現(xiàn)場組焊塔器在定期檢驗中的問題分析

摘 要：大型塔器現(xiàn)場組焊的施工質(zhì)量控制，對以后的定期檢驗產(chǎn)生很大的影響。筆者根據(jù)多年來現(xiàn)場組焊的大直徑設(shè)備定期檢驗發(fā)現(xiàn)的問題進行分析，為進一步提高現(xiàn)場組焊的大型設(shè)備質(zhì)量控制有一定的借鑒意義，也為以后此類設(shè)備的定期檢驗提供寶貴經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：塔器;現(xiàn)場組焊;定期檢驗;裂紋;應(yīng)力

0 引言

塔器屬于壓力容器，其外形普遍具有壁薄、長徑大（高度和直徑之比）、內(nèi)部構(gòu)件多、噸位大，整體無法運輸，需要經(jīng)過制造廠制造和現(xiàn)場組焊相結(jié)合的方法完成設(shè)備的制造安裝。某烯烴公司分離車間烯烴轉(zhuǎn)化裝置2臺丁烯分餾塔，設(shè)備位號T-13601/T-13602，設(shè)備規(guī)格Φ4100× 56800×20/50，主體材質(zhì)Q345R，設(shè)計壓力0.8MPa，設(shè)計溫度35/45℃，介質(zhì)正丁烷、順-2-丁烯、反-2-丁烯。2臺塔器上下封頭環(huán)縫B1、B3和中間段筒體環(huán)縫B2均為現(xiàn)場組焊，設(shè)備宏觀結(jié)構(gòu)見圖1，2017年11月投入使用，2020年5月進行首次定期檢驗，發(fā)現(xiàn)上下封頭環(huán)縫存在大批量裂紋，共計200余處。

1 現(xiàn)場組焊丁烯分餾塔定期檢驗概述

實施定期檢驗之前，筆者詳細審查了丁烯分離塔的相關(guān)資料，根據(jù)該塔器的使用情況、損傷模式及失效模式，依據(jù)TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》制定了有針對性的定期檢驗方案，從而保證2臺丁烯分離塔檢驗質(zhì)量的控制。

現(xiàn)場2臺丁烯分離塔，打開了所有人孔M1～M8，筆者進入所有人孔對該設(shè)備內(nèi)表面進行宏觀檢驗，壁厚測定，主體對接焊縫A1～A5、B1～B3內(nèi)表面進行熒光濕磁粉檢測和脈沖反射法超聲波檢測，人孔M1～M8以及接管J1～J6與殼體連接的內(nèi)表面角焊縫進行熒光濕磁粉檢測，對安全附件及儀表進行了檢驗。針對該設(shè)備是現(xiàn)場組焊，直徑較大，受到諸多因素影響，施工質(zhì)量存在不足，尤其是筒體和封頭橢圓度相差較大時，強行組對，造成該處環(huán)焊縫存在很大的應(yīng)力集中，因此，重點對上下封頭拼接焊縫、封頭與筒體連接環(huán)縫的卡具點部位進行內(nèi)部熒光濕磁粉檢測。

宏觀檢驗發(fā)現(xiàn)筒體縱縫存在深度1.0mm的咬邊，上下封頭環(huán)縫兩側(cè)有組焊安裝時遺留下的機械損傷，塔器內(nèi)表面未發(fā)現(xiàn)腐蝕，壁厚測定未發(fā)現(xiàn)減薄，內(nèi)表面焊接接頭熒光濕磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)2臺丁烯分離塔上下封頭與筒體連接的環(huán)縫存在大批量長度不一的裂紋，多達200余處。針對發(fā)現(xiàn)的裂紋，筆者對該設(shè)備其余對接焊縫進行了擴檢，未發(fā)現(xiàn)裂紋。脈沖反射法超聲波檢測未發(fā)現(xiàn)超標埋藏缺陷。

2 定期檢驗中缺陷問題的分析

2.1 材質(zhì)分析

本次檢驗的2臺丁烯分離塔，主體材質(zhì)均為Q345R，是目前我國用途最廣、用量最大的壓力容器專用鋼板，具有良好的綜合力學性能和工藝性能。Q345R的含碳量較低，而含錳量較高，因此它的Mn/S比都能達到要求，具有良好的抗熱裂性能，其焊接性能良好，不易產(chǎn)生裂紋。筆者對下封頭環(huán)焊縫裂紋附近進行金相抽查檢驗，裂紋呈穿晶開裂，金相組織為鐵素體+珠光體（見圖2），該材質(zhì)對本次裂紋的產(chǎn)生無直接影響。

2.2 現(xiàn)場組焊分析

該塔器縱縫和分段出廠的環(huán)縫在制造廠里組對焊接完成，本次定期檢驗中，磁粉檢測未發(fā)現(xiàn)裂紋，只有現(xiàn)場組對焊接且沒有經(jīng)過熱處理的環(huán)縫在磁粉檢測中發(fā)現(xiàn)大量裂紋。通過分析，存在以下影響焊接接頭質(zhì)量的因素：

①現(xiàn)場組焊施工難度高，施工人員技術(shù)水平參差不齊，筒體和封頭組對坡口間隙、橢圓度，錯變量超標。焊工技術(shù)水平、焊接速度、線能量不同，焊接變形不同，焊接環(huán)境（風速、濕度、溫度）的變化，都會影響焊接質(zhì)量;②組對用的工卡具、加強圈等工裝焊跡處，容易造成應(yīng)力集中，易產(chǎn)生裂紋;③現(xiàn)場焊接設(shè)備、材料管理不到位，焊材烘干、保管、發(fā)放等制度執(zhí)行不到位。

2.3 熱處理分析

該分離塔技術(shù)要求中，僅對50mm厚的T3筒體和封頭拼縫進行了焊后熱處理，其余未進行焊后熱處理，本次磁粉檢測中，對筒體縱縫和熱處理過的B2焊縫檢測未發(fā)現(xiàn)裂紋，只有現(xiàn)場組焊的封頭環(huán)縫發(fā)現(xiàn)大量裂紋。因此，判斷熱處理對現(xiàn)場組焊的大直徑容器，尤其是組對形成很大約束力，產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力的焊縫，在“結(jié)構(gòu)不連續(xù)”、“組織不連續(xù)”、“應(yīng)力不連續(xù)”等三個不連續(xù)部位，極易產(chǎn)生裂紋。

3 現(xiàn)場組焊塔器質(zhì)量控制的建議和定期檢驗的重點

3.1 進一步提高現(xiàn)場組焊大型設(shè)備質(zhì)量控制的建議

①嚴格按照質(zhì)量技術(shù)方案施工，從人、機、料、法、環(huán)五個方面精心組織，通過施工前的技術(shù)準備、施工中旁站監(jiān)督和施工后嚴格檢驗質(zhì)量，確保現(xiàn)場組焊設(shè)備的質(zhì)量控制;②重點檢查焊縫組對坡口間隙、錯變量、棱角度、焊縫余高等是否滿足技術(shù)要求和相應(yīng)標準;③重視焊接接頭表面無損檢測，確保整個實施過程，堅決杜絕漏檢、少檢，檢驗過程和質(zhì)量符合工藝文件和相應(yīng)標準;④現(xiàn)場組焊的焊接接頭，焊前預熱，焊后進行局部熱處理，降低焊接殘余應(yīng)力。

3.2 現(xiàn)場組焊塔器定期檢驗的重點

今后在現(xiàn)場組焊塔器的定期檢驗中，尤其是首次定期檢驗，除了正常的檢驗要求外，需重點對現(xiàn)場組焊的焊接接頭、工卡具點，機械損傷等應(yīng)力集中的部位，以及沒有進行熱處理的現(xiàn)場組焊焊接接頭進行內(nèi)部熒光濕磁粉檢測，脈沖反射法超聲波檢測，為設(shè)備定期檢驗中安全狀況等級的評定提供有力的依據(jù)。

4 結(jié)束語

針對本次2臺丁烯分離塔定期檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題，再結(jié)合多年來現(xiàn)場組焊的大直徑設(shè)備定期檢驗的經(jīng)驗，為現(xiàn)場組焊壓力容器的施工質(zhì)量控制提出了合理中肯的建議，也為在役塔器定期檢驗的環(huán)節(jié)，提出了重點檢驗部位和檢測方法，從而提高現(xiàn)場組焊設(shè)備安全狀況的可靠性。

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作者簡介：

顧文喜（1987- ），男，漢族，甘肅張掖人，工程師，壓力容器檢驗師，研究方向：壓力容器壓力管道的檢驗。