推料管線的焊接工藝及定期檢測

劉思全

摘 要：多晶硅生產中的推料管線由12Cr2Mo的無縫鋼管及其他管件組成，該管線介質為硅粉與氫氣，壓力2.2MPa，部分管道的溫度局部可達500℃，使用時還有不同程度的振動，生產中如果管道泄漏，其危險性較大。在生產現場如何確保該管線的焊接質量，經過多次焊接施工的改進，形成了如下的焊接施工工藝，同時，為了更好的做好這類壓力管道的管理，預防事故的發生，在泄漏之前及時發現并處理，對該管道的定期檢測介紹了部位、方法和時間間隔。

關鍵詞：推料管線;焊接工藝;定期檢測

1 焊接管線材料組成

推料管線主體由12Cr2Mo和20#無縫鋼管組成，12Cr2Mo是具有抗氫腐蝕性和具有較好高溫力學性能和耐溫蠕變性能的珠光體耐熱鋼，它以加入鉻、鉬合金元素為主，合金元素鉻能形成致密的氧化膜，提高鋼的抗氧化能力，鉬是耐熱鋼中的強化元素，形成碳化物的能力比鉻弱，鉬與鉻同時加入鋼中，阻止碳的石墨化，鉬還能減少鋼的熱脆性。

12Cr2Mo無縫鋼管的焊接性能分析：

根據12Cr2Mo無縫鋼管的化學成分，計算材料的碳當量，各合金元素含量取質保書上的數值，計算其碳當量：

CE%=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15=0.13+0.41/6+ （2.21+0.98+0）/5+（0+0）/15=0.83%，大于0.6%，這是因為鉻和鉬的加入，使得鋼的碳當量增加，鋼的脆硬傾向增大。焊接時，由于母材和焊縫金屬中的碳和合金元素含量的差異，當滯后相變的母材熱影響區發生奧氏體向馬氏體轉變時，氫以各飽和狀態殘存于馬氏體中，產生氫致裂紋。當焊縫金屬的含碳量和合金元素較高時，有可能使母材熱影響區先于焊縫發生相變，氫會從熱影響區向焊縫擴散，使焊縫中氫處于過飽和。當焊縫冷卻后轉變為馬氏體組織時，會產生焊縫冷裂紋。為防止裂紋的產生，要采取焊前預熱措施，合理地控制層間溫度，以降低接頭的冷卻速度，防止產生馬氏體轉變。

2 焊接材料的選擇

根據NB/T47015-2011《壓力容器焊接規程》，結合推料管線的材料組成，無縫鋼管為DN80，厚度8mm，焊接方式采用規格為Φ2.5的焊絲手工鎢極氬弧焊打底，采用牌號為R407，規格為Φ3.2的焊條電弧焊蓋面，鋼管12Cr2Mo與12Cr2Mo間焊接焊絲使用H08CrMoA，12Cr2Mo的無縫管與接管為20#的其他管件的異種鋼焊接，焊絲使用HJ431-H08A，用J427焊條蓋面。

3 施工準備

3.1 材料要求

施工現場應配有符合要求的固定焊條庫或流動焊條庫;焊材必須具有質量證明書或材質合格證，焊材的保管、烘干、發放、回收嚴格按《壓力管道質量手冊》中有關規定執行;焊絲使用前，應去除表面的油脂、銹等雜物。

3.2 作業環境條件

焊工必須持有焊工合格證，施焊允許的最低環境溫度為0℃;風速：手工電弧焊小于8m/s，氣體保護焊小于2m/s;無保護措施，不得進行焊接。

4 焊接

4.1 坡口

根據GB/T 985-2008《氣焊、焊條電弧焊、氣體保護焊和高能束焊的推薦坡口》的標準確定，坡口選擇如下，管道等壁厚坡口角度60°±5，不等厚管件保證內壁平齊。

4.2 組對質量要求

管道組成件組對時，應使內壁平齊，錯邊量不應大于1mm。組對前應打磨坡口及兩側各20mm范圍內油污、鐵銹等，直至露出金屬光澤。

4.3 焊接方法

12Cr2Mo屬于高溫耐熱鋼，焊接缺陷集中在焊后延遲裂紋問題，所以在焊接時需要進行焊前預熱及焊后緩冷措施，焊接時要很好地控制層間溫度，不低于150℃。

4.4 預熱

推料管線在焊口組對并檢驗合格后，點焊，稍加固定，便可預熱，由于在實際生產中施工，沒有專用加熱設備，可利用氧氣乙炔火焰加熱，均勻加熱焊接組對口兩側不少于100mm距離，預熱溫度為250-350℃，測溫方式可采用手持紅外測溫儀。

5 焊接注意事項及要求

①每個焊口必須一次連續焊完;②如中斷焊接應立即進行250-350℃時間為30min的后熱處理，并保溫緩冷，中斷后繼續施焊應重新預熱;③壁厚8mm，氬弧焊控制氬氣流量8-12L/min，焊接電流90-140A。手工電焊，焊條Φ3.2焊接電流90-140A;④層間焊接接頭應錯開，層間清渣要徹底;⑤每道焊縫寬度不應超過25mm，每層焊縫厚度不應超過6mm;⑥要嚴格控制層間溫度，層間溫度應在預熱溫度范圍內。

6 焊后緩冷措施

現場采用保溫棉包裹，以焊縫為中心至少距離300mm。

7 無損檢測

焊縫焊接24h后經外觀檢查合格后可進行射線（RT）檢測。

8 焊縫返修

①返修前應分析缺陷性質、缺陷的長度和寬度，確認缺陷的部位;②清除缺陷方法，采用砂輪機磨削，對根部缺陷，磨削的寬度應在4～5mm以內。缺陷清除后，應對返修部位進行坡口修理，磨槽兩側的角度不得小于25°，磨槽兩端的角度不得大于45°;③返修的焊接工藝應與正式焊接相同。

9 質量標準

焊縫外觀成型良好，外形平滑過度，焊縫寬度以蓋過坡口邊緣2mm為宜，焊縫表面不得低于母材表面，焊縫余高不大于3mm;焊縫表面不允許有裂紋，未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在;焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，連續長度不應超過100mm。

10 質量記錄

管道的材料檢查及焊工姓名、無損檢測情況、焊接過程的照片等記錄在相應的表格中，作為小檔案備查。

11 推料管線的定期檢測

推料管線由于介質為硅粉和氫氣，硅粉硬度大，對管道磨損嚴重，如泄漏其危害程度大，所以，加強管道的定期檢查測，防患于未然尤其重要，管道定期檢測主要是在線外觀檢查和采用滲透檢測焊縫和測壁厚，檢測部位根據實際生產使用情況，選擇易沖刷等部位，可選擇作為定期檢測部位，將測得的壁厚及滲透檢測情況統計在下表1中：

Sect.304.1.2的管道壁厚計算：

得設計壁厚T=1.05mm，最小要求厚度Tm=T+C，其中C為腐蝕余量，參考設計文件，同時考慮硅粉易磨損管道，取C=2mm，Tm=3.05mm。

最小規格厚度Tmin=Tm/負偏差12.5%=3.45mm。

故當測得厚度低于3.45mm，必須立即更換。

同時，滲透檢查如有缺陷（如裂紋等）也需要及時更換。

定期檢測的時間根據管道更換時間來定，如新更換后的管道使用三月后可檢查一次，三月后每月檢查一次，如厚度已接近安全數值，需每周檢查一次。

12 結論

該焊接工藝能很好的滿足推料管線的焊接施工，同時，對運行中的管線定期檢測，提前計劃檢修，及時更換，可避免管道突發性的損壞，安全性大大提高了，同時可更換只有缺陷的部分管道，經濟性提高了。

參考文獻：

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