1、氣田地面建設(shè)第1頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四一、概述二、加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格 三、對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督四、加強管道保護，確保安全運行五、管道干燥及氮氣置換第2頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四天然氣組成：C1，C2，C3，CO2，N2，H2O，H2S，硫醇天然氣特點：易燃易爆，生產(chǎn)、輸送天然氣的場站、管道多為高壓，設(shè)計壓力為470MPa，一旦發(fā)生爆管事故將引發(fā)災難性后果。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，當時正好兩列火車對開進入泄露區(qū)，在距漏點1km外，火車摩擦引燃天然氣并發(fā)生爆炸，死亡600多人

2、，燒毀森林數(shù)百公頃。第3頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四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)對施工質(zhì)量的控制要求更嚴，對工程實體質(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15min內(nèi)麻痹375-5254-8h內(nèi)有生命危險1500-2250數(shù)分鐘內(nèi)死亡第4頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四天然氣管道安全事故近30年來，歐洲、前蘇聯(lián)、美國的輸氣管道事故率（10-3次/（km.a）分別為0.42、0.46、0.60，我國四川地區(qū)12條輸氣管道的事故率

3、為4.3。主要危害因素：腐蝕設(shè)計、施工缺陷第三方損傷自然災害材料及設(shè)備缺陷錯誤操作 四川地區(qū)輸氣管道事故統(tǒng)計（1969-1990年）破壞原因外力損傷材料缺陷腐蝕地表移動施工其他比例/%14.212.327.726.53.9第5頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四輸氣管道重大事故實例 1995年7月29日，橫貫加拿大一條管徑1068的天然氣管道，在Rapid City附近破裂著火，50min后距爆破口7m遠的一條管徑914mm復線被高溫燒烤起火，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，形成表面應力腐蝕開裂。 1994年7月23日，橫貫加拿大一條管徑914mm的

4、天然氣管道，在安大略省的Latchford附近爆裂起火，一段約22m長的直縫管沿焊縫裂開飛出地面，炸出一個寬16m、長36m、深2-4m的大坑，燒掉約420萬方天然氣。事故原因：這條建于1972年的管道防腐層老化，陰極保護強度不夠，忽略了腐蝕損傷的在線檢測，管壁腐蝕嚴重引發(fā)爆管事故。 1994年3月24日，美國新澤西州一條管徑914mm的天然氣管道，因機械損傷造成的管外裂紋擴展到臨界尺寸，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201kg的管道碎片飛出151m遠，造成4人死亡，26人受傷。事故原

5、因：管道內(nèi)腐蝕。第6頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四 重點控制環(huán)節(jié)嚴格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范標準杜絕影響結(jié)構(gòu)安全的質(zhì)量問題及質(zhì)量隱患，確保工程建成投產(chǎn)后安全運行。天然氣場站、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、干燥停氣碰頭前氮氣置換第7頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四氣田地面建設(shè)工程主要特點 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，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四氣田地面建設(shè)工程主要特點 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

6、安裝 梯子、平臺欄桿制作安裝 管溝開挖及回填管件、閥門檢驗及管件加工管道組對 管道焊接管道安裝管道涂漆 軟質(zhì)制品保溫管道防腐補口 站內(nèi)系統(tǒng)試壓第9頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四井口（采氣樹）第10頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四水套加熱爐第11頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四氣液分離器第12頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四計量裝置第13頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四匯氣管第14頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四收發(fā)球筒第15頁，共45頁，2022年，5月20日，

7、8點9分，星期四氣田地面建設(shè)工程主要特點 集氣支線分部工程：管溝開挖管道組對管道焊接管道防腐補口管道下溝回填管道穿越公路、鐵路、小河陰極保護管道試壓及通球掃線等分項工程第16頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四一、加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保 證項目合格。第17頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格1、原材料質(zhì)量對工程質(zhì)量的影響 原材料質(zhì)量是工程質(zhì)量控制的保證項目，特別是對直接接觸天然氣介質(zhì)的工程原材料質(zhì)量應作為監(jiān)督重點。原材料質(zhì)量關(guān)系到工程的本質(zhì)安全。第18頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期

8、四加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格 設(shè)計上應選用抗SSCC（硫化氫應力腐蝕）及抗HIC（氫誘發(fā)裂紋）的原材料。對于生產(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對金屬材料產(chǎn)生化學腐蝕、應力腐蝕及氫損傷。第19頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四H2S應力腐蝕（SSC） 在酸性天然氣環(huán)境中，硫化氫水溶液會對鋼材產(chǎn)生電化學腐蝕，陽極鐵溶解，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 FeS x+2H，在管道內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕斑點。在焊縫根部缺陷如裂紋、

9、未熔合開口尖端應力集中處，由于應力和介質(zhì)的聯(lián)合作用，腐蝕斑點逐漸向內(nèi)部侵蝕，形成網(wǎng)狀裂紋，裂紋面上腐蝕產(chǎn)物FeSx沉積，裂紋不斷擴展直至斷裂。在應力腐蝕發(fā)生的同時，陰極析出氫離子不斷擴散進入內(nèi)部， H2S還是一種強滲氫介質(zhì)，它不僅提供氫的來源，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散，產(chǎn)生氫脆斷口的形貌，硫化氫應力腐蝕和氫脆相伴發(fā)生。第20頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格SY/T 0599-1997天然氣地面設(shè)施抗硫化物應力開裂金屬材料要求 含有水和硫化氫的天然氣，當氣體總壓大于或等于0.4MPa（絕），氣體

10、中的硫化氫分壓大于或等于0.0003MPa（絕）時，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行任何冷變形后，導致表面纖維性永久變形量大于5%時，不論硬度多少均應做消除應力熱處理，熱處理溫度應不低于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，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格 如：1999年4月某氣田一集輸站

11、內(nèi)600級16對焊法蘭在正常生產(chǎn)過程中突然發(fā)生本體開裂，5.8MPa的天然氣從開裂處噴出燃燒并發(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)計為20鍛鋼，實際采購使用的法蘭合金元素含量嚴重超標，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850860再次加熱保溫空冷后因相變重結(jié)晶而晶粒細化的組織，實際晶粒度達1級和00級，且法蘭鍛壓比不夠，變形極不均勻；非金屬夾雜物級別較高，出現(xiàn)貝氏體組織，存在硫化氫應力腐蝕的組織敏感因素。第22頁，共45頁，

12、2022年，5月20日，8點9分，星期四 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力腐蝕開裂結(jié)論：法蘭材質(zhì)不符合設(shè)計要求第23頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四CO2腐蝕第24頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格2、加強對原材料質(zhì)量的控制和監(jiān)督 在對原材料質(zhì)量進行監(jiān)督檢查中，除首先確認所有原材料質(zhì)量證明文件齊全有效以外，應對接觸天然氣介質(zhì)的鋼管、管配件、閥門等材料按規(guī)范要求進行抽檢，特別是對接觸高酸性天然氣的金屬材料應進行復驗。 如羅家寨凈化廠工程，施工現(xiàn)場按照有關(guān)規(guī)范要求對合金鋼管道、管配件、閥門等

13、原材料進行了光譜材質(zhì)分析，并結(jié)合工程實際情況在標準基礎(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，未發(fā)現(xiàn)原材料材質(zhì)出現(xiàn)嚴重錯誤，但其中有5千多個樣品存在個別元素輕微超標，現(xiàn)場對這些不合格品進行了退貨處理。 第25頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四加強對原材料質(zhì)量的控制，確保質(zhì)量保證項目合格2、加強對原材料質(zhì)量的控制和監(jiān)督 在監(jiān)督工作中還需重視對原材料加工質(zhì)量進行抽查。對鋼管及管配件等直接接觸天然氣介質(zhì)的材料，應高度重視加工質(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行過程中硫化氫應力腐蝕的裂紋源，最終導致應力腐

14、蝕開裂。 第26頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四二、對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督第27頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督1、焊接質(zhì)量對天然氣管道安全運行的影響 管道焊接質(zhì)量的好壞，直接影響管道運行安全和使用壽命，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)復雜，硫化氫含量高，容易對金屬材料產(chǎn)生氫脆、應力腐蝕開裂等危害，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)量對管道安全運行起著決定性的影響，焊縫根部缺陷如裂紋、根部未焊透、根部未熔合等開口型缺陷是酸性天然氣管

15、道質(zhì)量問題爆管的主要原因。第28頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(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)濟損失及社會影響。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，且當時檢測手段不完備，對焊縫中出現(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檢出，經(jīng)多次對爆管斷口進行失效分析，焊縫內(nèi)壁殘留的大量裂紋、未焊透等缺陷成為應力腐蝕裂紋源，在腐蝕介質(zhì)和應力的聯(lián)合作用下，裂紋逐

16、漸由內(nèi)向外擴展直至斷裂。第29頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督嚴重根部未焊透導致應力腐蝕開裂第30頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督2、對焊接質(zhì)量的監(jiān)督 焊接質(zhì)量是導致天然氣管道爆管的第一大影響因素，在監(jiān)督工作中應嚴格審查焊接工藝評定和焊接工藝規(guī)程是否符合要求，焊工在施焊過程中是否嚴格執(zhí)行焊接工藝指導書。 控制焊接線能量的輸入能改善焊縫金屬及熱影響區(qū)的金相組織及力學性能。第31頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督對焊接過程的保護 雨霧，濕度，溫差等惡劣的環(huán)境會對焊接質(zhì)量

17、造成較大的影響，監(jiān)督過程中應注意施工單位是否采取了有效的保護措施，避免焊接環(huán)境的變化影響焊接質(zhì)量。第32頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(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)，特別是對于酸性天然氣介質(zhì)，根焊道的質(zhì)量缺陷特別是開口型缺陷如裂紋、未熔合、未焊透等在腐蝕介質(zhì)及應力的聯(lián)合作用下極易成為應力腐蝕的開裂源；對不等壁厚管道或壁厚差較大的管道焊接，也應注意確保內(nèi)齊平的原則，根焊道內(nèi)壁保證平滑過渡，避免出現(xiàn)臺階。第33頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督 對高酸性天然氣管道的焊接，應盡量減少同一部位的缺陷返

18、修次數(shù) Q/SY XN2010-2005 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行一次，一次返修不合格的焊縫應采用機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)理批準后可進行返修，裂紋性缺陷不允許返修。第34頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督3、焊后熱處理 SY/T 0599-1997天然氣地面設(shè)施抗硫化物應力開裂金屬材料要求對接觸酸性天然氣介質(zhì)的鋼管有一定的硬度要求，進行焊前預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，同時降低焊接殘余應力。第35

19、頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督3、焊后熱處理 對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進行焊后熱處理以降低焊接殘余應力及焊接接頭硬度。熱處理應采用程序控制電加熱法進行，嚴禁施工單位憑經(jīng)驗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力疊加。第36頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督4、加強對無損檢測工作的監(jiān)督，確保焊接質(zhì)量 無損檢測是對焊接質(zhì)量的主要檢測手段。目前，氣田地面建設(shè)執(zhí)行的無損檢測標準為SY/T 4109-2005 石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測，該標準射線照

20、片評級對根部缺陷的控制較SY 4056-93有所放寬，在酸性天然氣管道的焊接中應杜絕根部缺陷，所以對設(shè)計文件就應提出增加“不允許出現(xiàn)根部未熔合及根部未焊透”的要求。第37頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四對焊接質(zhì)量的控制與監(jiān)督4、加強對無損檢測工作的監(jiān)督，確保焊接質(zhì)量 對無損檢測的監(jiān)督需加強對無損檢測單位的監(jiān)督管理，確保無損檢測程序符合設(shè)計、規(guī)范要求，必要時，督促監(jiān)理對檢測公司抽檢合格的焊口再次進行符合性檢測，同時加大對違規(guī)檢測單位的處罰力度。第38頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四三、加強管道保護，確保安全運行第39頁，共45頁，2022年，5月20日，8點9分，星期四加強管道保護，確保安全運行 由于管道埋深不足或回填及護坡堡坎質(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，這些因素嚴重制約管道開挖及回填質(zhì)量。 因此，為了保證管道敷設(shè)質(zhì)量和安全運行，必須重視管道的保護，避免因堡坎跨塌、埋深淺導致破