遼陽石化焦化爐改造項目鉻鉬鋼焊接工藝選擇及質(zhì)量控制

崔印生（遼陽石油化纖工程建設(shè)監(jiān)理有限公司， 遼寧 遼陽 111003）

遼陽石化焦化爐改造項目鉻鉬鋼焊接工藝選擇及質(zhì)量控制

崔印生（遼陽石油化纖工程建設(shè)監(jiān)理有限公司， 遼寧 遼陽 111003）

煉油化工裝置鉻鉬鋼的焊接是經(jīng)常遇到的，這也是工藝安裝的核心環(huán)節(jié)，對裝置的運行質(zhì)量起決定性作用的，通過對遼陽石化焦化爐改造項目的焊接工藝制定及總結(jié)，對今后類似裝置的工藝焊接具有重要的參考價值。

焊接；無損檢測；熱處理

中石油遼陽石化分公司延遲焦化裝置F4101B和F4101C爐子改造施工的爐體形式為單輻射室箱式爐，其中加熱爐F4101B總重109.205噸（包括襯里）。爐體外廓尺寸為長度14.65米×寬度6.255米×高度50米，煙囪高23.506米（頂標(biāo)高為50m，底標(biāo)高為26.494m），爐子分為單輻射室、對流室、空氣預(yù)熱器部分和煙囪，共四大部分組成。

此次F4101B改造施工的主要工程量如下：

爐管改造分輻射室爐管、對流室爐管兩部分，其中輻射段爐管（規(guī)格為Φ127×10，材質(zhì)為P9）更換26根及相關(guān)聯(lián)的急轉(zhuǎn)彎頭26個（180°-Φ127×12-250，材質(zhì)為Cr9Mo）。對流室急彎彎頭52個（180°-Φ127×10-250Cr5Mo）全部更換。

F4101C改造施工的主要工程量如下：

爐管改造分輻射室爐管、對流室爐管兩部分，其中輻射段爐管（規(guī)格為Φ127×10，材質(zhì)為P9）更換26根及相關(guān)聯(lián)的急轉(zhuǎn)彎頭26個（180°-Φ127×12-250，材質(zhì)為Cr9Mo）。對流室爐管50根（Φ127×8Cr5Mo的2根和Φ89×8Cr5Mo的48根）及相應(yīng)的急轉(zhuǎn)彎頭109個（180°-Φ127×10-250，材質(zhì)為Cr5Mo的45個；180°-Φ89×8-178；90°-Φ127×10-125，材質(zhì)為Cr5Mo的4個）全部更換。

1　焊接方案的編制及審核

（1）焊接工藝確定 針對焦化爐改造所用鉻鉬鋼材料，主要是Cr9Mo180°-Φ127×12，以及Cr5Mo90°-Φ127×10，根據(jù)所用材料進(jìn)行焊接工藝選擇。首先制定焊接工藝卡，選擇氬弧焊加手工電弧焊，選用H1Cr5Mo（TGS-5CM）焊絲，采用V形坡口，坡口去除毛刺及氧化物，坡口兩側(cè)（包括管內(nèi)壁）20mm范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤。其次，焊前對焊件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱范圍為坡口中心兩側(cè)各不小于壁厚的5倍，且不小于100mm，預(yù)熱250～300℃，層間溫度≥250℃。再有，焊前對坡口按JB4730進(jìn)行100%PT檢驗，Ⅱ級合格，焊縫內(nèi)部充氬保護(hù)，焊后熱處理760℃×2h，熱處理后對焊縫進(jìn)行硬度檢驗。經(jīng)過實際焊接及無損檢測結(jié)果確認(rèn)此焊接工藝可行。

（2）焊接工藝方案的編制及審核 按焊接工藝評定的要求，施工現(xiàn)場應(yīng)具有符合焊接材料保管要求的儲存場所和烘干、保溫設(shè)施。施焊現(xiàn)場宜設(shè)焊接工作棚，以防止風(fēng)、雨對焊接質(zhì)量的影響。爐管兩端應(yīng)采取措施進(jìn)行封閉。爐管回裝前，爐管進(jìn)行矯直，彎曲度不大于1/1000，且整根爐管長度不超過6m時，全長彎曲度不應(yīng)大于4mm；超過6m時全長彎曲度不應(yīng)大于8mm。焊在180°急彎彎管或焊接回彎頭上的兩根爐管的兩端應(yīng)齊平，長短相差不應(yīng)大于2mm。爐管組對時，作為焊縫組成部分的定位焊縫，應(yīng)符合下列規(guī)定：

①定位焊的焊接工藝與正式焊的焊接工藝相同；②定位焊縫的長度宜為10～20mm，高度為2～4mm；③嚴(yán)禁強力組對定位焊接；④定位焊縫應(yīng)沿管周均勻分布。正式焊接時，起焊點應(yīng)在兩定位焊縫之間；⑤定位焊縫應(yīng)焊透且無焊瘤等焊接缺陷，發(fā)現(xiàn)裂紋等焊接缺陷時必須清除后重焊；⑥為確保底層焊道成形好，減少應(yīng)力集中，定位焊縫的兩端應(yīng)為緩坡狀，否則應(yīng)進(jìn)行打磨修整。

當(dāng)焊接環(huán)境出現(xiàn)下列情況之一時，如無有效的防護(hù)措施則嚴(yán)禁施焊：①手工電弧焊風(fēng)速大于或等于8m/s，氬弧焊時風(fēng)速大于2m/s；②相對濕度大于90%；③下雨環(huán)境；

焊條藥皮不得有脫落和裂紋等缺陷，使用前應(yīng)按出廠說明書的規(guī)定進(jìn)行烘干。烘干后放在保溫筒內(nèi)的焊條不得超過4h，否則應(yīng)按原烘干規(guī)定重新干操，重復(fù)烘干次數(shù)不得超過三次。

焊絲使用前必須清除銹斑和油污，直到露出金屬光澤為止。

爐管組對前必須仔細(xì)清除坡口表面及坡口邊緣內(nèi)、外側(cè)不小于20mm范圍內(nèi)的油、漆、垢、銹和毛刺.對鎳鉻奧氏體鋼爐管坡口的清理和修整應(yīng)使用專用不銹鋼絲刷或剛玉砂輪

爐管組對應(yīng)符合下列規(guī)定：①爐管組對時，應(yīng)做到內(nèi)口平齊，對口內(nèi)壁錯邊量不應(yīng)大于1mm。 ②定位焊用的焊接材料應(yīng)與正式焊接時所用的材料相同.并應(yīng)執(zhí)行相同的焊接工藝。定位焊應(yīng)認(rèn)真檢查，如有未焊透、裂紋等缺陷，應(yīng)予清除，并重新進(jìn)行焊接。③爐管焊接的引弧必須在坡口內(nèi)進(jìn)行，嚴(yán)禁在焊件表面引弧。④爐管對接焊縫采用氬弧焊打底，并在管內(nèi)充氬氣保護(hù)。氬氣純度應(yīng)在99.9 %以上。⑤焊前預(yù)熱時的加熱范圍，應(yīng)以對口中心線為基準(zhǔn)，每側(cè)不小于80mm。焊后熱處理加熱范圍，每側(cè)不應(yīng)小于爐管壁厚的六倍。⑥爐管焊接工藝參數(shù)見焊接工藝卡。

焊后檢查及驗收：

①焊縫外觀檢查 a）焊縫表面不得有裂紋、氣孔、夾渣和弧坑等缺陷，藥皮及飛濺在焊后應(yīng)及時清除。 b）對接焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊的連續(xù)長度不得大于100mm，焊縫兩側(cè)咬邊總長不得超過該焊縫長度的10%。c）焊縫不得存在低于母材表面的凹陷，焊縫的凹陷按咬邊標(biāo)準(zhǔn)處理。②焊縫內(nèi)在質(zhì)量檢查 每條焊縫100%進(jìn)行RT檢驗，按JB4730-94Ⅱ級合格。③不合格的爐管焊縫必須按如下規(guī)定返修：a）焊縫在返修前應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量分析，待找出原因并制訂出切實可行的返修方案后，方可進(jìn)行返修；b）合金鋼爐管的同一部位焊縫返修次數(shù)不應(yīng)超過兩次。最后一次返修方案應(yīng)經(jīng)施工單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。④爐管焊縫的外觀檢查應(yīng)在無損檢測之前進(jìn)行，焊縫表面質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計文件的規(guī)定。檢查不合格的焊縫不得進(jìn)行其它項目的檢驗。⑤爐管焊縫的無損檢測應(yīng)在耐壓試驗之前按設(shè)計文件的規(guī)定進(jìn)行。焊縫無損檢測部位應(yīng)做好標(biāo)記和記錄。⑥爐管熱處理工藝見熱處理工藝卡，爐管焊接接頭經(jīng)熱處理后應(yīng)測試硬度。并做好標(biāo)記和記錄，其焊縫和熱影響區(qū)的硬度值應(yīng)小于母材的125% ，如硬度值超過此值時，必須重新進(jìn)行熱處理。熱處理后進(jìn)行返修的焊縫，檢驗合格后必須重新進(jìn)行熱處理。

（3）爐管壓力試驗檢查 ①試驗用壓力表應(yīng)經(jīng)校驗合格，精度不低于1.5級，表的刻度值為最大被測壓力的1.5～2倍，壓力表不少于兩塊。②爐管的強度試驗壓力為設(shè)計壓力的1.25倍。

（4）工藝焊接方案審核 經(jīng)過技術(shù)人員及相關(guān)管理部門審核簽認(rèn)，決定此焊接工藝方案可行，項目工藝焊接按此方案執(zhí)行。

2　實際焊接過程

在工藝焊接過程中首先對工藝焊接人員進(jìn)行考試，經(jīng)過考試合格者方可進(jìn)行工藝焊接，并在遼陽石化質(zhì)量監(jiān)理站及項目監(jiān)理部備案。同時，監(jiān)理及施工技術(shù)人員嚴(yán)格按技術(shù)方案執(zhí)行，每天對焊接作業(yè)進(jìn)行檢查，每道焊口組對焊前預(yù)熱及焊后熱處理均留有影像記錄，另外，焊后24小時后方可進(jìn)行無損檢測，對每天的無損檢測進(jìn)行跟蹤，不合格的焊口及時返修處理，實際一次焊接合格率達(dá)到98.7%。焊接過程中僅發(fā)生一次返修三次的焊口。

同時，熱處理工序也嚴(yán)格按方案進(jìn)行，熱處理后進(jìn)行硬度檢測，均達(dá)到一次合格。

另外，焊接及熱處理工序完成后進(jìn)行水壓試驗檢查，均一次性通過驗收。

3　存在問題及處理

焊接過程中延遲焦化F4101C爐CDLDB-44#焊口返修超次，超標(biāo)缺陷為氣孔，經(jīng)過技術(shù)人員反復(fù)研究認(rèn)為是爐管經(jīng)過長期使用，氫含量超標(biāo)，需要進(jìn)行消氫處理，最后制定消氫方案，用氣火焰1000℃左右加熱10分鐘，再進(jìn)行焊接處理，最后經(jīng)過無損檢測合格。

4　結(jié)語

遼陽石化焦化爐工藝檢修，改造很成功，一次投產(chǎn)生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，這種檢修焊接在很多裝置都會經(jīng)常遇到，焊接工藝及遇到的問題均有一定的參考價值。

［1］SH3520-2004，石油化工工程鉻鉬耐熱鋼管道焊接規(guī)程［M］.

［2］SH3085-1997，石油化工管式爐碳鋼和鉻鉬鋼爐管焊接技術(shù)條件［M］.

［3］GB50236-2011，現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范（含條文說明）［M］.

［4］JB3223-1996-T，焊接材料質(zhì)量管理規(guī)程［M］.

崔印生（1967- ），男，1989年7月畢業(yè)于遼寧阜新礦業(yè)學(xué)院機械制造專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，總工程師，高級工程師，遼陽石化分公司安裝專家，主要從事工程設(shè)備工藝安裝及管理方面研究。