常減壓裝置加熱爐復(fù)合管泄漏分析

陳 龍

(海南煉油化工有限公司，海南 洋浦經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū) 578101)

0 前言

奧氏體不銹鋼相對于碳鋼等具有優(yōu)良的耐腐蝕性，但奧氏體不銹鋼含有大量的鎳、鉻。中國是一個貧鎳、鉻國家，為節(jié)省貴重金屬、降低材料費用，很多過程設(shè)備或管道都采用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合材料進(jìn)行制作。但是，由于我國不銹鋼復(fù)合板的加工水平不高，復(fù)合板的基層和復(fù)層之間存在一定空間，如果在施工焊接中處置不當(dāng)，往往會造成設(shè)備或管道快速腐蝕失效。

某煉油廠800×104t/a常減壓裝置常壓爐有8路進(jìn)料，爐管材質(zhì)為P5，爐出口擴(kuò)徑前轉(zhuǎn)油線材質(zhì)為1Cr5Mo，擴(kuò)徑后的轉(zhuǎn)油線采用20R+00Cr19Ni10不銹鋼復(fù)合管(復(fù)合層3mm)，工作壓力在0.08～0.2MPa之間，工作溫度在340～360℃之間，管內(nèi)介質(zhì)為閃蒸塔底油。在管道投用運行7年后，復(fù)合管的一些焊縫開始發(fā)生腐蝕泄漏，影響了裝置的安全平穩(wěn)運行。

1 轉(zhuǎn)油線焊縫泄漏分析

通過對轉(zhuǎn)油線泄漏的部分進(jìn)行剖開檢查，發(fā)現(xiàn)復(fù)合管泄漏部位的復(fù)層完好，說明管道選材不存在問題；但復(fù)合管開口處未封焊、基層未堆焊，沒有復(fù)層保護(hù)的基層焊縫沖刷腐蝕較嚴(yán)重，說明轉(zhuǎn)油線的實際焊接過程出了問題，如圖1所示。為此，對轉(zhuǎn)油線重新做了焊接工藝評定，發(fā)現(xiàn)管道實際施工與焊接評定工藝相差甚遠(yuǎn)，完全不能滿足實際生產(chǎn)要求。

圖1 1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管實際焊接情況

1.1 復(fù)合管焊接工藝評定

由于不銹鋼復(fù)合管的復(fù)層導(dǎo)熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)，又由于不銹鋼復(fù)合管的復(fù)層和基層之間存在空隙，若不采取措施而直接施焊，將會使焊接難度大大增加，并使焊接合格率顯著降低。因此，對于不銹鋼復(fù)合管，應(yīng)在加工坡口時采用氧氣乙炔火焰將基層從復(fù)層上剝開一段兒，然后使用棒式砂輪機打磨除去復(fù)層上的氧化層，然后對復(fù)層和基層結(jié)合處進(jìn)行封焊處理，并做滲透檢查焊接質(zhì)量，使得在焊縫附近的基層與復(fù)層形成冶金結(jié)合[1]。

根據(jù)GB/T 13148-2008“不銹鋼復(fù)合鋼板焊接技術(shù)要求”[2]，確定復(fù)合管的焊接工序是先焊復(fù)材,再焊過渡層,最后焊基材，而基材的焊材必須用與過渡層焊接相同的奧氏體焊條或焊絲。根據(jù)SH/T 3526-2004“石油化工異種鋼焊接規(guī)程”[3]和SH/T 3527-2009“石油化工不銹鋼復(fù)合鋼焊接規(guī)程”[4]，確定選用A302焊條對以上焊接工序進(jìn)行焊接。在整個轉(zhuǎn)油線的施工中存在1Cr5Mo管與不銹鋼復(fù)合管對焊、1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接、不銹鋼復(fù)合管與不銹鋼復(fù)合管對焊以及不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管接焊四種形式，焊接工藝評定如下：

1.1.1 1Cr5Mo管與不銹鋼復(fù)合管對焊

1Cr5Mo管與不銹鋼復(fù)合管對焊有四道焊接工序，分別是1-00Cr19Ni10與20R焊接(封焊)、2-1Cr5Mo與00Cr19Ni10焊接(打底焊)、3-1Cr5Mo與20R焊接(填充焊)、4-1Cr5Mo與20R焊接(蓋面焊)。每道工序完成后應(yīng)進(jìn)行滲透檢查，合格后方可進(jìn)行下一步工序。焊接工藝評定要求的焊接工序、接頭形式和各項參數(shù)見圖2和表1。

圖2 1Cr5Mo管與不銹鋼復(fù)合管對焊示意圖

1.1.2 1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接

由于1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管成45°角連接，在焊接時，主管的部分基材就無法施焊，需要對主管的基材進(jìn)行不銹鋼堆焊處理，堆焊層應(yīng)焊接兩遍，以增強基材的耐蝕性。在1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接中有四道焊接工序，分別是1-復(fù)層00Cr19Ni10與基層20R焊接(封焊)、2-主管基層坡口20R堆焊、3-1Cr5Mo與基層20R焊接(填充焊)、4-1Cr5Mo與基層20R焊接(蓋面焊)。每道工序完成后應(yīng)進(jìn)行滲透檢查，合格后方可進(jìn)行下一步工序。焊接工藝評定要求的焊接工序、接頭形式和各項參數(shù)見表1和圖3。

圖3 1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接示意圖

表1 焊接參數(shù)表

1.1.3 不銹鋼復(fù)合管與不銹鋼復(fù)合管對焊

不銹鋼復(fù)合管與不銹鋼復(fù)合管對焊有四道焊接工序，分別是1-復(fù)層00Cr19Ni10與基層20R焊接(封焊)，2-復(fù)層00Cr19Ni10與復(fù)層00Cr19Ni10焊接(打底焊)、3-基層20R與基層20R焊接(填充焊)、4-基層20R與基層20R焊接(蓋面焊)。每道工序完成后應(yīng)進(jìn)行滲透檢查，合格后方可進(jìn)行下一步工序。焊接工藝評定要求的焊接工序、接頭形式和各項參數(shù)見圖4和表2。

圖4 不銹鋼復(fù)合管與不銹鋼復(fù)合管對焊示意圖

1.1.4 不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接

由于不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管成45°角連接，在焊接時，支管和主管的部分基材就無法施焊，需要對支管和主管的基材進(jìn)行不銹鋼堆焊處理，以增強支管和主管基材的耐蝕性。在不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接中有三道焊接工序：分別是1-復(fù)層00Cr19Ni10與基層20R焊接(封焊)；2-主管基層坡口20R堆焊；3-支管基層20R與主管基層20R焊接(填充焊)。每道工序完成后應(yīng)進(jìn)行滲透檢查，合格后方可進(jìn)行下一步工序。焊接工藝評定要求的焊接工序、接頭形式和各項參數(shù)見表1和圖5。

圖5 不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接示意圖

1.2 轉(zhuǎn)油線實際施工焊接問題

1.2.1 1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接問題

在1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管實際焊接中，不銹鋼復(fù)合主管的復(fù)層和基層剝離處未進(jìn)行封焊，主管的基材未進(jìn)行堆焊，施工人員僅用J427焊條將1Cr5Mo支管與復(fù)合管的基層(20R)進(jìn)行了焊接，示意圖如圖6所示。在這種情況下，正常運行時不銹鋼復(fù)合管的基層(20R)直接與腐蝕介質(zhì)接觸，在高溫硫腐蝕和高溫環(huán)烷酸腐蝕的共同作用下發(fā)生了腐蝕泄漏。化學(xué)反應(yīng)如下：

圖6 1Cr5Mo支管與不銹鋼復(fù)合主管實際焊接示意圖

1.2.2 不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管焊接問題

在不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管實際焊接中，施工方未對不銹鋼復(fù)合管的復(fù)層和基層剝離處進(jìn)行封焊，未對復(fù)合管剝離的基層進(jìn)行堆焊，僅用J427焊條將支管基層(20R)與主管的基層(20R)進(jìn)行了焊接，示意圖如圖7所示。在這種情況下，正常運行時不銹鋼復(fù)合管的基層(20R)直接與腐蝕介質(zhì)接觸，在高溫硫腐蝕和高溫環(huán)烷酸腐蝕的共同作用下發(fā)生了腐蝕泄漏。

2 結(jié)束語

表2 焊接參數(shù)表

不銹鋼復(fù)合材料以其高耐蝕性和低成本特點廣泛應(yīng)用于石油石化行業(yè)，但是其焊接工藝復(fù)雜，焊接質(zhì)量不易保證，并且這些管道主要使用在腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中，一旦施工質(zhì)量出現(xiàn)問題，后續(xù)的滲透檢查、試壓等檢驗手段也很難發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷。當(dāng)裝置正常運行時，暴露在腐蝕性介質(zhì)中的基層將很快腐蝕穿透，給工廠的安全運行帶來威脅，因此對于不銹鋼復(fù)合管道要嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。要對施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，讓其掌握施工要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；對施工中的開口加工、復(fù)層的封焊、基層的堆焊等進(jìn)行嚴(yán)格檢驗，每道焊口、每道工序均要由第三方監(jiān)理人員檢查確認(rèn)，合格后方可進(jìn)行下道工序，確保整個施工質(zhì)量達(dá)到要求，這樣才能充分發(fā)揮復(fù)合管道的優(yōu)勢，保障設(shè)備的長周期安全平穩(wěn)運行。

圖7 不銹鋼復(fù)合支管與不銹鋼復(fù)合主管實際焊接示意圖

[1]仇俊岳. 提高不銹鋼復(fù)合管道施工質(zhì)量探討[J]. 石油化工建設(shè),2011.01:58.

[2]GB/T 13148-2008. 不銹鋼復(fù)合鋼板焊接技術(shù)要求[S].

[3]SH/T 3526-2004. 石油化工異種鋼焊接規(guī)程[S].

[4]SH/T 3527-2009. 石油化工不銹鋼復(fù)合鋼焊接規(guī)程[S].