石油天然气管道焊接工艺评定标准对比

石油天然气管道焊接工艺评定标准对比

1焊接工艺评定目前，石油-天然气管道的焊接技术评估标准依据通常包括美国标准和欧洲标准，以及与上述外国标准对应且相等的国家标准和基准。焊接工艺评定的国外标准有:ASMEⅨ《锅炉及压力容器规范Ⅸ-焊接和钎焊评定》,API1104《管道及其相关设施的焊接》,DINEN288《金属材料的焊接工艺规程和认证》。焊接工艺评定的国内标准有:GB50236《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》,JB4708《钢制压力容器焊接工艺评定》,SY/T0452《石油天然气金属管道焊接工艺评定》和SY/T4103《钢质管道焊接及验收》。由于上述标准在我国石油天然气金属管道焊接工艺评定中一同应用,受法律、经验、顾客和监检等多方面因素的影响,使得关于焊接工艺评定应遵循的标准、国家标准与行业标准之间的关系,以及行业标准与行业标准之间的关系等问题一直有争议。2国外标准的差异和特点分析2.1规范材料的使用ASMEⅨ规定了2种可以使用的焊接工艺规程,即经过评定的焊接工艺规程(WPS)和使用AWS标准焊接工艺规程(SWPS)。ASMEⅨ的适用范围为根据ASME锅炉及压力容器规范及ASMEB31压力管道规范进行焊接或钎焊时所采用的工艺评定,所针对的材料是ASMEⅡ标准中规定的材料,以及ASME/ANSIB31和ASME规范案例选编所许用的材料等。API1104规定使用的焊接工艺规程(WPS)必须是经过评定的。API1104的适用范围为使用碳钢钢管、低合金钢钢管及管件输送原油、成品油、天然气、二氧化碳和氮气等介质的长输管道、压力站管网和泵站管网的安装焊接的工艺评定,所针对的材料是API5L管线钢和适用的ASTM标准材料,也适用于未按上述规范制造,但化学成分和力学性能满足上述规定的其它材料。DINEN288规定了5种可以使用的焊接工艺规程:经过评定的焊接工艺规程(WPS),使用许可焊接材料认证的焊接工艺规程,使用以往经验认证的焊接工艺规程,使用标准的焊接工艺规程(SWPS)和使用生产前产品试件认证的焊接工艺规程。DINEN288的适用范围为熔化焊,所针对的材料主要为德国、法国、芬兰、瑞典、意大利、奥地利等欧洲国家的材料,以及化学成分、力学性能和焊接性满足其材料分组规则的材料。2.2试件与焊件间的厚度认可标准焊接工艺评定规则见表1。表1简单列出了三个标准对于焊接工艺评定规则的规定。ASMEⅨ和DINEN288都规定了焊接工艺评定的重要变素、附加重要变素和非重要变素,都按化学成分、力学性能和焊接性的分类原则对材料进行了分组,规定了试件厚度与焊件厚度的认可关系等。但这两个标准对于重要变素、材料分类以及试件与焊件间的厚度认可等方面的具体规定有所不同。API1104只规定了焊接工艺评定的基本要素和非基本要素,对材料分组、试件与焊件间的厚度认可等方面的规定也相对比较简单,但将焊接位置的变化和坡口形式的重大改变作为焊接工艺评定的基本要素。这是由于长输管道和压力站、泵站管网的材料为管线钢和管件钢,焊接施工主要为野外环境固定管对接,材料简单,焊件形式单一,施工环境却较为恶劣,故不需要考虑其它的材料类型和焊件形式,而要更多地注意野外焊接施工的适用性。2.3增设了试验准则和验证准则表2列出了三个标准对于焊接工艺评定试件检验方面的规定。其中DINEN288要求试件的外观和无损检验合格,而ASMEⅨ和API1104对此不做要求。在破坏性检验的试验内容、试样数量等方面DINEN288比ASMEⅨ增加了宏观金相和硬度试验的要求,API1104则在拉伸试样形式、弯曲试验弯芯直径以及试样数量等方面有不同的规定,且不要求冲击韧性。在API1104标准的附录A中列出了环焊缝的附加验收规定,即分别从环焊缝的0点、3点和6点位置截取试样,进行焊缝和热影响区的CTOD试验,利用断裂力学分析和合于使用准则来提供验收依据。相对于其它的焊接工艺评定试验,这种验收准则可以允许更宽松的缺欠尺寸存在。考虑到CTOD试验的复杂性和高成本,陆上长输管道建设者往往要求补充低温冲击韧性试验、宏观金相检验和硬度试验,而不进行CTOD试验。而在海洋长输管道的建设中则一般采用CTOD试验来认可焊接工艺。从上述对比可以看出,ASMEⅨ和DINEN288涵盖的内容更多,适用范围更广,而API1104对于长输管道的针对性更强。3等效和等同的产品标准由于我国锅炉、压力容器以及长输管道的设计标准都较早引用了美国标准,因此,相关的焊接工艺评定标准也大多是等同或等效采用了美国标准。如GB50236和行业标准JB4708、SY/T0452在技术内容上都等效采用了ASMEⅨ,而SY/T4103则是等效采用了API1104。DINEN288目前主要用在海洋管道建设中,国内还没有等效或等同采用的标准。目前,随着欧盟等国经济实力和政治影响力的不断增强,欧洲国家的一些标准已经逐渐上升成为国际标准,并成为国际贸易争端仲裁的依据。我国在2002年就已成为WTO成员,因此,加快我国国家、行业标准与欧洲以及国际标准体系的接轨是当今所面临的任务。4不同国家标准和特点分析4.1管道焊接的工艺评定GB50236适用于工程建设施工现场设备和工业金属管道的焊接,不适用于施工现场组焊的锅炉、压力容器的焊接,不适合钎焊的焊接,所针对的材料是碳素钢、合金钢、铝及铝合金、铜及铜合金、工业纯钛、镍及镍合金等。JB4708适用于锅炉、压力容器和压力管道焊接的工艺评定,所针对的材料是碳素钢、合金钢、铝及铝合金、钛及钛合金等。SY/T0452适用于石油天然气工程建设中的金属管道焊接的工艺的评定,所针对的材料是碳素钢、合金钢、铝及铝合金、铜及铜合金等。SY/T4103标准适用于使用碳钢钢管、低合金钢钢管及管件输送原油、成品油及气体燃料等介质的长输管道、压力站管网和泵站管网的安装焊接的工艺评定,以及使用碳钢钢管、低合金钢钢管及管件输送原油、成品油及气体燃料等介质的其它集输和分输管网的安装焊接的工艺的评定,所针对的材料是流体、天然气等输送管道用钢管。可以看出,GB50236、JB4708、SY/T0452和SY/T4103四个标准的适用范围各有侧重,使用的材料因适用范围的不同也各有侧重。4.2《刑法第二百八十四条第二关于专业能力的规定,我国选用了1.试件厚度与焊件厚度替代关系见表3。在评定规则上,GB50236、JB4708和SY/T0452三个国内标准基本上遵循了ASMEⅨ的原则。根据适用范围的不同,GB50236和SY/T0452将焊接方法限定为熔化焊,JB4708则限定为熔化焊、电渣焊和堆焊。SY/T4103则遵循了API1104的规则,根据适用范围将焊接方法限定为熔化焊。GB50236、JB4708和SY/T0452与ASMEⅨ差别较大的地方在于试件厚度与焊件厚度替代关系的规定,如表3所示。这是考虑了标准的针对性,以及我国材料特点等原因。4.3及其他同条款的适用条件GB50236、JB4708和SY/T0452三个标准对试件的检验基本上遵循ASMEⅨ的要求,但都增加了外观和无损检验合格的要求,其中JB4708允许避开缺欠制取试样,GB50236和SY/T0452没有进行规定。另外,SY/T0452还增加了断口检验的要求。然而它们的适用范围都不如ASMEⅨ广泛。SY/T4103对试件的检验基本遵循API1104的要求。在长输管道建设过程中,线路工程用材料的材质和管径大多是固定的,只是根据地区等级的不同来变化壁厚,因此一般按照SY/T4103标准来进行焊接工艺评定,并根据建设者的要求补加低温冲击韧性试验或CTOD试验,以及硬度试验、宏观金相试验和抗HIC试验等。压力站、泵站管网用材料的材质则较多(管线钢和管件钢),管径和壁厚也较复杂,为减少焊接工艺评定数量,一般按照ST/T0452或JB4708标准对材料按类别和组别进行划分,然后进行焊接工艺评定。5长输管道的标准化(1)针对ASMEⅨ、DINEN288和API1104标准的差异和特点,分析认为:ASMEⅨ和DINEN288标准的涵盖内容更多,适用范围更广,但API1104标准对长输管道针对性更强。(2)我国锅炉、压力容器以及长输管道的相关标准大多为等同或等效采用美国标准,但随着我国入世脚步的进程,加快国标、行标与欧洲标准和国际