改善焊接質(zhì)量 降低泄漏風(fēng)險

文/李利 徐皓 卞加麗 圖/卞加麗

焊接質(zhì)量問題是氟化工生產(chǎn)設(shè)備腐蝕泄漏的一個主要原因，太倉環(huán)保通過改進焊接技術(shù)與工藝、完善焊接材料管理制度、提升焊接隊伍素質(zhì)等手段大大降低了設(shè)備腐蝕泄漏風(fēng)險。

太倉中化環(huán)保化工有限公司（以下簡稱“太倉環(huán)?！保?，致力于ODS（破壞臭氧層物質(zhì)）替代品HFC-134a（1，1，1，2- 四氟乙烷 ）、HFC-125（1，1，1，2，2- 五氟乙烷）等系列產(chǎn)品生產(chǎn)，生產(chǎn)過程大量消耗AHF（無水氟化氫）。AHF是清澈、無色、發(fā)煙的腐蝕性液體，具有高毒性、強腐蝕性的特點。常溫干燥時AHF對碳鋼腐蝕可忽略，但隨著溫度的升高，加之系統(tǒng)中無法消除的微量水分存在，AHF對金屬的腐蝕性急劇增強，同時腐蝕產(chǎn)生的氫氣可能在容器或管道內(nèi)聚集，存在著火甚至爆炸的危險。AHF一旦因腐蝕泄漏，對環(huán)境產(chǎn)生影響，尤其是對人員的皮膚、呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重傷害，甚至危及人員生命安全。

通過對公司歷年來因AHF泄漏導(dǎo)致的非計劃停車事故統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，因焊接質(zhì)量問題導(dǎo)致腐蝕泄漏事故占80%左右。為汲取事故教訓(xùn)，保障人員安全，改善現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，提高裝置穩(wěn)定運行能力，太倉環(huán)保成立攻關(guān)小組，在提升焊接質(zhì)量、預(yù)防AHF腐蝕泄漏方面著手開展改善工作。

圖1 管板表面噴耐腐蝕涂層

探究腐蝕機理優(yōu)化完善焊接工藝

太倉環(huán)保針對不同裝置、管線部位的腐蝕以及不同大小類型的焊接作業(yè)，探究腐蝕機理，進一步完善焊接工藝、提升焊接質(zhì)量。

設(shè)備腐蝕損壞，主要包括反應(yīng)器、換熱器的管板及換熱管的焊縫腐蝕，換熱器襯板焊縫腐蝕，密封面堆焊層腐蝕等。管板與換熱管的腐蝕，以氣孔和微裂紋為主。

攻關(guān)小組對多種材質(zhì)焊接試板進行試驗，經(jīng)過綜合評估，對主要焊縫基層采用NiCrFe-3，面層采用NiCrMo-4焊接，個別溫度較低的換熱器（110℃以下）則采用四氟噴涂工藝，即在管板表面噴涂耐腐蝕的0.2～0.3 mm PFA（可溶性聚四氟乙烯），如圖1、圖2所示。對于襯板焊縫及密封面堆焊層焊縫缺陷的修補，選擇將腐蝕層打磨消除干凈，之后再采用補焊工藝，補焊過的密封面重新車削。針對不同部位采用不同焊接方法，大大提升了焊接質(zhì)量。

針對含AHF（無水氟化氫）管線的焊接，焊前制訂嚴(yán)格的焊接工藝，首先對熱影響區(qū)管內(nèi)污垢、內(nèi)腐蝕層進行徹底打磨，避免氟離子再次析出，造成焊口的氣孔裂紋。所有管線均按規(guī)范打磨坡口，進行氬弧焊打底，嚴(yán)格控制焊接電流和層間溫度，保證焊肉高度及成型，并對含氟管線進行100%探傷檢查，發(fā)現(xiàn)焊接過程中存在的缺陷，及時進行補焊。這些措施一定程度上控制了焊接過程中的風(fēng)險，保證了管線焊接效果。

鎳基材料如N006600與Q345R焊接，因為Fe與C離子的擴散，易造成鎳基劣化，極易產(chǎn)生裂紋，存在安全隱患。因此改變傳統(tǒng)直接對焊工藝，而采用如圖3所示方法，對鎳基與碳鋼材料對焊，先堆焊，后車削坡口，再對焊工藝；而復(fù)合板與碳鋼材料的焊接，采用將熱影響區(qū)鎳基車削后再焊接的辦法，降低了裂紋、縫隙等出現(xiàn)的概率。通過一系列焊接技術(shù)、工藝的改變，裝置、管線、不同焊材焊接中經(jīng)常出現(xiàn)的問題均從技術(shù)層面得到了改觀。

圖2 焊接現(xiàn)場

圖3 鎳基與碳鋼管材焊接技術(shù)示意圖

標(biāo)準(zhǔn)化管理管材、焊材保障焊接質(zhì)量

針對AHF腐蝕特性，公司分別對生產(chǎn)運行系統(tǒng)材質(zhì)和焊接材料進行改善。在生產(chǎn)運行系統(tǒng)材質(zhì)優(yōu)化方面，根據(jù)生產(chǎn)工藝、反應(yīng)溫度特點，并結(jié)合工藝危害分析結(jié)果，優(yōu)化確定各系統(tǒng)材質(zhì)。如：對常溫環(huán)境下原料儲存采用碳鋼材質(zhì)；對溫度在80℃左右的運行環(huán)境使用耐腐蝕的304不銹鋼材質(zhì)；對高溫系統(tǒng)使用多種特種材質(zhì)。

在焊接材料改善方面，攻關(guān)小組針對焊接制度、焊接材料管理等方面提出了進一步的要求。公司建立了嚴(yán)格且有針對性的焊接制度。攻關(guān)小組在相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，充分考慮氟化工行業(yè)及公司實際情況，制定了符合公司特點的焊接制度《壓力容器、管道焊接工藝規(guī)范》，從焊材的采購、儲存、使用等全流程多環(huán)節(jié)上明確了管控要求，并將前期總結(jié)的技術(shù)規(guī)程、操作方法予以細(xì)化明確，形成規(guī)范制度。

尤其是針對焊接材料，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范里明確焊材采購及驗收要求，對驗收不合格物資一律不準(zhǔn)入庫使用，有效避免采購、驗收環(huán)節(jié)風(fēng)險隱患；在焊材保管方面，嚴(yán)格按照焊條、焊絲儲存環(huán)境要求建立焊材儲存室，并記錄焊絲、焊條烘干記錄，建立焊材領(lǐng)取、使用記錄，詳細(xì)記錄焊材的使用、流轉(zhuǎn)過程。通過管材、焊材的全過程管理，實現(xiàn)從采購、運輸、驗收入庫到實際使用全流程可追溯，同時也有利于后續(xù)的追蹤評價及效果評估。

通過建立完整的成體系的規(guī)章制度，公司強化了對焊接技術(shù)、焊接材料的嚴(yán)格管理，實現(xiàn)了“有法可依、有法必依”，將法律法規(guī)和生產(chǎn)實踐中得到的寶貴經(jīng)驗有效固化，真正做到了“變細(xì)節(jié)為規(guī)范，變規(guī)范為習(xí)慣”，有效提升焊接作業(yè)管理。

建立焊工培訓(xùn)培養(yǎng)體系為焊接質(zhì)量保駕護航

在鉆研焊接技術(shù)、建立焊接制度的基礎(chǔ)上，攻關(guān)小組發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量和效果依然不能達到預(yù)設(shè)目標(biāo)，經(jīng)過調(diào)研和現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，人的作用不可忽視，焊接質(zhì)量需要一支可靠的焊工隊伍。公司從技能培訓(xùn)、考核認(rèn)證、培養(yǎng)激勵等三個方面對焊工隊伍進行提升。

建立針對性的技能培訓(xùn)方式

將制度、技術(shù)教學(xué)作為技能培訓(xùn)的基礎(chǔ)，增加實操培訓(xùn)和質(zhì)量技能比武等體驗式培訓(xùn)作為進階，并結(jié)合微課堂等多媒體交互式培訓(xùn)，形成立體化培訓(xùn)體系。同時針對不同從業(yè)年限、技能熟練程度不同的焊工實行師徒結(jié)對培養(yǎng)模式，針對師父、徒弟的不同培訓(xùn)需求開展年度復(fù)訓(xùn)和資格評定，確保關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)無漏洞。

建立綜合性的考核認(rèn)證體系

在對檢修焊接質(zhì)量跟蹤時發(fā)現(xiàn)，同樣擁有焊工資質(zhì)，不同的人焊接質(zhì)量參差不齊。因此公司將焊工資質(zhì)核準(zhǔn)作為基礎(chǔ)條件，增加內(nèi)部技能等級認(rèn)定，尤其是與培訓(xùn)培養(yǎng)環(huán)節(jié)的實操訓(xùn)練、焊接技能比武結(jié)合評價，建立體驗式考核機制，評定焊工等級，并根據(jù)其等級進行分級管理，分配焊接任務(wù)?？己苏J(rèn)證根據(jù)焊接考核結(jié)果、現(xiàn)場作業(yè)成果進行流動式管理，保證焊接水平持續(xù)提升。

建立靈活的培養(yǎng)激勵方式

調(diào)整培訓(xùn)和考核認(rèn)證體系后，焊接工作任務(wù)往往與焊接技術(shù)能力相匹配。在此基礎(chǔ)上，再將焊工等級以及工作成果與崗位工資薪酬掛鉤，作業(yè)質(zhì)量與獎勵掛鉤，督促焊工主動提升工作質(zhì)量。同時將焊接工種納入公司技術(shù)人員序列，有效促進員工進步。

通過這一系列改善措施的落實，太倉環(huán)保建立了一個標(biāo)準(zhǔn)化焊接器材管理倉庫，形成一套適合自身特色的焊接管理機制，更重要的是培養(yǎng)了一支焊接團隊，在團隊里既有呈梯隊上升的焊接操作隊伍，又有一批懂焊接工藝、掌握焊接質(zhì)量監(jiān)管專家隊伍。這些改善成果，保障了焊接質(zhì)量，大幅度降低AHF泄漏停車風(fēng)險。

據(jù)統(tǒng)計，2016年，公司非計劃停車次數(shù)從上一年21次大幅降低至6次，其中因焊接質(zhì)量問題導(dǎo)致的腐蝕泄漏從上一年17次降低至2次。腐蝕與焊接作業(yè)，從之前的“老大難”，逐漸成為了公司加強作業(yè)管理、提升安全生產(chǎn)的名牌項目。