顏永成，黎明，劉子瑞

（1.中國(guó)石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力有限公司成都?jí)嚎s機(jī)分公司，四川成都610100)

(2.西華大學(xué)，四川成都610039)

(3.中國(guó)石油西南油氣田公司華油公司龍泉驛華油興能天然氣有限公司，四川成都 610100）

1 引言

隨著油氣工業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)天然氣壓縮機(jī)的排氣壓力越來(lái)越高，除了對(duì)壓縮機(jī)的主機(jī)部件有較高的質(zhì)量要求外，對(duì)工藝管線的強(qiáng)度、韌性和焊接性提出了愈來(lái)愈高的要求[1]。往復(fù)活塞式壓縮機(jī)式最常用的容積式壓縮機(jī)，具有技術(shù)成熟、壓力范圍廣、熱效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、排氣量調(diào)節(jié)范圍大、材料要求不高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油和化工等領(lǐng)域的各類(lèi)氣體壓縮機(jī)場(chǎng)合[2-4]。焊后熱處理能松弛焊接殘余應(yīng)力；穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，減少畸變；改善母材、焊接接頭的性能；提高抗應(yīng)力腐蝕的能力；進(jìn)一步釋放焊縫金屬中的有害氣體，尤其是氫，防止延遲裂紋的發(fā)生。

2 焊后熱處理形貌觀察分析

在巡檢中發(fā)現(xiàn)，部分管線焊后熱處理的形貌如圖1所示，熱處理部位出現(xiàn)顏色發(fā)藍(lán)、發(fā)黑、脫層現(xiàn)象。

圖1 管線焊后熱處理后的形貌

3 原因分析

3.1 現(xiàn)場(chǎng)管線取樣

從機(jī)組工藝管線上截取一段Ф114×9管材分為三組，原始態(tài)管材（編號(hào)為1#）、熱處理態(tài)管材（編號(hào)2#）、熱處理態(tài)焊接接頭（編號(hào)3#），對(duì)三個(gè)編號(hào)的試樣進(jìn)行拉伸、沖擊、硬度試驗(yàn)，試樣取樣位置如圖2、圖3、圖4所示。

圖2 編號(hào)1# 原始態(tài)管材

圖3 編號(hào)2# 熱處理后的管材

圖4 編號(hào)3# 熱處理后的焊接接頭

3.2 力學(xué)性能

對(duì)編號(hào)為1#、2#、3#的按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工并進(jìn)行綜合力學(xué)性能檢測(cè)，其結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，3#試樣的沖擊功低于2#樣，2#樣沖擊功低于1#樣，只有1#的綜合力學(xué)性能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 力學(xué)性能

3.3 化學(xué)成分分析

1#試樣、2#試樣的化學(xué)成分結(jié)果如表2所示。1#試樣20鋼管材化學(xué)成分在GB/T 6479規(guī)定范圍內(nèi)，說(shuō)明母材成分滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。2#試樣的C含量低于標(biāo)準(zhǔn)要求，原因可能是由于在熱處理過(guò)程中，溫度超過(guò)工藝要求，C原子擴(kuò)散而導(dǎo)致的。

表2 化學(xué)成分

3.4 金相組織

依據(jù)GB/T 13298-2015《金屬顯微組織檢驗(yàn)方法》，采用OLYMPUS GX-71F倒置金相顯微鏡，浸蝕液為4%硝酸酒精溶液，倍數(shù)為100x，對(duì)20鋼管材及焊接接頭的金相組織進(jìn)行觀察，其組織如圖5所示,，組織均為鐵素體和珠光體。圖5（b）、5(c)、5(d)熱處理態(tài)的 20管材及焊接接頭的晶粒尺寸均比圖5(a)原始態(tài)晶粒尺寸大的多，進(jìn)一步確定由于接頭相變溫度以上，導(dǎo)致組織轉(zhuǎn)變，且在組織轉(zhuǎn)變溫度長(zhǎng)期停留，導(dǎo)致晶粒粗化，從而造成力學(xué)性能降低。

圖5 金相組織

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)成分、金相組織的觀察與分析及對(duì)綜合力學(xué)性能的測(cè)試，未經(jīng)過(guò)熱處理的原始母材的成分、組織、性能均滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）通過(guò)對(duì)成分、金相組織的觀察與分析及對(duì)綜合力學(xué)性能的測(cè)試，經(jīng)熱處理后的管材發(fā)生了C遷移，C含量降低，晶粒粗化，綜合力學(xué)性能不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，經(jīng)過(guò)熱處理后的焊接接頭，晶粒粗化，綜合力學(xué)性能不滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）造成焊接接頭綜合力學(xué)性能低于標(biāo)準(zhǔn)要求的可能有：使用熱電偶的損壞，使用過(guò)程中溫度顯示異常，顯示溫度很低，而實(shí)際溫度很高，管線熱處理部位溫度高異常；或保溫棉包扎時(shí)，將熱電偶接線端包裹在保溫綿中，熱電偶在使用過(guò)程中被損壞，造成顯示溫度異常，管線熱處理部位溫度異常；或加熱的熱電偶未被放置于工件本體上，管線熱處理部位溫度異常。

5 措施

（1）對(duì)焊后熱處理設(shè)備、熱電偶、溫控儀等影響溫度高低及顯示的零部件進(jìn)行檢查并校檢，安裝完成后進(jìn)一步核實(shí)是否有效運(yùn)行。

（2）對(duì)管線焊后熱處理相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，確保按照工藝及規(guī)范正確操作設(shè)備。

（3）對(duì)處理后管線進(jìn)行成分分析、性能檢測(cè)、組織觀察及分析、外觀比對(duì)，確保接頭的工藝性能和使用性能。