徐婧 蒲宗汶

石油天然氣蘭州工程質(zhì)量監(jiān)督站 甘肅蘭州 730060

1 工程概況

某石化蠟油加氫裂化裝置中氫氣管線主要采用TP321 不銹 鋼 管 道， 規(guī) 格 分 別 為Φ457×40mm、Φ508×50mm、Φ560×54mm 等三種，設(shè)計(jì)壓力：14.3-16.05MPa，設(shè)計(jì)溫度：405-454℃，全部屬于SHA 級管道。

2 TP321 厚壁管道焊接工藝

2.1 TP321 厚壁管道焊接工藝原理

由于TP321 不銹鋼材料含有一定量的穩(wěn)定化元素Ti、Nb，所以采用的焊接材料中也含有一定量的穩(wěn)定化元素Ti 或Nb，減少了晶間鉻的碳化物析出[1]。

2.2 TP321 厚壁管道焊接過程

2.2.1 焊前準(zhǔn)備

編制管道焊接施工方案，并進(jìn)行交底；編制焊接工藝評定報(bào)告和焊接工藝規(guī)程（焊接作業(yè)指導(dǎo)書）；選擇合格的焊工，并進(jìn)行培訓(xùn)；焊材、焊接設(shè)備和工機(jī)具的準(zhǔn)備。

2.2.2 焊材的進(jìn)場驗(yàn)收

檢查焊材質(zhì)量證明文件是否齊全，是否符合訂貨合同及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求；標(biāo)志標(biāo)識是否清晰明顯，標(biāo)記內(nèi)容是否齊全；外觀質(zhì)量是否符合訂貨合同、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及施工驗(yàn)收規(guī)范要求；是否依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求對焊材進(jìn)行了復(fù)檢等[2]。

2.2.3 坡口加工

本工程中，TP321 厚壁管線壁厚40-66mm，現(xiàn)場采用的坡口形式及尺寸如下圖1：

坡口采用機(jī)械緩慢加工，坡口邊緣及其兩邊50mm 范圍內(nèi)的油脂、雜物等應(yīng)清除干凈，使之露出金屬光澤，不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷。

2.2.4 組對

壁厚相同的管子或管件組對時(shí)，其內(nèi)壁應(yīng)平齊，外壁錯(cuò)變量不應(yīng)大于2mm；壁厚不同的管子或管件組對時(shí)，將厚壁側(cè)按1：4 的斜率進(jìn)行打磨。組對前，檢查坡口表面及其兩側(cè)20mm 范圍內(nèi)是否有氧化物、油污、毛刺和其他有害雜質(zhì)。SHA 級管道組對錯(cuò)邊量為壁厚的10%，且不大于0.5mm。內(nèi)壁差0.5mm 或外壁差2mm。

2.2.5 焊接

（1）焊接方法：鎢極氬弧焊打底，手工電弧焊蓋面，背面沖氬保護(hù)。

（2）焊接工藝參數(shù)。①層數(shù)：1、2；焊接方：GTAW；焊接材料：ER347；焊材規(guī)格：2.4mm；電源極性：DCEN；焊接電流：80-130A；焊接電壓：12-14V；焊接速度：6-10cm/min。②層數(shù)：3、4；焊接方：SMAW；焊接材料：ER347-15；焊材規(guī)格：3.2mm；電源極性：DCEP；焊接電流：80-110A；焊接電壓：22-25V；焊接速度：8-12cm/min。③層數(shù)：5 層以上；焊接方：SMAW；焊接材料：ER347-15；焊材規(guī)格：4.0mm；電源極性：DCEP；焊接電流：120-150A；焊接電壓：24-26V；焊接速度：10-15cm/min。

（3）沖氬保護(hù)。正面保護(hù)氣體：Ar、99.99%、10-15L/min /6-10L/min

（4）預(yù)熱及層間溫度控制。根據(jù)焊接工藝規(guī)程，焊接前的預(yù)熱沒有要求，所以焊前預(yù)熱不是質(zhì)量控制的要點(diǎn)，關(guān)鍵是層間溫度的控制，現(xiàn)場須不定時(shí)的抽查，確保層間溫度控制在100℃以內(nèi)。

（5）操作要點(diǎn)。焊接過程中必須采用小電流、短電弧、不擺動、窄焊道、多層多道焊、層間接頭錯(cuò)開，嚴(yán)格控制焊接線能量和層間溫度。

（6）施焊環(huán)境。奧氏體不銹鋼焊接環(huán)境溫度應(yīng)不低于-5℃。

電弧焊焊接時(shí)，風(fēng)速不應(yīng)等于或大于8m/s，氣體保護(hù)焊焊接時(shí)，風(fēng)速不應(yīng)等于或大于2m/s。

下雨、下雪或相對濕度不應(yīng)大于90%

2.2.6 焊后穩(wěn)定化熱處理

焊接完成后對焊縫整體熱處理，具體熱處理工藝參數(shù)：

加熱方法：電加熱；

加熱范圍：以焊縫中心線為基準(zhǔn)，每側(cè)不小于焊縫寬度的3 倍；

熱處理溫度：900±10℃；

恒溫時(shí)間：2 小時(shí)；

升溫速度：300℃以上時(shí)為≤120℃/h；

冷卻速度：700℃以上時(shí)為≤100℃/h

冷卻方式：700℃以下時(shí)空冷

焊后穩(wěn)定化熱處理是管道焊接質(zhì)量控制的重要工序。

2.3 焊后檢驗(yàn)

2.3.1 外觀檢驗(yàn)

焊縫外觀質(zhì)量不允許有表面裂紋，氣孔，夾渣及熔合性飛濺，不允許有咬邊及表面凹陷，表面余高小于1+0.05B，且不大于3mm，錯(cuò)邊小于0.1s，且不大于2mm。

2.3.2 無損檢測

根據(jù)焊接工藝評定的要求，需做以下檢測：

焊接完成后進(jìn)行100% 的RT 檢測，Ⅱ級合格；100% 的PT檢測，I級合格；穩(wěn)定化熱處理后進(jìn)行100% 的RT 檢測，Ⅱ級合格；100% 的PT 檢測，I級合格。

2.3.3 強(qiáng)度/ 嚴(yán)密性試驗(yàn)

強(qiáng)度試驗(yàn)可檢查焊接接頭的致密性和焊接接頭的強(qiáng)度，是對整體焊接質(zhì)量的綜合性考核；嚴(yán)密性試驗(yàn)主要用來發(fā)現(xiàn)貫穿性裂紋、氣孔、夾渣、未焊透等缺陷[3]。

3 結(jié)語

本工程TP321 厚壁管道焊接施工前，建設(shè)單位召集各參建單位焊接和熱處理專家，經(jīng)過討論分析和焊接試驗(yàn)，總結(jié)出了該焊接工法，并付諸實(shí)施。