石化工程質(zhì)監(jiān)總站齊魯石化分站（山東淄博 255400）汪培寶

常壓塔、減壓塔是齊魯分公司煉油廠(chǎng)新建常減壓裝置的關(guān)鍵設(shè)備，因其直徑大、超高、質(zhì)量大，運(yùn)輸困難，所以必須在現(xiàn)場(chǎng)組焊安裝。塔體的封頭和錐段采取在制造廠(chǎng)分片壓制的方法，筒體材料在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行坡口加工、輥圓而成。由于常減壓塔的主體材料均為不銹鋼復(fù)合鋼板，因此導(dǎo)致組焊工藝復(fù)雜、焊接工作量大、施工難度高。通過(guò)嚴(yán)格控制焊接工藝和操作紀(jì)律，采取有效措施消除焊接裂紋等缺陷，從而達(dá)到保證焊接質(zhì)量和設(shè)備安裝質(zhì)量的目的。

1.復(fù)合鋼板焊接裂紋的發(fā)現(xiàn)

齊魯分公司煉油廠(chǎng)新建常減壓裝置的常減壓塔封頭和筒體均采用不銹鋼復(fù)合板，封頭材質(zhì)為16MnR（基層）+0Cr13Al（復(fù)合層），與封頭相連錐段材質(zhì)為16MnR（基層）+00Cr17Ni14Mo2（復(fù)合層），減壓塔錐體與上封頭連接的環(huán)接縫材質(zhì)為16MnR（基層）+0Cr13Al（復(fù)合層）。減壓塔封頭拼接完成后進(jìn)行射線(xiàn)無(wú)損檢測(cè)（RT），底片中有一張返修片無(wú)返修標(biāo)記，且焊縫母材部位有細(xì)小的網(wǎng)狀裂紋，該焊縫位于減壓塔封頭與筒體環(huán)焊縫封頭側(cè)，出現(xiàn)裂紋的部位處在補(bǔ)焊區(qū)域。

圖1

裂紋發(fā)生的部位面積約為100mm×450mm，疑似被修補(bǔ)過(guò)，如圖1和圖2所示。圖1中PT檢測(cè)合格面積600mm×450mm，疑似拼接復(fù)合板，焊縫裂紋在此范圍內(nèi)。其中箭頭所指是在環(huán)焊縫上緣30mm位置，因擔(dān)心裂紋擴(kuò)展，加焊一條止裂帶。圖2為圖1的局部放大，箭頭所指疑似拼接焊縫。

圖2

2.復(fù)合鋼板焊接裂紋的產(chǎn)生原因

（1）測(cè)試化學(xué)成分 用定量光譜分析儀測(cè)定減壓塔封頭補(bǔ)焊處成分平均值，通過(guò)把此項(xiàng)測(cè)定結(jié)果與相關(guān)焊接材料和母材的主要化學(xué)成分進(jìn)行對(duì)照（見(jiàn)附表），表明補(bǔ)焊復(fù)層部位材質(zhì)不是0Cr13Al，也不是現(xiàn)場(chǎng)焊接使用的焊材A102、A302，而是焊材ENiCrFe—3。

焊材、母材與定量分析化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)) (%）

（2）焊接工藝評(píng)定 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的幾種情況進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，評(píng)定結(jié)果證明：用ENiCrFe—3補(bǔ)焊過(guò)的部位再用奧氏體焊材（A102、A302）焊接，確實(shí)在補(bǔ)焊位置出現(xiàn)了裂紋。

（3）檢查復(fù)合板供貨技術(shù)協(xié)議 發(fā)現(xiàn)有關(guān)覆層0Cr13Al拼縫要求采用NiCrFe—3焊材的要求。

（4）向復(fù)合板供應(yīng)商核實(shí) 其對(duì)所供復(fù)合材料的拼接焊縫和補(bǔ)焊處理采用的均是ENiCrFe—3焊條；供應(yīng)商試驗(yàn)也證實(shí)，當(dāng)用A102焊條在NiCrFe—3材質(zhì)上焊接時(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋。

（5）向焊接研究機(jī)構(gòu)咨詢(xún) 用ENiCrFe—3補(bǔ)焊過(guò)的部位再用奧氏體焊材焊接確實(shí)會(huì)出現(xiàn)裂紋。

（6）分析現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè) 現(xiàn)場(chǎng)焊接作業(yè)前沒(méi)有按規(guī)程對(duì)需要返修的缺陷分析其產(chǎn)生的原因并提出改進(jìn)措施，沒(méi)有進(jìn)行必要的焊接工藝評(píng)定，也沒(méi)有編制焊接返修工藝。

3.復(fù)合鋼板焊接裂紋的處理措施

由于常壓塔封頭部分有23個(gè)丁字接頭、筒體部分有14個(gè)丁字接頭，減壓塔封頭部分有24個(gè)丁字接頭、筒體部分有31個(gè)丁字接頭，出現(xiàn)拼接時(shí)，供貨商對(duì)0Cr13Al使用的都是ENiCrFe—3焊條。為了保證設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的施焊質(zhì)量，要求對(duì)復(fù)合鋼板的拼接處采取以下措施：將所有丁字接頭使用A302、A102焊材進(jìn)行焊接的部分鏟除，鏟除范圍以拼接縫為中心，兩側(cè)各60mm，深度超過(guò)復(fù)層厚度0.5～1mm，寬度超過(guò)原焊縫寬度；使用φ2.4mm的ENiCrFe—3焊絲焊接過(guò)渡層和復(fù)層，焊接后再做PT、MT和RT檢測(cè)。

接頭坡口形式選擇如圖3、圖4所示。

圖3 操作溫度超過(guò)240℃的錐段、封頭坡口形式

圖4 操作溫度低于240℃的錐段、封頭坡口形式

焊接工藝如下：①焊接前進(jìn)行相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定工作，并撰寫(xiě)焊接工藝評(píng)定報(bào)告；焊接前依據(jù)相應(yīng)的焊接工藝評(píng)定編制相應(yīng)焊接工藝指導(dǎo)書(shū)。②焊條的烘干和發(fā)放做記錄，焊條在焊條桶內(nèi)存放的時(shí)間不得超過(guò)4h，否則應(yīng)重新烘干，烘干次數(shù)不超過(guò)兩次。③施焊環(huán)境應(yīng)滿(mǎn)足下列條件：焊件溫度低于0℃時(shí)，在始焊處100mm內(nèi)預(yù)熱到15℃左右；焊條電弧焊焊接時(shí)風(fēng)速≤8m/s，氣體保護(hù)焊時(shí)風(fēng)速≤2m/s。④環(huán)境相對(duì)濕度≤90%；焊接場(chǎng)所保證有防風(fēng)、防雨措施。⑤焊接宜先焊基層，后焊過(guò)渡層和復(fù)層，且焊接基層時(shí)不得將基層金屬沉積在復(fù)層上。當(dāng)條件受到限制時(shí)，也可先焊復(fù)層，再焊過(guò)渡層和基層，在這種情況下，基層的焊接應(yīng)選用與過(guò)渡層焊接相同的焊接材料。⑥過(guò)渡層焊接宜用小熱輸入多道焊接。⑦焊接復(fù)層前，必須將過(guò)渡層焊縫表面和坡口邊緣清理干凈。⑧縱縫焊接時(shí)，應(yīng)將過(guò)渡層及復(fù)層焊縫兩端各留 30～50mm不焊，待環(huán)縫基層焊接后，再將縱縫兩端焊接成形。⑨不銹鋼復(fù)合鋼的切割及坡口加工宜采用機(jī)械方法，切割面應(yīng)光滑。⑩坡口及其兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)應(yīng)進(jìn)行表面清理，復(fù)層距坡口100mm范圍內(nèi)應(yīng)涂防飛濺涂料。組對(duì)時(shí)應(yīng)以復(fù)層為基準(zhǔn)，對(duì)口錯(cuò)邊量不大于復(fù)層厚度的 50% 且≤2mm。當(dāng)復(fù)層不等厚時(shí)，按較小的復(fù)層厚度δ取錯(cuò)邊量。復(fù)層側(cè)不得有咬邊缺陷。磨削清除缺陷時(shí)，刨槽底部應(yīng)修磨成U形，槽長(zhǎng)不得<50mm。修復(fù)后無(wú)損檢測(cè)結(jié)果：焊接后進(jìn)行PT、MT和RT檢測(cè)，各修復(fù)部位沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋。

4.結(jié)語(yǔ)

焊接質(zhì)量對(duì)石化設(shè)備的制造質(zhì)量影響巨大。只有嚴(yán)格按照國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程進(jìn)行焊接施工，才能有效消除焊接裂紋等缺陷，保證設(shè)備的安全使用和長(zhǎng)周期運(yùn)行。