午宏斌 仇軍華
摘要:國內(nèi)石化行業(yè)的柴油加氫裝置的管道一般均采用TP321奧氏體不銹鋼臨氫鋼管,在實際施工過程中,TP321工藝管道施工經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量問題,給裝置平穩(wěn)運行造成安全隱患,因此工藝管道的質(zhì)量控制顯得尤其重要。文章結合蘭州石化300萬噸/年柴油加氫裝置中的TP321工藝管道的施工經(jīng)驗,對高壓臨氫管線的質(zhì)量控制做了簡要的分析和探討。
關鍵詞:TP321;工藝管道;質(zhì)量控制;高壓臨氫管線
中圖分類號:TE966 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2013)20-0138-02
蘭州石化300萬噸/年柴油加氫裝置高壓加氫管道主要分布在四個區(qū):爐反區(qū)、構二區(qū)、管帶區(qū)和壓縮機區(qū)。由于TP321不銹鋼鋼管屬于高壓臨氫管道,其施工質(zhì)量控制對工程起著舉足輕重的作用,因此,必須把握好每一道施工程序,嚴格按照規(guī)范進行施工,就顯得尤其重要。
1 母材選擇及性能分析
根據(jù)臨氫環(huán)境中鋼材的腐蝕機理,高溫高壓、臨氫環(huán)境下的柴油加氫裝置,一般選用TP321超低碳不銹鋼
材料。
美標TP321相當于國內(nèi)的H0Cr20Ni10Ti,是一種焊接性能良好的奧氏體不銹鋼,具有較高的抗腐蝕能力。但其在焊接過程中焊接應力大,在穩(wěn)定化處理后經(jīng)常會發(fā)生開裂,后續(xù)反復補焊易造成報廢。因此,必須通過合理的質(zhì)量控制才能避免或減少裂紋產(chǎn)生。
2 前期準備
高壓臨氫管道的質(zhì)量是需要系統(tǒng)的質(zhì)量保證體系來控制,因此,在前期準備階段,首先,建立質(zhì)量保證機構,將質(zhì)量落實到個人;其次,組織專業(yè)工藝技術人員,結合自身工程的特點,對特殊材質(zhì)進行分析,編制專門的技術方案,確保質(zhì)量得到控制;最后,特殊工種人員必須持證上崗,但是,在我們的實際施工過程。盡管證件齊全,但是,由于焊工的水平有所差距,因此,在選擇焊工焊接前,需要對其進行測試,看是否具備焊接TP321不銹鋼的能力。
3 施工階段
施工階段采用預制和現(xiàn)場安裝,根據(jù)蘭州石化300萬噸/年柴油加氫裝置的施工經(jīng)驗,為保證質(zhì)量,管道的預制全部在預制車間進行,這樣可以避免天氣、環(huán)境對焊接的影響,有利于焊接質(zhì)量的控制,在現(xiàn)場安裝過程中,一定要做好防風防雨措施,同時,嚴禁在惡劣天氣情況進行施工,必須保證焊接環(huán)境良好。
3.1 坡口加工
主要控制管道切口的平直度、毛刺及時清理和坡口加工。對于TP321管道,采用氣割或等離子切割,坡口加工采用管床或坡口機完成,坡口加工完成之后,及時對坡口進行100%PT表面檢測,切口的平直度不合格會使管口組對間隙不均勻,另外,坡口的加工應采用大角度和小鈍邊的形式,且應符合設計和焊接作業(yè)指導書的規(guī)定。
3.2 組對
組對主要控制管口的錯邊量和平直度、彎頭的角度、三通和異徑管的平直度,在管道組對過程中,必須保證管口的內(nèi)平齊,否則將影響焊接質(zhì)量。其坡口和組對示意圖如圖1所示:
圖1 坡口組對加工圖
根據(jù)我們的實踐經(jīng)驗,采用上圖所示的U+V組合型坡口,既保證了GTAW打底焊操作空間,又保證了質(zhì)量;同時使收縮型坡口減少了熔敷金屬數(shù)量,降低了敏化溫度的不良影響。
3.3 焊接及穩(wěn)定化熱處理
TP321不銹鋼管焊接方法為:鎢極氬弧焊(GTAW)打底+手工電弧焊(SMAW)中間及蓋面。
此焊縫為多層焊,宜采用多道焊,底層焊道完成后,應采用放大鏡檢查焊道表面,每一焊道完成后,均應徹底清除焊道表面的熔渣并進行檢查,消除各種表面缺陷,每層焊道的接頭應錯開。
采用鎢極氬弧焊的方法焊接底層焊道時,應該選擇純度為99.99%的氬氣,保護氣體流速12L/min,背面保護氣體10L/min,管內(nèi)充氬氣,對焊道背面進行保護,焊接過程中,焊絲的加熱段應置于保護氣體中,這樣既避免了焊縫氧化又可較好地保證焊縫成形,減少根部底層出現(xiàn)焊縫
缺陷。
對壁厚26~40mm的管道,最好采用分兩次焊接并分層RT檢驗的方法,確保焊縫內(nèi)部質(zhì)量缺陷能得到徹底根除;另外,焊接層間溫度,確保小于100℃。
實踐證明焊后進行穩(wěn)定化熱處理來消除焊接應力是防止TP321奧氏體不銹鋼發(fā)生應力腐蝕的有效措施之一。
4 檢驗和壓力試驗
4.1 焊縫外觀檢查
焊接完成之后,首先對焊縫進行外觀檢查,檢查表面氣孔、表面夾渣、咬邊、未焊透、焊縫寬度和余高等。
4.2 無損檢測
按照設計要求,對焊縫進行無損檢測,由于TP321不銹鋼鋼管焊縫屬于有再熱裂紋傾向的焊縫,所以在無損檢測時,應在焊后和熱處理之后各進行一次。
4.3 壓力試驗
在管道安裝完畢,熱處理和無損檢測之后,需要進行壓力試驗,壓力試驗前,要編制試驗方案,并通過專業(yè)工程師和監(jiān)理工程師的批準。
5 結語
蘭州石化300萬噸/年柴油加氫裝置中的TP321不銹鋼工藝管道,按此進行施工之后,TP321工藝管道焊縫的無損檢測合格率得到了顯著提高,焊接質(zhì)量得到了有效的控制,對裝置的安全平穩(wěn)的運行起到了重要作用。
參考文獻
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