)的非裂紋性缺陷，經(jīng)業(yè)主或監(jiān)理批準(zhǔn)后可進(jìn)行返修，裂紋性缺陷不允許返修。第34頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督3、焊后熱處理

SY/T0599-1997《天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂金屬材料要求》對(duì)接觸酸性天然氣介質(zhì)的鋼管有一定的硬度要求，進(jìn)行焊前預(yù)熱及焊后熱處理能有效降低焊縫金屬的硬度，消除焊縫熱影響區(qū)出現(xiàn)的魏氏組織，降低焊縫SSCC及HIC敏感度，同時(shí)降低焊接殘余應(yīng)力。第35頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督3、焊后熱處理對(duì)井站高壓管道的焊接、高酸性天然氣輸送管道的焊接及新舊管道碰死口的焊接應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理以降低焊接殘余應(yīng)力及焊接接頭硬度。熱處理應(yīng)采用程序控制電加熱法進(jìn)行，嚴(yán)禁施工單位憑經(jīng)驗(yàn)采用火焰加熱及石棉帶包裹保溫，避免出現(xiàn)金相組織惡化及殘余應(yīng)力疊加。第36頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督4、加強(qiáng)對(duì)無(wú)損檢測(cè)工作的監(jiān)督，確保焊接質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)是對(duì)焊接質(zhì)量的主要檢測(cè)手段。目前，氣田地面建設(shè)執(zhí)行的無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為SY/T4109-2005《石油天然氣鋼質(zhì)管道無(wú)損檢測(cè)》，該標(biāo)準(zhǔn)射線照片評(píng)級(jí)對(duì)根部缺陷的控制較SY4056-93有所放寬，在酸性天然氣管道的焊接中應(yīng)杜絕根部缺陷，所以對(duì)設(shè)計(jì)文件就應(yīng)提出增加“不允許出現(xiàn)根部未熔合及根部未焊透”的要求。第37頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一對(duì)焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督4、加強(qiáng)對(duì)無(wú)損檢測(cè)工作的監(jiān)督，確保焊接質(zhì)量對(duì)無(wú)損檢測(cè)的監(jiān)督需加強(qiáng)對(duì)無(wú)損檢測(cè)單位的監(jiān)督管理，確保無(wú)損檢測(cè)程序符合設(shè)計(jì)、規(guī)范要求，必要時(shí)，督促監(jiān)理對(duì)檢測(cè)公司抽檢合格的焊口再次進(jìn)行符合性檢測(cè)，同時(shí)加大對(duì)違規(guī)檢測(cè)單位的處罰力度。第38頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、加強(qiáng)管道保護(hù)，確保安全運(yùn)行第39頁(yè)，共45頁(yè)，2023年，2月20日，星期一加強(qiáng)管道保護(hù)，確保安全運(yùn)行由于管道埋深不足或回填及護(hù)坡堡坎質(zhì)量差，造成管道防腐絕緣層損傷，管道裸露、變形的情況時(shí)有發(fā)生，一些氣田工程所處環(huán)境條件差：高山、深丘、人口稠密、地方因素影響大，這些因素嚴(yán)重制約管道開(kāi)挖及回填質(zhì)量。