鉻鉬鋼焊接工藝選擇及質(zhì)量控制
時間:2022-07-16 10:43:22
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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(biāo)高為50m,底標(biāo)高為26.494m),爐子分為單輻射室、對流室、空氣預(yù)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(guī)格為Φ127×10,材質(zhì)為P9)更換26根及相關(guān)聯(lián)的急轉(zhuǎn)彎頭26個(180°-Φ127×12-250,材質(zhì)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(guī)格為Φ127×10,材質(zhì)為P9)更換26根及相關(guān)聯(lián)的急轉(zhuǎn)彎頭26個(180°-Φ127×12-250,材質(zhì)為Cr9Mo)。對流室爐管50根(Φ127×8Cr5Mo的2根和Φ89×8Cr5Mo的48根)及相應(yīng)的急轉(zhuǎn)彎頭109個(180°-Φ127×10-250,材質(zhì)為Cr5Mo的45個;180°-Φ89×8-178;90°-Φ127×10-125,材質(zhì)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(jù)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(cè)(包括管內(nèi)壁)20mm范圍內(nèi)打磨至露出金屬光澤。其次,焊前對焊件進行預(yù)熱,預(yù)熱范圍為坡口中心兩側(cè)各不小于壁厚的5倍,且不小于100mm,預(yù)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(nèi)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(jīng)過實際焊接及無損檢測結(jié)果確認(rèn)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(xiàn)場應(yīng)具有符合焊接材料保管要求的儲存場所和烘干、保溫設(shè)施。施焊現(xiàn)場宜設(shè)焊接工作棚,以防止風(fēng)、雨對焊接質(zhì)量的影響。爐管兩端應(yīng)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(yīng)大于4mm;超過6m時全長彎曲度不應(yīng)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(yīng)齊平,長短相差不應(yīng)大于2mm。爐管組對時,作為焊縫組成部分的定位焊縫,應(yīng)符合下列規(guī)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(yán)禁強力組對定位焊接;④定位焊縫應(yīng)沿管周均勻分布。正式焊接時,起焊點應(yīng)在兩定位焊縫之間;⑤定位焊縫應(yīng)焊透且無焊瘤等焊接缺陷,發(fā)現(xiàn)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(yīng)力集中,定位焊縫的兩端應(yīng)為緩坡狀,否則應(yīng)進行打磨修整。當(dāng)焊接環(huán)境出現(xiàn)下列情況之一時,如無有效的防護措施則嚴(yán)禁施焊:①手工電弧焊風(fēng)速大于或等于8m/s,氬弧焊時風(fēng)速大于2m/s;②相對濕度大于90%;③下雨環(huán)境;焊條藥皮不得有脫落和裂紋等缺陷,使用前應(yīng)按出廠說明書的規(guī)定進行烘干。烘干后放在保溫筒內(nèi)的焊條不得超過4h,否則應(yīng)按原烘干規(guī)定重新干操,重復(fù)烘干次數(shù)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(xì)清除坡口表面及坡口邊緣內(nèi)、外側(cè)不小于20mm范圍內(nèi)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(yīng)使用專用不銹鋼絲刷或剛玉砂輪爐管組對應(yīng)符合下列規(guī)定:①爐管組對時,應(yīng)做到內(nèi)口平齊,對口內(nèi)壁錯邊量不應(yīng)大于1mm。②定位焊用的焊接材料應(yīng)與正式焊接時所用的材料相同.并應(yīng)執(zhí)行相同的焊接工藝。定位焊應(yīng)認(rèn)真檢查,如有未焊透、裂紋等缺陷,應(yīng)予清除,并重新進行焊接。③爐管焊接的引弧必須在坡口內(nèi)進行,嚴(yán)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(nèi)充氬氣保護。氬氣純度應(yīng)在99.9%以上。⑤焊前預(yù)熱時的加熱范圍,應(yīng)以對口中心線為基準(zhǔn),每側(cè)不小于80mm。焊后熱處理加熱范圍,每側(cè)不應(yīng)小于爐管壁厚的六倍。⑥爐管焊接工藝參數(shù)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(yīng)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(xù)長度不得大于100mm,焊縫兩側(cè)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(biāo)準(zhǔn)處理。②焊縫內(nèi)在質(zhì)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(guī)定返修:a)焊縫在返修前應(yīng)進行質(zhì)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(shù)不應(yīng)超過兩次。最后一次返修方案應(yīng)經(jīng)施工單位技術(shù)總負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)。④爐管焊縫的外觀檢查應(yīng)在無損檢測之前進行,焊縫表面質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計文件的規(guī)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(yīng)在耐壓試驗之前按設(shè)計文件的規(guī)定進行。焊縫無損檢測部位應(yīng)做好標(biāo)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(jīng)熱處理后應(yīng)測試硬度。并做好標(biāo)記和記錄,其焊縫和熱影響區(qū)的硬度值應(yīng)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(yīng)經(jīng)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(shè)計壓力的1.25倍。(4)工藝焊接方案審核經(jīng)過技術(shù)人員及相關(guān)管理部門審核簽認(rèn),決定此焊接工藝方案可行,項目工藝焊接按此方案執(zhí)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(jīng)過考試合格者方可進行工藝焊接,并在遼陽石化質(zhì)量監(jiān)理站及項目監(jiān)理部備案。同時,監(jiān)理及施工技術(shù)人員嚴(yán)格按技術(shù)方案執(zhí)行,每天對焊接作業(yè)進行檢查,每道焊口組對焊前預(yù)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(dá)到98.7%。焊接過程中僅發(fā)生一次返修三次的焊口。同時,熱處理工序也嚴(yán)格按方案進行,熱處理后進行硬度檢測,均達(dá)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(biāo)缺陷為氣孔,經(jīng)過技術(shù)人員反復(fù)研究認(rèn)為是爐管經(jīng)過長期使用,氫含量超標(biāo),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(jīng)過無損檢測合格。
4結(jié)語
遼陽石化焦化爐工藝檢修,改造很成功,一次投產(chǎn)生產(chǎn)出合格產(chǎn)品,這種檢修焊接在很多裝置都會經(jīng)常遇到,焊接工藝及遇到的問題均有一定的參考價值。
作者:崔印生 單位:遼陽石油化纖工程建設(shè)監(jiān)理有限公司