王俐

（陜西化建工程有限責(zé)任公司西安分公司，陜西西安710200）

靖邊能源化工園區(qū)150萬(wàn)噸/年催化裂解（DCC）制乙烯裝置由中國(guó)石化工程公司設(shè)計(jì)，陜西化建工程有限公司施工。冷、熱分離單元共有工藝管道5.7萬(wàn)米，合計(jì)17萬(wàn)余寸徑。其中耐熱低碳合金鋼A335-P11 828m，約3738寸徑，分布于工藝裝置街區(qū)和壓縮廠房。設(shè)計(jì)溫度450℃，設(shè)計(jì)壓力4.6MPa，管道級(jí)別SHC2，規(guī)格介于Φ21.3*3.73～Φ508.0*20.62。這種鋼在焊接過(guò)程中存在熱影響區(qū)硬化、冷紋及焊后熱處理或高溫使用過(guò)程中的再熱裂紋問(wèn)題，因此，其焊接過(guò)程具有一定的難度。

1 材料成分與性能[5]

表1 A335-P11的化學(xué)成分

表2 A335-P11的力學(xué)性能

2 焊材的選用

根據(jù)A335-P11材質(zhì)的化學(xué)成分、力學(xué)性能、使用和施焊現(xiàn)場(chǎng)綜合條件，焊接材料的選用須遵循以下原則：①選用與A335-P11材質(zhì)化學(xué)成分相當(dāng)?shù)暮附硬牧?；②熔敷金屬的抗拉?qiáng)度值不低于415MPa；③具有良好的焊接工藝性能。所選的焊絲R30、焊條R307化學(xué)成分和熔敷金屬的力學(xué)性能見(jiàn)文獻(xiàn)[2]。

3 坡口制備

以Φ323.9*14.27管子為例，其坡口設(shè)計(jì)如下：

4 焊條的烘焙

焊條使用前必須嚴(yán)格烘焙，300～350℃烘干1h，80～120℃保溫。烘焙時(shí)嚴(yán)禁急熱急冷，以防止藥皮開(kāi)裂。

5 焊口預(yù)熱

管道預(yù)熱采用電加熱方式，加熱的范圍及位置見(jiàn)圖2。預(yù)熱溫度通過(guò)焊縫部位熱電偶測(cè)溫計(jì)測(cè)定并由溫控柜進(jìn)行調(diào)控。預(yù)熱溫度200～250℃，達(dá)到此溫度范圍后保溫30min開(kāi)始施焊。

6 焊接過(guò)程的控制[6]

遵循表3工藝參數(shù)施焊。A335-P11定位焊縫采用橋式氬弧焊，其沿坡口圓周均勻分布且數(shù)目不少于4處，長(zhǎng)度10～20mm；正式焊接至定位點(diǎn)時(shí)將定位焊縫磨掉。焊接層間溫度保持在200～250℃，采用紅外線測(cè)溫儀測(cè)定，當(dāng)?shù)陀谝髸r(shí)應(yīng)重新加熱后方可繼續(xù)施焊。焊接過(guò)程中加熱設(shè)施不得拆除，以便隨時(shí)通電控制層間溫度。當(dāng)風(fēng)速過(guò)大，尤其是管內(nèi)的穿堂風(fēng)過(guò)大，易使焊接接頭淬硬，含氫量也會(huì)增加，所以要求施焊時(shí)將兩側(cè)管口堵住。受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，焊接完畢后很難立即進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，為防止焊縫急冷出現(xiàn)裂紋，焊后應(yīng)立即進(jìn)行300～350℃/30min的后熱并緩慢冷卻。

表3 焊接工藝參數(shù)

7 消除應(yīng)力熱處理

（1）熱處理參數(shù)

熱處理方法：電加熱，熱處理溫度700～750℃；升溫、恒溫、降溫溫度400℃以上，加熱速率≯176℃/h；恒溫時(shí)間2h；冷卻速率≯260℃/h，400℃以下，自然冷卻。

（2）熱處理機(jī)具

加熱：履帶式加熱器。

保溫：采用硅酸鋁纖維毯均勻保溫，厚度為50～100mm，保溫寬度為焊接接頭兩側(cè)各不小于300mm，管段兩端應(yīng)堵口。

測(cè)溫：采用熱電偶測(cè)溫計(jì)測(cè)溫。測(cè)溫點(diǎn)在焊接接頭中心，通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線反饋至熱處理溫控柜，自動(dòng)控制熱處理溫度并記錄溫度曲線。為防止加熱器的熱影響引起熱電偶的測(cè)溫誤差，熱電偶與加熱器之間墊上一層薄薄的陶纖毯；當(dāng)管道的公稱直徑大于300mm時(shí)，每個(gè)焊接接頭對(duì)稱安置2個(gè)熱電偶測(cè)溫計(jì)。

（3）熱處理過(guò)程資料

溫度曲線反映出的參數(shù)要滿足工藝要求，包括熱處理溫度、時(shí)間、升降溫速度。溫度曲線圖和硬度報(bào)告應(yīng)標(biāo)清楚管線號(hào)、焊口號(hào)及規(guī)格，為后期的資料報(bào)驗(yàn)做好準(zhǔn)備工作。

（4）安全事項(xiàng)

熱處理操作人員在送電前，應(yīng)認(rèn)真檢查電源是否正確連接，漏電保護(hù)器是否靈敏，有無(wú)裸露的電源線及線頭，加熱器磁環(huán)有無(wú)損壞，有無(wú)裸露電阻絲，熱處理設(shè)備和管道是否良好且有可靠接地，熱電偶與母材接觸是否良好，與加熱器是否隔離；嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作；做好用電標(biāo)識(shí)，搭設(shè)警戒繩，以防觸電；施工人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)佩戴勞動(dòng)保護(hù)用品。

8 質(zhì)量檢查

因A335-P11有再熱裂紋傾向，所以在熱處理完成24h以后方可按相關(guān)規(guī)范或設(shè)計(jì)要求進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和硬度檢測(cè)（焊縫及熱影響區(qū)硬度不超過(guò)225HB為合格）。若出現(xiàn)焊縫質(zhì)量不合格需進(jìn)行返修時(shí)，再施焊作業(yè)應(yīng)重新進(jìn)行熱處理。

9 總結(jié)

冷、熱分離單元3738寸徑A335-P11焊口已全部完工，嚴(yán)格的過(guò)程控制和全面的防范措施，使一次焊接合格率達(dá)到了99.5%。

[1]GB50235-2010，工業(yè)金屬管道工程施工規(guī)范[S].

[2]GB50236-2011，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工規(guī)范[S].

[3]GB50184-2011，工業(yè)金屬管道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[4]SH/T3501-2002，石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[5]DL5031-94，電力建設(shè)施工驗(yàn)收及規(guī)范（管道篇）[S].

[6]SHJ520-91，石油化工工程鉻鉬耐熱鋼管道焊接技術(shù)規(guī)程[S].□