高沸塔再沸器泄漏的檢測分析與修復

符海龍

（南通星球石墨股份有限公司，江蘇 如皋 226541）

1 用戶反饋描述

某公司承接制造的新疆XX項目高沸塔再沸器一臺設備，規(guī)格Φ1300×7010mm，材質S30408/16MnⅡ，管程設計壓力1.2MPa,工作壓力0.59MPa。該設備局部圖樣見圖1。

圖1 設備局部圖樣

該設備在現場整套裝置安裝完畢后，對該設備進行水壓試驗時，在前端管箱法蘭檢漏孔處出現泄漏現象，現場描述是：在管箱注水過程中，管箱法蘭檢漏孔就會出現滴滴答答的水往外泄漏。現場設備安裝后實物照，如圖2。管箱法蘭檢漏孔滲漏照見圖3。

圖2 現場設備安裝實物照

圖3 法蘭檢漏孔泄漏照

2 現場剖析

在施工現場，將該設備高沸塔再沸器的前端管箱打開，發(fā)現管箱分程隔板（材質S30403）端面變形彎曲且呈波浪式（見圖4），分程隔板與襯筒T接頭處存在肉眼可見裂紋（見圖5）。在對分程隔板與襯筒T型焊接接頭處進行打磨后，發(fā)現其斷面呈八字型空穴狀（見圖6）。實物現場查看管箱法蘭圓周襯筒，是由圓周方向拼接而成，現場可見管箱法蘭襯筒存在三條對接焊接接頭。

圖4 分程隔板變型彎曲照

圖5 分程隔板與襯筒T接頭處裂紋照

圖6 管箱分程隔板與襯筒T接頭處打磨后斷面照

3 檢測分析

（1）現場描述。在施工現場，與安裝公司人員咨詢和了解后知悉：在該臺設備進行壓力試驗前，整套系統(tǒng)包括此臺產品在內，為了清除系統(tǒng)管道和設備內的雜物和灰層，對其進行了一次性吹掃。吹掃壓縮空氣壓力是2.5MPa，吹掃方向是從前端管箱的下接管N1（見圖1）處進氣。由于管箱直徑Φ1300mm,而分程隔板板厚10mm，三側面采用固定焊接，一側插入在固定管板的間隔槽中，而設備管箱法蘭所有螺柱都處于緊固狀態(tài)中。由于該設備設計時在NI接管內未設置緩沖盲板，導致其分程隔板直接承受高壓空氣的沖擊，在整個吹掃過程中，分程隔板受到瞬時沖擊力的作用。

（2）原因分析。由上述現場描述可知，在整個吹掃過程中，分程隔板一直處于彈性變形的上下波動狀，從而產生了管箱分程隔板與襯筒一端焊接接頭處的裂紋。從此缺陷定義上來分析，屬于疲勞裂紋的范疇。（此情況在施工現場，與XX公司項目負責人交換意見時，得到了對方的認可）。固然疲勞裂紋的疲勞源就是管箱分程隔板與襯筒連接處的八字型空穴。唯一疑惑的是空穴的來源。在現場，對管箱分程隔板與管箱法蘭襯筒空穴處焊接接頭進行“清根”打磨，使其整個襯筒寬度方向“徹底暴露”，從現場實物可以看見，八字型空穴為襯筒寬度長度，也就是180mm的長度。因為分程隔板的前端與襯筒180mm寬度相連接，而在此處分程隔板與第四條襯筒對接接頭相重合。也即：襯筒圓周方向其實是由4塊板材拼接而成。然而，在此處卻又因為設備制作焊接人員圖“省事”或“馬虎”，走捷徑從而沒有焊接，將二者合二為一（如圖6所示八字型空穴處），固然導致了該處空穴的產生。

（3）原因追溯。從該設備法蘭的檢漏孔泄漏原因來看，主要原因是法蘭襯筒的第四條對接接頭未焊接，使得產生裂紋的機會大大提高。次要原因是吹掃時高壓壓縮空氣瞬時沖擊力太大，沖擊應力無法釋放，加上此時有薄弱環(huán)節(jié)（如圖6所示空穴處）的存在，前后因果關系也就明顯呈現。

（4）深層追溯。從該臺設備結構來分析，設備在制造時的制作工藝不當，是導致此臺設備泄漏的直接原因（包括類似的產品），該臺設備管箱法蘭內側襯筒，圓周方向其實是由4塊板材拼接而成，應出現四條襯筒對接接頭焊縫，實物現場只能看到三條焊縫，第四條焊縫與分程隔板相重合，也未嘗不可，關鍵是必須將此焊縫正常焊接打磨后再裝備分程隔板，然后再一并焊接成型。

（5）實物查驗。從現場管箱的分程隔板實物來看，是整體一大塊，不存在拼接焊縫。如圖7。

從圖7中可以看出，此種換熱器管箱分程隔板焊接，屬于典型的換熱器結構管箱分程隔板焊接，并不存在高深的制造技術和制造工藝。在制造過程中，如果先焊接圓周襯筒，必然導致分程隔板無法插進管箱?；蛘邔⒎殖谈舭宓膬蓚葴p去3mm的襯筒厚度，那么分程隔板與管箱筒體之間的間隙肯定就會≥3mm，從而給焊接工序帶來一定的難度。因為兩焊接金屬之間的間隙過大，導致焊接填充金屬量加大，焊接熱變形載荷同步加大。再者該管箱和管箱分程隔板均是不銹鋼S30408材質，在焊接過程中，如果焊縫層間溫度控制不佳，其后果就是分程隔板的焊接殘余應力無法釋放，導致管箱分程隔板變形或者彎曲。所以，國標《GB/T 151-2014》規(guī)定：碳素鋼、低合金鋼制管箱凡是存在分程隔板或者側向開孔直徑大于1/3圓筒直徑的，都必須在焊后進行消除應力熱處理。但該臺設備管箱是由不銹鋼S30408材質制造，國標《GB/T 150-2011》標準中第8.2.5條：除設計文件另有規(guī)定，奧氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體型不銹鋼的焊接接頭可不進行熱處理。所以，在制造時未對其進行消除應力熱處理。而從一般鉚焊制造工藝習慣來分析，普通性的手段都是采用此方法來裝配焊接，因為工藝簡單且方便快捷。也就是將分程隔板兩側減去襯筒的厚度，然后，將其插入管箱焊接分程隔板的三側周邊。

4 修復和改進

（1）編制該設備管箱返修工藝文件，規(guī)范其返修工藝參數。在現場對實物處空穴缺陷徹底清除、清理干凈，對空穴部位焊接填滿并打磨平滑，然后重新裝配分程隔板，焊接時采用多層多道焊技術，嚴格控制焊縫焊道的層間溫度，采用小直徑焊條，小電流焊接規(guī)范工藝參數?，F場返修工藝焊接節(jié)點（見圖8）。焊接完成后，經過壓力試驗，結果無泄漏并得到XX公司項目負責人的簽字確認。

圖8 返修焊接節(jié)點示意圖

（2）建議：將管箱分程隔板工藝制作改進，如圖9。

圖9 建議分程隔板示意圖

將分程隔板分為前后兩部分，即：分程隔板1和分程隔板2，分程隔板2寬度與管箱法蘭襯筒寬度一致。

第一步驟：將分程隔板1裝備，控制分程隔板與管箱內筒之間的裝備間隙不大于1.5mm，減少焊縫填充金屬量，規(guī)范焊接工藝參數，減少焊接熱變形。第二步驟：裝備襯筒，減少襯筒拼接或者不拼接，焊接襯筒的對接接頭焊縫，然后，焊接襯筒兩側角焊縫。第三步驟：裝配分程隔板2，首先焊接分程隔板1和分程隔板2之間的對接接頭焊縫，然后，焊接分程隔板2兩側與襯筒之間的角焊縫。同樣控制分程隔板與襯筒之間的裝備間隙不大于1.5mm，減少焊縫填充金屬量，規(guī)范焊接工藝參數，減少焊接熱變形。

5 結語

換熱器設備對于各行各業(yè)來說已經十分普遍,尤其在石油化工行業(yè)中,換熱器占據著較大的市場，換熱器的強勢需求，給制造業(yè)帶來機遇，也帶來了挑戰(zhàn)。有關資料統(tǒng)計表明，在現代化學工業(yè)中，換熱器的投資大約占設備總投資的30%，在煉油廠中占全部工藝設備的40%左右，海水淡化工藝裝置則幾乎全部是由換熱器組成的。而典型換熱器制造過程是一個循序漸進、精益求精的制作過程，在此過程中，每個控制點或環(huán)節(jié)都應一絲不茍，更不能偷工減料或者走捷徑。由上述分析的前因后果來看，也再次佐證了“細節(jié)決定成敗”的質量控制要素。換熱器制造過程的質量控制就是每一步制造細節(jié)的控制。古人云：千里之堤，毀于蟻穴，說的就是這個道理。在現實中，因為疏忽大意，我們常常忽視細節(jié)。在換熱器制造過程中，那些偏離《作業(yè)指導書》和《焊接工藝卡》的弊病，必將給企業(yè)帶來不可估量的損失。關注細節(jié)把小事做細、做透、做精，我們生產的每臺產品，都關系著企業(yè)的聲譽與名聲，如果某個環(huán)節(jié)的細節(jié)存在著欠缺，那將必然會影響我們的產品品質。今后的企業(yè)競爭，將是細節(jié)的競爭。只有抱著“產品如人品、質量是生命”的理念，才能把產品做好，才能讓企業(yè)品牌在激烈的市場競爭中立于不敗之地。