延遲焦化裝置關鍵工程焊接技術

劉小平 劉培強 王昭

1.工程概述

（1）工程概況 160萬t/a延遲焦化裝置主要由焦化部分、分餾部分、吸收穩(wěn)定部分、吹起放空部分、水利除焦部分、切焦水閉路循環(huán)部分、冷焦水閉路處理部分和產(chǎn)品精制部分（包括干氣、液化石油氣脫硫及液化石油氣脫硫醇）組成。裝置全景如圖1所示。

（2）工程特點 工程特點主要包括以下幾個方面：

圖 1

第一，工期短、材質種類多、管件規(guī)格多、焊口多，從施工準備、過程控制到最終檢測，以焊接為中心的管道預制、組對、安裝工作量大，難度大。從焊前準備工作到現(xiàn)場施焊、無損檢測等工作，應充分準備合理安排。

第二，裝置項目施工主要在冬季，這將給現(xiàn)場焊接帶來很大困難，需采取特殊措施以保證焊接質量。清除焊件上的沙土及污物等，保持焊件表面清潔、干燥，以保證管道組隊及焊接質量。對合金鋼焊前預熱和焊后熱處理等特殊處理措施，應嚴格按工藝要求進行。

第三，兩臺焦炭塔公稱容積為1 468m3/臺、φ8 400mm/臺、設備高度為28 471mm/臺。設備屬于分片到貨、分片組裝、分段焊接。其中焦炭塔球形封頭由多塊球皮組成，焊縫密，且位置比較特殊，焊接難度大，施焊時必須掌握好焊接順序，防止焊接變形。焦炭塔施工是半成品到貨后組對成圈、再組裝成段吊裝就位，根據(jù)公司250t履帶吊的吊裝能力，將焦炭塔分五段吊裝。在東端預制場將到貨的半成品材料組焊成圈，再用拖車將其倒運至安裝點旁組裝成段，然后分別吊裝就位。

第四，四臺塔器直徑大、設備金屬重、高度高，整體組焊后運輸不便，采用設備制造廠家分段到貨、我方現(xiàn)場組焊的方式進行安裝。根據(jù)設備的實際情況，吸收塔（T1201）、解析塔（T1202）、穩(wěn)定塔（T1204）分兩段，焦化分餾塔(T1102)總計分8段，設備就位均采用機械化吊裝作業(yè)。設備到貨后，卸車并置于現(xiàn)場制作好的鞍座上，便于在不影響吊裝的情況下進行梯平欄的安裝，然后采用250t履帶吊主吊，100t輪胎吊溜尾，分段空中組對焊接的方法進行安裝。

2.關鍵焊接技術

（1）管道焊接工藝的選擇 由于管道管徑壁厚大小不一，采用的焊接方法主要依據(jù)管徑及壁厚選擇。首先依據(jù)管徑大小選擇焊接方法：管徑＞50mm對接焊縫，主要采用手工鎢極氬弧焊打底+焊條電弧焊填充蓋面；但當其壁厚＜3mm時，可采用手工鎢極氬弧焊打底及蓋面，其優(yōu)點為焊縫外觀質量好、焊縫變形及應力小。管徑≤50mm對接焊縫主要采用手工鎢極氬弧焊；但當壁厚較厚時，如超過10mm，為提高焊縫質量、勞動效率，宜采用焊條電弧焊填充蓋面。角焊縫焊接施工過程為避免漏焊等原因，采用鎢極氬弧焊打底+焊條電弧焊填充蓋面。主要焊接參數(shù)如表1所示。

裝置工藝管線的施工難度主要為合金鋼的焊接，合金鋼焊接過程為避免冷裂紋及焊縫金屬晶體過大，應嚴格按照規(guī)范NB/T47014—2011及焦炭塔安裝技術條件進行焊接工藝評定，在施工過程中控制預熱溫度、層間溫度及后熱溫度。

表1 焊接參數(shù)

（2）焦炭塔焊接工藝選擇 焦炭塔塔體下端材質為14Cr1MoR，上段材質為14Cr1MoR+S11306。塔體下端及基層為合金鋼，焊前需進行預熱，預熱溫度為160～200℃；控制道間溫度不低于預熱溫度且不超過250℃，焊后立即進行300～350℃消氫處理。塔體上段過渡層及復合層使用的是鎳基焊材，焊前進行預熱，預熱溫度為160～200℃。因S11306為鐵素體型不銹鋼，焊接過程嚴格控制道間溫度，使道間溫度≤250℃。焊后立即進行300℃消氫處理。

因為鎳基焊材導熱性能差，如果焊接熱輸入大，易使焊接接頭過熱，引起晶粒長大，增加熱裂紋傾向，所以要嚴格控制焊接熱輸入，焊接參數(shù)如表2所示。此外，采用多層多道焊，小擺動焊接，擺動幅度不超過焊條直徑3倍；焊接過程易引起焊條藥皮發(fā)熱發(fā)紅甚至脫落，藥皮起不到較好的保護作用，因此焊接過程也應特別注意焊條使用過程中的狀態(tài)。現(xiàn)場焊接如圖2所示。

（3）關鍵熱處理施工 焦炭塔熱處理為現(xiàn)場對塔器整體進行熱處理。采用燃油法，以焦炭塔內部為爐膛，選用0號輕柴油為燃料，焦炭塔外部用保溫材料進行絕熱保溫，通過鼓風機送風和噴嘴將燃料油噴入并霧化，由電子點火器點燃，使塔體升溫到熱處理所需的溫度（690±14）℃。

表2 焊接參數(shù)

3.質量管理

（1）建立健全項目部質量保證體系 完善質量管理制度，簽訂質量責任書，項目部將質量職責逐層分解，落實到各相關施工人員，從體系上明確了每一位職工所應承擔的質量責任。（2）嚴把施工資源準入關參與施工的特殊工種，嚴格執(zhí)行TSGZ6002—2010《特種設備焊接操作人員考核細則》取證，做到持證率100%，對于工藝管道、壓力容器焊工，采取百分之百的上崗考試及首口必檢制。認真做好施工前的技術準備，做好圖樣自審、會審工作。加強質量檢查和質量監(jiān)督工作。

（3）抓重點、樹典型 根據(jù)工程特點，對重點區(qū)域施工進行重點管理。①焦炭塔焊接前焊縫組對間隙進行逐個檢查，嚴格控制焊接過程使用的焊接電流、電弧電壓及熱輸入。②合金鋼焊縫坡口在焊前進行100%滲透檢測。③合金鋼、不銹鋼高溫高壓管道的熱處理施工，要求班組在熱處理過程中由項目部質檢員在每一道焊口熱處理曲線圖上進行簽字確認。

（4）強化施工過程管理，提高過程控制能力 ①技術交底、焊接工藝指導書要細致、準確、重點突出，使施工人員明確技術質量、安全要求。②質檢部門設置一套完整的焊接工作獎懲制度，在動態(tài)管理中實施首件必檢，優(yōu)勝劣汰，并根據(jù)具體情況，舉辦現(xiàn)場強化培訓，不斷優(yōu)化焊工隊伍的技術水平。③對于施工過程中出現(xiàn)的不合格項，要組織有關人員進行原因分析，按規(guī)定程序進行處理。

4.結語

160萬t/a延遲焦化裝置工藝管線射線檢測共計25 262張片，一次合格張數(shù)24 897，合格率為98.55%。塔器超聲波檢測1 230道，合格1 230道，合格率為100%。射線檢測9 131張片，一次合格9 002張片，合格率為98.58%，已超過建設單位及公司內部制定的質量目標。裝置按時中交，投產(chǎn)試運一次成功，得到了建設單位的高度好評。