大型煉化項目熱處理系統性管控

葛 燕

浙江石油化工有限公司 浙江 舟山 316000

大型煉化項目涉及大量厚壁管道、設備，及大量耐熱鋼、不銹鋼、低溫鋼，熱處理焊縫數量龐大。另外，參與熱處理作業的隊伍眾多，容易出現熱處理工藝執行錯誤，甚至弄虛作假等問題。而且熱處理后，有效檢測手段少，存在問題隱蔽性強，容易將問題帶到生產中去。國內外因熱處理問題導致焊縫在運行過程中失效，進而釀成事故的案例不在少數。對于大型煉化項目，系統更加復雜，個例熱處理問題將指數級放大其危害。為此，對于大型煉化項目，必須更加嚴格地做好熱處理全過程質量管控，采取系統性的管控措施，確保熱處理作業的各要素、各環節恪守設計及規范要求，實現熱處理總體、全面受控。以下分享某大型煉化項目熱處理實施過程中發現的問題及采取的系統性措施，以供同行參考交流。

1 現場主要問題

以某大型煉化項目為例，該項目僅需熱處理的管道焊口就達30 多萬道，材質有P91、P9、P5、P22、P11、12Cr1MoVG、TP347H、TP321、高強鋼、低溫鋼及抗硫化氫管道等十余種；熱處理作業分布10 多平方公里，參與隊伍多達幾十家，每家的作業點分散，且夜間作業多。加之施工單位對熱處理重視不足，相應的管理及技術人員缺乏，熱處理從業人員的職業水平也參差不齊。所有這些問題，給熱處理質量管控帶來極大挑戰。以項目初期為例，其熱處理作業暴露了諸多問題：

（1）熱處理方案編制及審批不規范，方案可操作性差，無法指導現場實施；無熱處理工藝卡，或以熱處理方案代替工藝卡，造成對現場作業指導性差；工藝卡參數有誤，與設計、規范不相符；熱處理工藝不交底或交底流于形式，致使作業人員對熱處理工藝掌握不清。

（2）熱處理作業人員技能滿足不了要求，對熱處理操作及管控要點不清楚；進場設備、材料未校驗或校驗過期，設備及材料不報驗便開始使用。

（3）熱處理工藝執行錯誤（部分是因對熱處理母材材質及壁厚掌握不清造成的），恒溫溫度或恒溫時間不夠，升溫、降溫速率不滿足要求，或升溫起始測溫溫度及降溫最終測溫溫度過高，致使測溫曲線判定不合格。

（4）熱處理曲線造假，整個曲線全用手工涂畫或部分曲線用手工涂畫；對于熱處理不合格曲線，通過對試件進行熱處理來代替熱處理曲線不合格的焊口。

（5）熱電偶并聯，或熱電偶數量和位置未按規范要求布置，不能采集有效數據。

（6）缺少過程監管，在熱處理時有的操作人員隨意暫停熱處理記錄，以實現打印出來的溫度曲線滿足要求；溫度曲線不能準確反映熱處理全過程。

（7）熱處理曲線與現場熱處理焊口無法對應，無法實現焊口熱處理的可追溯。

（8）保溫棉包扎厚度及長度不符合要求，保溫棉外部溫度嚴重超標；熱處理時，管口不封堵，造成內外溫差大。

（9）斷電應急措施、防風防雨措施落實不到位，造成焊口熱處理中斷或多次熱處理，影響焊口質量。

2 系統性管控措施

因熱處理技術、質量管控不到位，將對整體熱處理組織構成影響，從而制約工程推進。針對以上問題，結合實際，業主系統性地采取了多項措施。

2.1 統一管理要求

根據設計及現行標準，業主牽頭編制《熱處理質量管理規定》，對業主項目部、監理單位、施工總承包單位、熱處理單位的職責進行界定；對管理內容、程序、標準、活動進行明確，并全部清單化、表格化。另外，對熱處理單位的質量體系要素及要求予以明確；對人員、設備、環境、材料的要求予以規范；對實施前的要求、過程控制，熱處理后檢查、檢驗要求，以及熱處理資料驗收要求都予以規定。要求各施工單位根據規定，有針對性地編制本單位作業范圍內熱處理質量管理措施，并嚴格審批、執行。業主質量歸口部門要定期對施工單位熱處理管理體系及規定執行情況予以審查、糾偏。

2.2 嚴格執行工藝卡

業主牽頭，對主要材質、壁厚范圍的熱處理作業編制熱處理工藝卡模板。要求熱處理單位參考模板，結合本裝置設計要求及現行規范，編制覆蓋全裝置熱處理作業的熱處理工藝卡。工藝卡執行前，必須嚴格報審。熱處理作業前，由熱處理技術管理人員根據當天熱處理焊縫情況，給作業人員提供對應的熱處理工藝卡，并嚴格交底，現場指定焊口。每道焊口熱處理作業時必須掛卡作業。

2.3 實行熱處理單位報備、淘汰制

進場前，熱處理單位必須就其管理體系、業績、機具、人員等進行報審，滿足要求的才可進場作業。實施過程中，不按報審落實熱處理資源及現場管理的，督促整改、嚴肅處罰；熱處理資源不足、組織不力，實施滿足不了進度要求的，工作量直接切割；問題嚴重、屢教不改的熱處理單位直接清除。

2.4 作業人員持證上崗，設備嚴格報驗

作業人員作業前必須全員培訓、考核，持證、貼帽簽上崗。建立熱處理作業人員行為臺賬，檢查發現問題的，予以記錄，多次出現問題的作業人員直接處罰或清退；問題嚴重、觸碰紅線的堅決清退。另外，所有進場的熱處理設備必須逐一報檢。熱電偶嚴格落實校驗，并嚴格臺賬化管理，校驗將到期的，提前預報及時安排再次校驗。

2.5 推行工程樣板制度

各裝置、各熱處理單位在首次啟動熱處理時，必須做熱處理首件樣板，報業主及監理檢查。檢查時，本單位所有熱處理人員必須現場觀摩。關鍵焊口首次熱處理作業前也必須報檢確認。對于熱處理方案執行好、過程管控好、熱處理組織好的，定期在整個項目評選熱處理樣板，并組織所有熱處理單位主要負責人進行現場參觀、交流、學習。做到樣板先行，樣板引路。對于問題較多的熱處理作業，要及時組織各單位召開現場會，分析問題、吸取教訓、舉一反三。

2.6 建立熱處理用紙管理制

要求施工單位根據每周熱處理用紙需求，提前向業主質量部門報驗熱處理記錄紙；質量部門在熱處理記錄紙上蓋“熱處理專用章”及紙張編號，并對每家施工單位發放的熱處理用紙張數、紙的編號進行登記；下次報驗熱處理用紙時，必須出具已打印曲線的紙張、報廢紙張、未用紙張；確保發放紙張與使用紙張對應，以及紙張使用可追溯。未加蓋熱處理章及紙張編號的熱處理記錄視同無效。

2.7 建立作業告知制度

各裝置建立熱處理微信群，業主質量部門管理人員、業主項目部、監理單位、施工單位熱處理責任人及所有作業組負責人必須進群。施工單位作業前，每天發布熱處理計劃，具體到單元、區號、管線號、焊口、材質和壁厚。當天作業完成，實際完成工作還須上報。另外，每道焊口熱處理前、過程中及熱處理完成后，必須在群里發布照片并說明。熱處理作業必須主動接受監督。對于特殊材質、特殊結構焊縫的熱處理，要求每道焊口熱處理保溫前報檢。

2.8 嚴格熱處理曲線確認、報驗

監理單位必須跟蹤、確認每道焊口的熱處理。熱處理完成后，熱處理人員必須當即在熱處理曲線旁做好焊口標注，同時簽字并注明日期、時間。當天熱處理工作完成，施工單位整理、核對熱處理記錄及曲線后，填寫“熱處理日工作記錄”，當天必須報監理專業工程師核對、簽字并注明日期，完成后拍照上傳至線上微信群。另外，熱處理過程中，監理必須對正在熱處理的工作進行抽查，并當即在熱處理曲線旁簽字，抽查比例不低于10%。業主項目部也必須在線抽查，并簽字，抽查比例不低于5%。業主質量部不定期進行抽檢，如若發現熱處理過程違規，要對施工單位和監理單位進行處罰，對業主項目進行考核。

2.9 建立夜間作業巡檢制

各單位的夜間熱處理作業必須事前報備，并群里發布。業主質量部門牽頭，每晚對現場熱處理作業進行巡檢及抽查，發現問題嚴肅處罰，弄虛作假從重處罰。夜間作業不報備就擅自實施的，也要處罰。

2.10 嚴格焊接預熱與后熱溫度管控

要求所有關鍵部位、特殊材質的預熱及后熱必須采用熱處理設備加熱、恒溫、測溫，并打印溫度曲線。

2.11 嚴格熱處理后的檢驗及評定

根據規范要求，熱處理后一般進行硬度檢測，硬度檢測和曲線符合要求即判定熱處理合格。該項目組織業內專家，通過熱處理工藝試驗，確定增加檢測手段和批次，要求按批次進行焊縫金相組織檢測，確保硬度及金相組織均應復合要求。另外，對TP321 及TP347 不銹鋼增加了鐵素體含量測定等。

如乙烯裝置集氣管焊縫，其材質為P91，接頭為密集的支管臺角焊縫，熱處理影響區重疊，實施難度大，熱處理效果差，熱處理后硬度（HB）檢測偏低或偏高。通過組織專家討論，并參閱國內外相關標準，確定：HB＞300 的焊縫，重新進行熱處理；175≤HB≤300 的焊縫，判定合格；160≤HB＜175 的焊縫，根據金相分析結果判定是否合格；HB＜160 的焊縫進行割口處理。并統一硬度檢測方法：按焊縫圓周四等分取四個部位，每個部位應包括焊縫、兩側熱影響區（熔合線5mm 以內）和兩側鄰近母材，至少檢測5 點，每個測點至少測3 下，取平均值。對于焊接已全部完成，但現場熱處理效果不理想的集氣管，要求返廠采取爐內正火加回火熱處理，并要求施工單位隨爐做工藝試板，檢測力學性能和金相組織是否符合要求。

另外，對柴油加氫、渣油加氫等裝置中的厚壁TP321、TP347H 等不銹鋼材質，是否進行熱處理爭議比較大。通過調查國內類似裝置熱處理情況及裝置運行情況，并多次組織專家及設計討論，最后確定：對于操作溫度不大于450℃的TP347、TP321 不銹鋼管道，不進行穩定化熱處理。對于漿態床加氫裝置TP347/ 347H，其操作溫度為450＜T＜500℃。通過討論，確定管道壁厚小于40mmm的管道實施焊后穩定化熱處理，并執行NB/ T10068。同時，為確保工藝滿足要求，實施前要進行多次熱處理工藝試驗，通過調整保溫措施，減少內外溫差，通過對比試驗結果，確定最終熱處理實施方案。

2.12 定期評比

每周組織全場熱處理檢查，抽查持證上崗、掛卡作業、熱電偶接線、保溫棉外側溫度、曲線記錄等事項。根據抽查點數、評分排名，問題嚴重的嚴肅罰款，并每周評比、通報。同時，定期根據每周評比情況進行總評，獎優罰劣。對于問題嚴重的單位，及時約談或聯系總部駐點整治。

3 結論

通過采取以上管控措施，該項目熱處理作業隊伍及人員素質顯著提高，且設備及用材報檢合格率、熱處理工藝執行正確率、熱處理曲線一次合格率，以及熱處理后檢測合格率都達到99%以上。弄虛作假的問題基本被杜絕，熱處理報告嚴格、真實地反映了對應焊口的熱處理過程，實現了良好的可追溯性。工作得到了政府監檢部門的充分肯定。目前該項目一期工程已運行一個周期，二期項目也運行一年有余，未出現過一起因熱處理引發的質量問題。實踐證明，該熱處理管控措施有良好的針對性和操作性，可供其他大型煉化項目參考借鑒。