工程概述
?。?）工程概況?為了滿足京津冀地區(qū)國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽、柴油供應(yīng)，中國石油集團(tuán)公司決定對在大港石化進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量升級改造，按照總加工流程安排新建一套220萬t/a汽柴油加氫精制裝置。本裝置主要包括爐反部分、分餾部分和壓縮機(jī)部分。裝置占地東西方向長207m，南北方向?qū)?0m，占地面積14 490m2（見圖1）。
?。?）工程特點(diǎn)?主要包括以下幾點(diǎn)：第一，裝置所在地屬于大陸性季風(fēng)氣候，并具有海洋性氣候特點(diǎn)，空氣濕度大，四季均為多風(fēng)天氣。因此天氣成為影響現(xiàn)場焊接質(zhì)量的重要因素。
第二，焊接工藝及熱處理工藝復(fù)雜，裝置中除普通碳鋼的焊接外，還包含TP321奧氏體不銹鋼的焊接、鉻鉬合金鋼的焊接以及Alloy625與TP321、12Cr2Mo1與A106異種鋼焊接，對焊接及熱處理過程中的控制要求高。
第三，臨氫管線一般均采用經(jīng)固溶和穩(wěn)定化處理的TP321奧氏體不銹鋼管，奧氏體不銹鋼具有較大的熱膨脹系數(shù)，焊接時(shí)容易產(chǎn)生熱裂紋。裝置中采用的TP321奧氏體不銹鋼管均為大壁厚、大管徑鋼管，在焊接過程中如何控制焊接應(yīng)力，減少焊接熱輸入，防止產(chǎn)生焊接熱裂紋是整個(gè)奧氏體不銹鋼焊接過程的重點(diǎn)及難點(diǎn)。
第四，裝置涉及鉻鉬合金鋼的焊接，焊接時(shí)如果冷卻速度較大則易形成淬硬組織，導(dǎo)致裂紋發(fā)生。另外在焊后熱處理過程中也有產(chǎn)生再熱裂紋的傾向。因此對于鉻鉬耐熱鋼焊接參數(shù)的選擇、焊接過程中的管理以及焊后熱處理時(shí)機(jī)、無損檢測時(shí)機(jī)的控制等，成為該裝置焊接施工的特點(diǎn)之一。
關(guān)鍵焊接技術(shù)的應(yīng)用
?。?）大壁厚不銹鋼管道自動(dòng)焊預(yù)制?TP321材質(zhì)工藝管道長度約為180m，焊口總數(shù)約為563道，最大直徑為400mm，最大壁厚為22mm。根據(jù)工程質(zhì)量要求與工期要求，采用藥芯焊絲和熔化極活性氣體保護(hù)焊對奧氏體不銹鋼進(jìn)行焊接。氬氣作為保護(hù)氣體配合機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度設(shè)定，將焊接熱量散去，保證合格的焊接熱輸入，避免焊接熱裂紋的產(chǎn)生；采用管道自動(dòng)焊設(shè)備進(jìn)行TP321工藝管道的預(yù)制（見圖2），大大提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，最大化的減小了施工過程中消耗的人力物力。
?。?）支管臺的焊接?針對目前石化裝置施工中安全、質(zhì)量隱患多發(fā)生于支管臺焊接等細(xì)小的方面，為此專門對工藝管道開孔及支管臺的焊接編制了相應(yīng)的管理規(guī)定及控制措施。規(guī)定中要求所有支管臺焊口采用氬弧焊打底，焊條電弧焊蓋面，支管臺組對焊接如圖3所示。
?。?）加強(qiáng)工序質(zhì)量管理，嚴(yán)格三檢制，突出專檢職能?在本裝置焊接作業(yè)過程中，班組認(rèn)真執(zhí)行工序質(zhì)量報(bào)檢，每一道工序施工的質(zhì)量情況必須經(jīng)過班組自檢合格和專職質(zhì)檢員復(fù)檢后再報(bào)給監(jiān)理公司、質(zhì)量監(jiān)督站、業(yè)主，在取得三方質(zhì)量控制負(fù)責(zé)人的確認(rèn)后，方可進(jìn)入下道工序的施工。
在施工現(xiàn)場組對、焊接、材料設(shè)專職質(zhì)量檢查員，分別負(fù)責(zé)各自職責(zé)范圍的質(zhì)量控制、工藝監(jiān)督及質(zhì)量確認(rèn)工作。
?。?）加強(qiáng)對施焊環(huán)境的管理與監(jiān)控?為確保焊接質(zhì)量，在出現(xiàn)風(fēng)速＞1.5m/s、相對濕度＞80%及下雨等任何一種情況時(shí)，必須采取有效防護(hù)措施，否則禁止施焊。對鉻鉬鋼等需要進(jìn)行焊前預(yù)熱的材料，由預(yù)熱操作人員在溫度達(dá)標(biāo)后通知焊工，否則禁止施焊。焊接場地應(yīng)保持清潔，并設(shè)置圍屏等防風(fēng)防雨。設(shè)專人對風(fēng)速、溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)控，并作好每天天氣預(yù)報(bào)查詢及當(dāng)日天氣記錄工作，根據(jù)天氣預(yù)報(bào)，作好必要的刮風(fēng)、下雨等不利環(huán)境下的防范措施。
?。?）關(guān)鍵部位重點(diǎn)監(jiān)控?如現(xiàn)場壓力管道焊接前管內(nèi)清潔度檢查，我們將自制清潔度檢查記錄表下發(fā)各施工隊(duì)，要求每次對口、吊裝前先清理管內(nèi)雜質(zhì)，合格后進(jìn)行下步作業(yè)。合金鋼管道等焊接進(jìn)行100%檢查驗(yàn)收，對合金管道的焊前預(yù)熱及焊后熱處理進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督檢查，對熱處理記錄及曲線要求標(biāo)明焊口號，做到一一對應(yīng)。
（6）焊接工藝及要求?主要的焊接工藝如附表所示。焊接中的注意事項(xiàng)主要包括以下幾點(diǎn)：
第一，不得在焊件表面引弧或試驗(yàn)電流。不銹鋼及鉻鉬鋼管道，焊件表面不得有電弧擦傷等缺陷。 在焊接中應(yīng)確保起弧與收弧的質(zhì)量。收弧時(shí)將弧坑填滿，多層焊的層間接頭應(yīng)相互錯(cuò)開。
第二，除焊接工藝有特殊要求外，每條焊縫應(yīng)一次連續(xù)焊完，如因故被迫中斷，應(yīng)采取防裂措施。再焊時(shí)必須進(jìn)行檢查，確認(rèn)無裂紋后方可繼續(xù)施焊。多層多道焊時(shí)，應(yīng)進(jìn)行逐層檢查，經(jīng)自檢合格后方可焊接次層焊。
第三，管道冷拉伸或冷壓縮的焊接接頭組對時(shí)所使用的工裝夾具，應(yīng)待該焊接接頭的焊接及熱處理工作完畢后，方可拆除。
第四，不銹鋼管道單面焊焊縫采用手工鎢極氬弧焊焊接根部焊道，采用自保護(hù)焊絲進(jìn)行焊接時(shí)可不進(jìn)行充氬保護(hù)，否則管內(nèi)應(yīng)充氣保護(hù)。在保證焊透及熔合良好的條件下，應(yīng)選用小的焊接參數(shù)、采用短電弧和多層多道焊工藝，層間溫度應(yīng)按焊接工藝規(guī)程予以控制。有耐腐蝕性要求的雙面焊焊縫，與介質(zhì)接觸一側(cè)應(yīng)最后施焊。
第五，本工程需熱處理管道主要有鉻鉬鋼管道、TP321管道。熱處理時(shí)根據(jù)不同的管道、不同的口徑采用繩式加熱器或LCD履帶式電加熱器進(jìn)行加熱，由智能溫控儀自動(dòng)控制加熱器的輸出功率，對焊接接頭進(jìn)行熱處理。熱處理的加熱范圍為焊縫兩側(cè)各不少于焊縫寬度的3倍，且≥25mm。加熱區(qū)以外100mm范圍內(nèi)予以保溫，且管道端口應(yīng)封閉，防止管內(nèi)空氣流動(dòng)。鉻鉬鋼管道焊接接頭，焊接時(shí)要嚴(yán)格保持層間溫度，焊后應(yīng)立即均勻加熱至300～350℃保溫緩冷，并及時(shí)進(jìn)行熱處理。
第六，焊接信息記錄管理。工藝管道在組對后，首先由管工在焊口一側(cè)標(biāo)識管道號和焊口號，并填寫管道組對記錄，在焊接完成后，由焊工在焊口一側(cè)標(biāo)識焊工號和焊接日期，并填寫管道焊接記錄。焊接完成的焊口，由施工人員進(jìn)行自檢，合格后由施工隊(duì)長上報(bào)項(xiàng)目部質(zhì)檢科檢查。與此同時(shí)，在組對后和焊接完成后，每道焊口分別拍攝2張照片，同組對焊接記錄一并上報(bào)。
焊接材料與設(shè)備的應(yīng)用
（1）焊接材料?現(xiàn)場組焊使用的焊材同時(shí)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)單位的特殊要求。焊材的管理嚴(yán)格執(zhí)行項(xiàng)目《焊接過程質(zhì)量控制實(shí)施細(xì)則》，保證從源頭、運(yùn)輸、儲存、發(fā)放及回收等各種環(huán)節(jié)對焊材進(jìn)行控制，從而保證焊材質(zhì)量。
焊接材料必須具有質(zhì)量證明書，焊材設(shè)專人負(fù)責(zé)保管、烘干和發(fā)放工作。存放焊接材料的庫房設(shè)置除濕機(jī)等保質(zhì)設(shè)施，通風(fēng)條件良好，嚴(yán)防潮濕。室內(nèi)濕度在60%以下，溫度≥5℃。施工中焊材按其使用說明書進(jìn)行烘干和保溫，若焊條說明書無烘干要求，則應(yīng)滿足NB/T 47015—2011《壓力容器焊接規(guī)程》。
?。?）焊接設(shè)備?投入現(xiàn)場使用的焊機(jī)和焊接電源都應(yīng)處于完好狀態(tài)。設(shè)備進(jìn)場后，由項(xiàng)目工程科全部按業(yè)主的要求報(bào)驗(yàn)，檢查合格后投入使用。
焊接設(shè)備的布置靠近于施焊地點(diǎn)，并有防護(hù)設(shè)施和可靠的接地。焊接時(shí)，專人每天對在用焊接設(shè)備進(jìn)行巡檢，每周至少一次定期對焊接設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)，以保證其處于完好狀態(tài)。用于焊材烘干保溫的焊材烘干箱同焊接設(shè)備一樣，定期進(jìn)行檢查維護(hù)，保證其完好和正常工作。
結(jié)語
我公司承建的220萬t/a汽柴油加氫精制裝置工程工藝管道焊接一次合格率達(dá)到99%，裝置工藝管道焊口拍片11 478張，一次合格11 364張，焊接一次合格率為99%；鉻鉬鋼焊口熱處理后表面滲透檢測100%合格；焊接工序報(bào)驗(yàn)一次合格率100%。按期優(yōu)質(zhì)圓滿完成了該裝置焊接工程施工任務(wù)，保證了裝置安全穩(wěn)妥一次投產(chǎn)成功，取得了明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
作者簡介：夏吉龍，中國石油天然氣第七建設(shè)公司技術(shù)發(fā)展部副經(jīng)理、主管焊接高級工程師。
