遼陽石化焦化爐改造項目鉻鉬鋼焊接工藝選擇及質量控制

崔印生（遼陽石油化纖工程建設監理有限公司， 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量控制

崔印生（遼陽石油化纖工程建設監理有限公司， 遼寧 遼陽 111003）

煉油化工裝置鉻鉬鋼的焊接是經常遇到的，這也是工藝安裝的核心環節，對裝置的運行質量起決定性作用的，通過對遼陽石化焦化爐改造項目的焊接工藝制定及總結，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（頂標高為50m，底標高為26.494m），爐子分為單輻射室、對流室、空氣預熱器部分和煙囪，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（規格為Φ127×10，材質為P9）更換26根及相關聯的急轉彎頭26個（180°-Φ127×12-250，材質為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（規格為Φ127×10，材質為P9）更換26根及相關聯的急轉彎頭26個（180°-Φ127×12-250，材質為Cr9Mo）。對流室爐管50根（Φ127×8Cr5Mo的2根和Φ89×8Cr5Mo的48根）及相應的急轉彎頭109個（180°-Φ127×10-250，材質為Cr5Mo的45個；180°-Φ89×8-178；90°-Φ127×10-125，材質為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，根據所用材料進行焊接工藝選擇。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（包括管內壁）20mm范圍內打磨至露出金屬光澤。其次，焊前對焊件進行預熱，預熱范圍為坡口中心兩側各不小于壁厚的5倍，且不小于100mm，預熱250～300℃，層間溫度≥250℃。再有，焊前對坡口按JB4730進行100%PT檢驗，Ⅱ級合格，焊縫內部充氬保護，焊后熱處理760℃×2h，熱處理后對焊縫進行硬度檢驗。經過實際焊接及無損檢測結果確認此焊接工藝可行。

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

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嚴禁強力組對定位焊接；④定位焊縫應沿管周均勻分布。正式焊接時，起焊點應在兩定位焊縫之間；⑤定位焊縫應焊透且無焊瘤等焊接缺陷，發現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，減少應力集中，定位焊縫的兩端應為緩坡狀，否則應進行打磨修整。

當焊接環境出現下列情況之一時，如無有效的防護措施則嚴禁施焊：①手工電弧焊風速大于或等于8m/s，氬弧焊時風速大于2m/s；②相對濕度大于90%；③下雨環境；

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

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清除坡口表面及坡口邊緣內、外側不小于20mm范圍內的油、漆、垢、銹和毛刺.對鎳鉻奧氏體鋼爐管坡口的清理和修整應使用專用不銹鋼絲刷或剛玉砂輪

爐管組對應符合下列規定：①爐管組對時，應做到內口平齊，對口內壁錯邊量不應大于1mm。 ②定位焊用的焊接材料應與正式焊接時所用的材料相同.并應執行相同的焊接工藝。定位焊應認真檢查，如有未焊透、裂紋等缺陷，應予清除，并重新進行焊接。③爐管焊接的引弧必須在坡口內進行，嚴禁在焊件表面引弧。④爐管對接焊縫采用氬弧焊打底，并在管內充氬氣保護。氬氣純度應在99.9 %以上。⑤焊前預熱時的加熱范圍，應以對口中心線為基準，每側不小于80mm。焊后熱處理加熱范圍，每側不應小于爐管壁厚的六倍。⑥爐管焊接工藝參數見焊接工藝卡。

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，咬邊的連續長度不得大于100mm，焊縫兩側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準處理。②焊縫內在質量檢查 每條焊縫100%進行RT檢驗，按JB4730-94Ⅱ級合格。③不合格的爐管焊縫必須按如下規定返修：a）焊縫在返修前應進行質量分析，待找出原因并制訂出切實可行的返修方案后，方可進行返修；b）合金鋼爐管的同一部位焊縫返修次數不應超過兩次。最后一次返修方案應經施工單位技術總負責人批準。④爐管焊縫的外觀檢查應在無損檢測之前進行，焊縫表面質量應符合設計文件的規定。檢查不合格的焊縫不得進行其它項目的檢驗。⑤爐管焊縫的無損檢測應在耐壓試驗之前按設計文件的規定進行。焊縫無損檢測部位應做好標記和記錄。⑥爐管熱處理工藝見熱處理工藝卡，爐管焊接接頭經熱處理后應測試硬度。并做好標記和記錄，其焊縫和熱影響區的硬度值應小于母材的125% ，如硬度值超過此值時，必須重新進行熱處理。熱處理后進行返修的焊縫，檢驗合格后必須重新進行熱處理。

（3）爐管壓力試驗檢查 ①試驗用壓力表應經校驗合格，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計壓力的1.25倍。

（4）工藝焊接方案審核 經過技術人員及相關管理部門審核簽認，決定此焊接工藝方案可行，項目工藝焊接按此方案執行。

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行考試，經過考試合格者方可進行工藝焊接，并在遼陽石化質量監理站及項目監理部備案。同時，監理及施工技術人員嚴格按技術方案執行，每天對焊接作業進行檢查，每道焊口組對焊前預熱及焊后熱處理均留有影像記錄，另外，焊后24小時后方可進行無損檢測，對每天的無損檢測進行跟蹤，不合格的焊口及時返修處理，實際一次焊接合格率達到98.7%。焊接過程中僅發生一次返修三次的焊口。

同時，熱處理工序也嚴格按方案進行，熱處理后進行硬度檢測，均達到一次合格。

另外，焊接及熱處理工序完成后進行水壓試驗檢查，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，超標缺陷為氣孔，經過技術人員反復研究認為是爐管經過長期使用，氫含量超標，需要進行消氫處理，最后制定消氫方案，用氣火焰1000℃左右加熱10分鐘，再進行焊接處理，最后經過無損檢測合格。

4　結語

遼陽石化焦化爐工藝檢修，改造很成功，一次投產生產出合格產品，這種檢修焊接在很多裝置都會經常遇到，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程［M］.

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

［3］GB50236-2011，現場設備、工業管道焊接工程施工規范（含條文說明）［M］.

［4］JB3223-1996-T，焊接材料質量管理規程［M］.

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