小接点蕴藏大技艺路——CPECC攻克新兴管材焊接技术难题历程回顾

陈艳 缪博艺 李星 魏伟

随着全球开发高含硫、高腐蚀性复杂气体介质天然气能源步伐的加快，以抗硫碳钢管为基管、以N08825镍基合金为内覆层，集合金层的耐腐蚀性能与基管的机械性能于一体的N08825双金属复合管材作为新兴耐腐蚀材料正逐步推广。经过一年多的努力，中国石油工程建设公司（CPECC）技术研发项目组全面掌握了该新兴材料的焊接施工核心技术，开创了国内技术研发之先河。

放眼未来

整合资源优势为研发助力

土库曼300亿立方米／年商品气建设项目是中国最大的海外天然气产能合作项目，将与同期规划的中亚天然气管道南线（D线）连接。2018年建成后，每年向我国供应天然气250亿立方米。CPECC承担该项目中两座产能150亿立方米／年天然气处理厂和自备电站工程的EPC总承包建设。

土库曼斯坦加尔金内什气田属于高产量、高温、高压、高含硫、高二氧化碳、高矿化度的“六高”酸性天然气田，气体介质的腐蚀性非常高，NC8825双金属复合管材将首次大规模应用于该气田项目内部的集输系统、处理厂各主体装置、静设备、非标设备管道等。如果N08825双金属复合管材的施工运用和技术实施不到位，安全运行|生能也将大打折扣，成为项目的重大风险。

虽已在国外广泛采用，但N08825复合管材技术尚属保密，也没有在340余公里工程大规模应用的先例。而国内在N08825复合管材方面还处于工程化应用初始阶段，也没有成熟的焊接工艺及施工经验可供借鉴。

在这样艰难的情况下，CPECC着眼于未来，勇于迎接天然气领域的新挑战，在2012年就成立了以土库曼斯坦分公司为牵头单位的专项技术研发项目组。为解决关键技术难题、确保国家能源保障的战略项目安全有序建设，2013年5月研发项目组联合一、七建设公司和中国石油工程技术研究院等单位，对N08825复合管材焊接性能分析、焊接材料选择、焊接方法设计、焊接接头性能测试方法及质量控制方法等方面开展技术攻关。

CPECC项目技术研发组充分利用内部一、七建设公司自有基地，建立起了焊接及检测实践操作和培训基地，还特别选派裴先峰等全国技术能手、全国一流焊工参与N08825复合管材焊接研究和实验。

对于首次参与这种新材料的焊接攻关，裴先峰激动地说：“这对我来说也是学习锻炼的一个过程，我很想把这次研究攻关的技术亲自带到土库曼一线，亲眼见证并传授给大家。”

攻坚克难

三大创新突破焊接技术难题

在一年多的大量实验和研究过程中，项目技术研发组的专家针对N08825复合管材实施方案和技术试验成果以视频方式多次进行专项讨论评审。焊接实验中，多名焊接专家按照四种焊接方法、三种检测工艺反复探索，即时结合试验结果，不断对实施及执行方案更新完善。

在焊接工艺上，项目研究人员针对国内常规氩气置换焊接存在的不足和缺陷，采用钨极氩弧焊焊接。焊接过程中应用“鸭舌型”坡口焊接组对法，选用低热输入、无摆幅、多道次的焊接工艺，有效避免了N08825复合管焊接过程中铁元素稀释率过高以及焊接接口出现热裂纹和氧化等问题。同时，该焊接工艺也使采用传统焊接方式焊接的复合管一次合格率由不到70%提高到100%。

在焊接质量控制方面，研究人员反复试验，大胆创新，采用了X射线残余应力测试分析与超声波冲击调整应力相结合的综合技术，调整消除了焊接接头局部高应力集中区，形成高效、稳定、易控的残余应力测试与调整技术，解决了N08825复合管因焊接接头易产生较大残余应力问题，保证了管材整体应力的安全性能。

针对加尔金内什气田的腐蚀环境特点和防腐技术要求，研究人员还通过科学取样，对N08825复合管材及其焊缝的点蚀、晶间腐蚀等进行一系列耐腐蚀性能测试及分析，建立了科学的耐腐蚀性能评价方法。

科研攻关

搬开项目第一个“拦路虎”

近日，公司土库曼斯坦分公司技术研发项目组传来喜讯，在N08825复合管焊接工艺技术、残余应力测试与调整、管道耐腐蚀性能测试与评价分析等施工技术领域取得了突破，试验成功，得到专家认可，将有效解决焊接施工对管材耐腐蚀性能和稳定性的影响，为确保项目N08825复合管材安全平稳生产运行奠定基础。

“N08825复合材料的焊接技术是300-亿立方米／年商品气建设项目实施的四大难题之一，它的成功研究，为项目执行搬开了第一个‘拦路虎’。”该项目经理姚海盛胸有成竹地说，“同时，也是CPECC整体实力的再次体现”。

新兴管材施工技术的推广应用，将为公司在天然气处理工程建设领域赢得更大的市场空间。目前，研发组正在申报对N08825复合材料焊接工艺和质量控制的技术专利。这项技术有望在国内外高含硫、高腐蚀性天然气开发中大量应用。