输油管道的加工工艺流程及焊接工艺设计

1、专业课程设计(论文)标题：输油管道工艺流程及焊接工艺设计学生姓名：学院(系):材料科学与工程学院专业课：焊接讲师：完成时间：摘要输油管道主要由输油站和管道组成。管道的起点是输油站，通常称为第一站。在第一次战斗中收集之后，测量石油或原油，然后由第一站向下游管道供电。第一站一般配备储油罐、输油泵和油计量装置。如果油品因粘度高而需要加热，也要配备加热装置。输油泵提供动力，使石油产品沿着管道移动到终点或下一个输油站。一般来说，由于距离较远，油品在运输过程中能量损失明显，因此需要从多级输油站提供动力，直到油品输送到终点。终端输油站称为终端站，主要负责收集上游管道输送的物料，因此配备了储罐和计量系统。关键

2、词：石油管道，X80钢，半自动焊接技术。15/17下载文档可以编辑目录1摘要11.1输油管道概述11.2输油管道的分类11.2.1根据距离点11.2.2按油品分为11.2.3根据材料分21.3输油管道常用的焊接方法21.3.1手工电弧焊21.3.2钨极氩弧焊21.3.3半自动焊接31.3.4自动焊接31.4输油管道连接的分类和法兰41.5焊接材料的选择42过程描述62.1管道材料的选择62.2焊接方法的选择62.3槽形7的设计、制造和根部清理方法2.4焊接层和焊接顺序的设计82.4.1焊接层的选择82.4.2焊接顺序设计82.5焊后热处理工艺描述82.6焊接工艺参数的选择82.7焊接质量检验8

3、3摘要10参考文献115焊接工艺卡121概述1.1输油管道概述输油管道(也称管道和管线)由油管及其附件组成，并根据工艺流程的需要配备相应的油泵机组，这些油泵机组被设计和安装成一个完整的管道系统，以完成装卸和输送油的任务。输油管道系统，即输送石油和石油产品的管道系统，主要由输油管道、输油站和其他辅助相关设备组成。它是石油储运行业的主要设备之一，也是原油和石油产品最重要的运输设备。与铁路和公路运输相比，管道运输具有运输能力大、气密性好、成本低、安全系数高等特点。输油管道的管道一般为钢管，通过焊接和法兰与长输管道连接，阀门用于开关控制和流量调节。输油管道主要包括等温输送、加热输送和顺序输送。管道腐蚀

4、及如何防止腐蚀是管道维护的重要环节之一。目前，输油管道已成为石油的主要运输工具之一，未来仍有相当大的发展潜力。1.2输油管道的分类1.2.1根据距离点1.企业内部的输油管道企业内部输油管道主要是指连接油田油井和计量站、联合站的集输管道，以及炼油厂、油库等管道。它们通常长度较短，并且不是独立的操作系统。2.长距离输油管道长距离输送原油或成品油的管道。输送距离可达数百或数千公里，单根管道的年输油能力从数百万吨到数千万吨不等，有的可达1亿吨，管径超过200毫米，目前最大的一根为1220毫米。它的起点和终点与油田、炼油厂和其他石油企业相连。它由输油站(包括首站、末站、中间泵站和加热站等)组成。)和管道

5、。后者包括主干管道、交叉管道原油管道主要指输送原油产品的管道，不同于成品油管道。目前在中国运营的主要原油管道是中俄原油管道和中亚原油管道。2.成品油管道成品油管道是成品油的长距离输送管道。目前，我国已有多条成品油管道在运行或建设中，主要包括兰州-成都-重庆成品油管道、兰州-郑州-长沙成品油管道和香港-枣成品油管道。1.2.3按材料1.碳钢管碳钢管广泛用于固定输油管道。根据制造方法，碳钢管可分为无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管可分为热轧和冷拔。一般来说，碳钢管是由沸腾的钢制成的。温度范围为0300，在低温下容易脆化。由优质碳钢制成的钢管的温度范围为-40450，x80钢的温度范围为-402.耐油软管

6、耐油胶管主要用于输油设施的临时装卸或管道卸载的运动部件。耐油胶管包括耐油布胶管、耐油螺旋胶管和输油钢丝编织胶管，均由丁腈橡胶制成。它分为三种不同的情况：压力、吸入和排出。正压传输应使用压力软管，负压传输应使用吸入软管，当可能出现正压和负压时，应使用排气软管。1.3输油管道常用的焊接方法1.3.1手工电弧焊手工电弧焊是一种用手工操作的焊条进行焊接的电弧焊方法。1.手工电弧焊具有以下优点：(1)工艺灵活：适用于各种结构形状和位置的焊接，不需要高精度的焊接接头装置；适应性强：适用于焊接多种不同厚度的金属材料；通过工艺调整(如对称焊接等)很容易控制工件的变形，改善应力状态。)；与气焊和埋弧焊相比，金相

7、组织更细小，热影响区更小。设备简单，操作维护方便，可在车间和不同的施工作业环境中焊接。2.手工电弧焊的缺点：生产效率低，劳动强度大，对焊工操作技术要求高。3.手工电弧焊可焊件的厚度在1.5毫米以上，适用于碳钢、低合金钢和不锈钢钢、耐热钢、低温钢、铜及铜合金材料的焊接，铸铁的补焊及各种材料的堆焊。1.3.2钨极氩弧焊钨极氩弧焊，通常称为钨极氩弧焊，是一种在非自耗电极和工件之间产生热量的电弧焊方法。电极棒、熔池、电弧和工件附近的加热区域都通过气体状态与大气隔离。这种保护是由气体或混合气流提供的，必须提供充分的保护，因为即使混入少量空气也会污染焊缝。钨极氩弧焊是以钨棒为电极，氩气为保护气体的焊接方法

8、，其方法组成如图所示。在焊接过程中，氩气不断从焊枪的喷嘴喷出，在电弧周围形成保护层，隔绝空气，防止钨电极、熔池和邻近热影响区氧化，从而获得高质量的焊缝。在焊接过程中，可根据工件的具体要求添加或不添加填充丝。这种焊接方法有以下优点和缺点，因为电弧在氩气中燃烧：1)氩气具有良好的保护效果，能有效隔离周围空气；它既不与金属发生化学反应，也不溶于金属，这使得焊接过程中的冶金反应简单且易于控制，从而为获得高质量的焊接提供了良好的条件。2)钨极电弧非常稳定，即使在很小的电流(10A)下也能稳定燃烧，特别适合焊接薄板材料。3)热源和填充线可以单独控制，因此热输入易于调节。因此，这种焊接方法可用于全方位焊接，

9、也是实现单面焊的理想方法6)钨电极载流能力差。过大的电流将导致钨电极熔化和蒸发，其颗粒可能进入熔池并导致钨截留。因此，焊接速度低，焊接深度浅，生产率低。7)氩气价格昂贵，沉积速率低，氩弧焊机复杂。与其他焊接方法(如焊条电弧焊、埋弧焊和CO2气体保护焊)相比，生产成本更高。8)氩气电弧受气流影响很大，很难在室外工作。1.3.3半自动焊接通常指手工电弧焊用送丝机，即用焊丝焊接。焊丝的进给依赖于自动输送，但是焊枪用手沿着焊缝移动。普通的金属焊条惰性气体保护焊、金属焊条惰性气体保护焊和二氧化碳气体保护焊都是半自动焊接。1.3.4全自动焊接自动化是指机械设备的自动控制、自动调整、检测和处理，以及按照规定

10、的程序或指令自动运行的技术措施。其目的是增加产量，提高质量，降低成本和劳动强度，确保生产安全。自动化程度已经成为衡量现代国家科学、技术和经济发展水平的重要标志之一。现代自动化技术主要依靠计算机控制技术。焊接生产自动化是焊接结构生产技术的发展方向。现代焊接自动化技术将发展基于高性能微机波控焊接电源的智能焊接设备，发展基于现有焊接机器人的柔性焊接工作站和焊接生产线，最终实现CIMS焊接计算机集成制造系统。微机自动化控制技术在焊接设备中的开发和应用，如数控焊接电源、智能焊机、自动专用焊机和柔性焊接机器人工作站。微机控制系统在各种自动焊接和切割设备中的作用不仅是控制各种焊接参数，还能自动协调成套焊接设

11、备各部件的动作，实现无人操作，即实现焊接生产的数控化、自动化和智能化。微机控制焊接电源已成为自动化专用焊机的主体和智能焊接设备的基础。如微机控制的晶闸管弧焊电源、晶体管弧焊电源、逆变弧焊电源、多功能弧焊电源、脉冲弧焊电源等。微机控制的IGBT逆变焊接电源是实现智能控制的理想设备1.4输油管道连接的分类和法兰输油管道必须以某种方式连接起来，形成一个完整的系统。管道连接有三种类型：螺纹连接、焊接连接和法兰连接。低压小管径管道可以用螺纹连接，方便简单。然而，由于大多数主要输油管道通常管径较大，因此经常使用焊接和法兰。DN大于或等于50的管道基本采用焊接连接。通常，不需要拆卸的直管或弯路上的零件可以通

12、过焊接连接。法兰连接用于管道、阀门或其他设备的连接处，以及需要拆除管道的地方，但法兰连接不严密。因此，为了确保法兰连接的紧密性，在法兰的两侧需要相对软的法兰垫圈来辅助，从而使用辅助法兰垫圈可以使法兰连接更紧密。1.5焊接材料的选择焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂和保护气体。1.焊条：目前，石油管道焊接主要采用全位置向下焊条和传统的低氢焊条，其实施标准有GB/T5117-1995、GB/T5118-1995、AWSA5.1-91和AWS5.5-96。全位置向下焊条分为两类：一类是高纤维素型，具有良好的焊接工艺性能；另一类是铁粉低氢向下焊条，凝固速度快，流动性和铁水润湿性好，全位置焊接时不易滴落。焊接

13、后，焊缝金属具有良好的韧性和抗裂性，适用于各层的向下焊接。2.焊丝：钨实心焊丝主要分为两类，一类用于埋弧焊，另一类用于MIG焊。埋弧焊用实芯焊丝符合GB/T5293-1999，包括低锰焊丝如H08A，中锰焊丝如H08MnA和H10MnSi，管线钢焊接用高锰焊丝如H08Mn2Si和H08Mn2SiA。活性气体保护焊用实心焊丝执行标准为GB/T14947-1994和GB/T8110-1995。焊接强度等级较高的钢材时，应选用含钼焊丝和国产H10钼丝。近年来，随着输油管道向高强度、大直径、厚壁方向发展，传统的手工焊接方法逐渐被点焊和自动焊接所取代，其中半自动焊接发展最为迅速，与之配套的药芯焊丝发展迅

14、速。药芯焊丝沉积速度快，焊接生产效率高。与实芯焊丝相比，电弧柔和，飞溅小，焊接工艺性能好，熔深大，成形美观，综合成本低。3.保护气体：CO2气体保护焊和氧化混合气体保护焊主要用于输油管道的自动焊接，即使用CO2、CO2氩气或CO2氩气O2作为气体。4.焊剂：选择焊剂时，主要考虑焊剂的类型、焊剂与焊丝的匹配特性、焊剂的冶金性能和工艺性能。此外，还应考虑焊剂的粒度、含水量、机械夹杂物以及硫和磷含量。考虑到焊缝金属的人性化，应选择高碱度焊剂。然而，应该注意的是，当碱度超过某个临界值时，如果碱度再次增加，焊缝的韧性将降低。2过程描述2.1管道材料的选择随着石油和天然气工业的发展，对管线钢的需求越来越大

15、。高性能管线钢以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征，具有高强度、高韧性、低包辛格效应和良好的可焊性等特点。屈强比的提高意味着材料的星形符号和变形强化指数相对降低，影响管线安全。因此，用户在管道选择中严格限制屈强比的范围。目前，国内外对该指标的要求很高。例如，美国石油学会规范5L要求X60、X65、X70和X80钢级膨胀管的屈强比0.93。然而，在实际生产中，高屈强比问题在高等级管线钢中普遍存在，尤其是在薄管线钢中，这对管线钢管的安全性能提出了挑战。长输石油管线钢的化学成分见表2-1。表2-1 X80管线钢的化学成分C%Si%Mn%Ca%Mo%N%Ni%S%0.060.181.790.280.220.0040.0980.0013P%Ti%Nb%V%铜%(铌钛钒)%脉冲编码调制Fe%0.0150.0130.0790.0230.220.1150.18972.2焊接方法的选择根据焊管接口形式选择合适的焊接方法，如图2-1所示。图2-1输油管道接口X80管线钢的焊接方法是半自动的。由于药芯焊丝半自动焊接技术具有良好的焊接特性，这种焊接方法已广泛应用于输油管道现场施工中的管道施工中。大部分采