推料管線的焊接工藝及定期檢測

劉思全

摘 要：多晶硅生產(chǎn)中的推料管線由12Cr2Mo的無縫鋼管及其他管件組成，該管線介質(zhì)為硅粉與氫氣，壓力2.2MPa，部分管道的溫度局部可達(dá)500℃，使用時還有不同程度的振動，生產(chǎn)中如果管道泄漏，其危險性較大。在生產(chǎn)現(xiàn)場如何確保該管線的焊接質(zhì)量，經(jīng)過多次焊接施工的改進(jìn)，形成了如下的焊接施工工藝，同時，為了更好的做好這類壓力管道的管理，預(yù)防事故的發(fā)生，在泄漏之前及時發(fā)現(xiàn)并處理，對該管道的定期檢測介紹了部位、方法和時間間隔。

關(guān)鍵詞：推料管線;焊接工藝;定期檢測

1 焊接管線材料組成

推料管線主體由12Cr2Mo和20#無縫鋼管組成，12Cr2Mo是具有抗氫腐蝕性和具有較好高溫力學(xué)性能和耐溫蠕變性能的珠光體耐熱鋼，它以加入鉻、鉬合金元素為主，合金元素鉻能形成致密的氧化膜，提高鋼的抗氧化能力，鉬是耐熱鋼中的強(qiáng)化元素，形成碳化物的能力比鉻弱，鉬與鉻同時加入鋼中，阻止碳的石墨化，鉬還能減少鋼的熱脆性。

12Cr2Mo無縫鋼管的焊接性能分析：

根據(jù)12Cr2Mo無縫鋼管的化學(xué)成分，計(jì)算材料的碳當(dāng)量，各合金元素含量取質(zhì)保書上的數(shù)值，計(jì)算其碳當(dāng)量：

CE%=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15=0.13+0.41/6+ （2.21+0.98+0）/5+（0+0）/15=0.83%，大于0.6%，這是因?yàn)殂t和鉬的加入，使得鋼的碳當(dāng)量增加，鋼的脆硬傾向增大。焊接時，由于母材和焊縫金屬中的碳和合金元素含量的差異，當(dāng)滯后相變的母材熱影響區(qū)發(fā)生奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時，氫以各飽和狀態(tài)殘存于馬氏體中，產(chǎn)生氫致裂紋。當(dāng)焊縫金屬的含碳量和合金元素較高時，有可能使母材熱影響區(qū)先于焊縫發(fā)生相變，氫會從熱影響區(qū)向焊縫擴(kuò)散，使焊縫中氫處于過飽和。當(dāng)焊縫冷卻后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織時，會產(chǎn)生焊縫冷裂紋。為防止裂紋的產(chǎn)生，要采取焊前預(yù)熱措施，合理地控制層間溫度，以降低接頭的冷卻速度，防止產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變。

2 焊接材料的選擇

根據(jù)NB/T47015-2011《壓力容器焊接規(guī)程》，結(jié)合推料管線的材料組成，無縫鋼管為DN80，厚度8mm，焊接方式采用規(guī)格為Φ2.5的焊絲手工鎢極氬弧焊打底，采用牌號為R407，規(guī)格為Φ3.2的焊條電弧焊蓋面，鋼管12Cr2Mo與12Cr2Mo間焊接焊絲使用H08CrMoA，12Cr2Mo的無縫管與接管為20#的其他管件的異種鋼焊接，焊絲使用HJ431-H08A，用J427焊條蓋面。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 材料要求

施工現(xiàn)場應(yīng)配有符合要求的固定焊條庫或流動焊條庫;焊材必須具有質(zhì)量證明書或材質(zhì)合格證，焊材的保管、烘干、發(fā)放、回收嚴(yán)格按《壓力管道質(zhì)量手冊》中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行;焊絲使用前，應(yīng)去除表面的油脂、銹等雜物。

3.2 作業(yè)環(huán)境條件

焊工必須持有焊工合格證，施焊允許的最低環(huán)境溫度為0℃;風(fēng)速：手工電弧焊小于8m/s，氣體保護(hù)焊小于2m/s;無保護(hù)措施，不得進(jìn)行焊接。

4 焊接

4.1 坡口

根據(jù)GB/T 985-2008《氣焊、焊條電弧焊、氣體保護(hù)焊和高能束焊的推薦坡口》的標(biāo)準(zhǔn)確定，坡口選擇如下，管道等壁厚坡口角度60°±5，不等厚管件保證內(nèi)壁平齊。

4.2 組對質(zhì)量要求

管道組成件組對時，應(yīng)使內(nèi)壁平齊，錯邊量不應(yīng)大于1mm。組對前應(yīng)打磨坡口及兩側(cè)各20mm范圍內(nèi)油污、鐵銹等，直至露出金屬光澤。

4.3 焊接方法

12Cr2Mo屬于高溫耐熱鋼，焊接缺陷集中在焊后延遲裂紋問題，所以在焊接時需要進(jìn)行焊前預(yù)熱及焊后緩冷措施，焊接時要很好地控制層間溫度，不低于150℃。

4.4 預(yù)熱

推料管線在焊口組對并檢驗(yàn)合格后，點(diǎn)焊，稍加固定，便可預(yù)熱，由于在實(shí)際生產(chǎn)中施工，沒有專用加熱設(shè)備，可利用氧氣乙炔火焰加熱，均勻加熱焊接組對口兩側(cè)不少于100mm距離，預(yù)熱溫度為250-350℃，測溫方式可采用手持紅外測溫儀。

5 焊接注意事項(xiàng)及要求

①每個焊口必須一次連續(xù)焊完;②如中斷焊接應(yīng)立即進(jìn)行250-350℃時間為30min的后熱處理，并保溫緩冷，中斷后繼續(xù)施焊應(yīng)重新預(yù)熱;③壁厚8mm，氬弧焊控制氬氣流量8-12L/min，焊接電流90-140A。手工電焊，焊條Φ3.2焊接電流90-140A;④層間焊接接頭應(yīng)錯開，層間清渣要徹底;⑤每道焊縫寬度不應(yīng)超過25mm，每層焊縫厚度不應(yīng)超過6mm;⑥要嚴(yán)格控制層間溫度，層間溫度應(yīng)在預(yù)熱溫度范圍內(nèi)。

6 焊后緩冷措施

現(xiàn)場采用保溫棉包裹，以焊縫為中心至少距離300mm。

7 無損檢測

焊縫焊接24h后經(jīng)外觀檢查合格后可進(jìn)行射線（RT）檢測。

8 焊縫返修

①返修前應(yīng)分析缺陷性質(zhì)、缺陷的長度和寬度，確認(rèn)缺陷的部位;②清除缺陷方法，采用砂輪機(jī)磨削，對根部缺陷，磨削的寬度應(yīng)在4～5mm以內(nèi)。缺陷清除后，應(yīng)對返修部位進(jìn)行坡口修理，磨槽兩側(cè)的角度不得小于25°，磨槽兩端的角度不得大于45°;③返修的焊接工藝應(yīng)與正式焊接相同。

9 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

焊縫外觀成型良好，外形平滑過度，焊縫寬度以蓋過坡口邊緣2mm為宜，焊縫表面不得低于母材表面，焊縫余高不大于3mm;焊縫表面不允許有裂紋，未熔合、氣孔、夾渣、飛濺存在;焊縫的咬邊深度不得大于0.5mm，連續(xù)長度不應(yīng)超過100mm。

10 質(zhì)量記錄

管道的材料檢查及焊工姓名、無損檢測情況、焊接過程的照片等記錄在相應(yīng)的表格中，作為小檔案備查。

11 推料管線的定期檢測

推料管線由于介質(zhì)為硅粉和氫氣，硅粉硬度大，對管道磨損嚴(yán)重，如泄漏其危害程度大，所以，加強(qiáng)管道的定期檢查測，防患于未然尤其重要，管道定期檢測主要是在線外觀檢查和采用滲透檢測焊縫和測壁厚，檢測部位根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)使用情況，選擇易沖刷等部位，可選擇作為定期檢測部位，將測得的壁厚及滲透檢測情況統(tǒng)計(jì)在下表1中：

Sect.304.1.2的管道壁厚計(jì)算：

得設(shè)計(jì)壁厚T=1.05mm，最小要求厚度Tm=T+C，其中C為腐蝕余量，參考設(shè)計(jì)文件，同時考慮硅粉易磨損管道，取C=2mm，Tm=3.05mm。

最小規(guī)格厚度Tmin=Tm/負(fù)偏差12.5%=3.45mm。

故當(dāng)測得厚度低于3.45mm，必須立即更換。

同時，滲透檢查如有缺陷（如裂紋等）也需要及時更換。

定期檢測的時間根據(jù)管道更換時間來定，如新更換后的管道使用三月后可檢查一次，三月后每月檢查一次，如厚度已接近安全數(shù)值，需每周檢查一次。

12 結(jié)論

該焊接工藝能很好的滿足推料管線的焊接施工，同時，對運(yùn)行中的管線定期檢測，提前計(jì)劃檢修，及時更換，可避免管道突發(fā)性的損壞，安全性大大提高了，同時可更換只有缺陷的部分管道，經(jīng)濟(jì)性提高了。

參考文獻(xiàn)：

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