不锈钢大直径钢制焊接弯头组对安装工艺

胡建辉

钢制焊接弯头，也叫“虾米腰”弯头。“虾米腰”弯头是石化工行业中常见的一种弯头形式，它通常由几截圆管段拼接而成，其形状象似虾米的腰，因此我们俗称它为“虾米腰”弯头。与同规格的冲压弯头相比，具有造价低、角度灵活等优点，因此虾米腰弯头的制作、安装在化工、石油行业的使用十分广泛。

本人于2005年在山东青岛某安装工程，其中6个不锈钢虾米腰弯头的组对、焊接成为工作的难点。此次制作的虾米腰弯头直径为1732m，材质为316L，厚度为16mm。现场制作安装如此大直径的不锈钢虾米腰是不多见的。

一、工程概述

此次组对虾米腰使用卷制钢管，管材采用不锈钢板材卷制成型，10096无损检测。虾米腰需要安装在塔和换热器之间安装，安装空间狭窄，如下图所示，虾米腰弯头由5个弯节(瓦片)及一个直管段组成，无论是弯节还是直管对接直焊缝都设计在侧面，可以保证其耐冲刷、腐蚀的能力。为保证施工质量，加大预制深度。确定件2、3、4、5为预制管段，件1和件6为现场测量段。

二、工艺流程

为保证的组对、焊接质量，在虾米腰组对、安装前，制定了详细的施工工艺流程。如下图：

三、工艺指导思想

为了保证施工质量，必须严格工艺纪律。从领料、下料到管道、管件的组对、点焊、焊接等各个工序均要由专人操作并负责工序质量，同时填写自检记录并经专业质量检查签字认可后方可转入下道工序。不合格的半成品不得转入下道工序，下道工序也不准接收，以完善的质量保证体系来确保操作要求的正确实施。

四、工艺要点

(一)施工准备

1、机具准备

虾米腰制作、安装所用机具包括：(1)等离子切割机；(2)逆变氩弧焊机；(3)空气压缩机；(4)充氲置；(5]手动磨光机：(6)管道对口夹具或自制工装。

2、人员配备

大直径不锈钢虾米腰的组对、安装与普通虾米腰安装相比，工艺要求严格，质量要求高。因此施焊前焊工必须经过焊接技术培训，取得相应项目的焊接合格证，方可持证上岗；安装管工也必须经过大直径不锈钢管安装工艺培训，了解其工艺特点，熟练掌握操作规程、规范之后方可上岗。

3、工艺技术准备

由于大直径虾米腰制作具有单件性的特点，其材质、规格、环境条件等不尽相同，因此在施工前必须全面掌握施工图纸，详细标明制作部件，了解设计意图，并向作业人员作出详尽的技术交底。

4、材料准备

施工前，应确认已到管材足量供应并满足进度要求。所有主材都应包装完好并附有相应的材料质量证明书；要妥善保存和防护，防止污染；管材的外观质量及几何尺寸应符合相应标准要求，无划痕、凹坑、裂纹、过量弯曲等缺陷。对不符合要求的材料要做好标识和记录，隔离存放。辅材应准备适量的铈钨极、丙酮、棉纱、切割专用冷却油及不低于99，99％的氩气。

5、环境准备

施焊地点要避免风、霜、雨、雪、震动场合及高温、高湿环境，周围风速不得大于3m／s，必要时要采取一定的防护措施。

6、焊前准各

施焊前应检查焊机、空气压缩机、气瓶等各仪表显示是否正确、气路是否畅通、焊头试运转是否正常，然后按照焊接电源操作手册及焊接工艺评定调整、设定好相应的条件参数、预制参数及焊接参数。

(二)组对、预制

1、管材下料

下料前，首先应对管材进行材质、外观及几何尺寸的核对、测量检验，并做好记录，对于不合格材料要做好标识并予以退库。根据设计图纸的要求，按照设计给出的虾米腰半径条件放样制作出样板，根据以往的经验在制作样板时，将窄面的斜线向前推进5mm，(约是壁厚的1／3)，这样做的目的是为开坡口时对窄面的边做个补偿。样板做好后，首先在所有使用管材上排版一次，避免浪费材料以及检查样板的准确性，量尺划线后需进行校核检验，保证精度，避免产生读数等失误，造成材料浪费。虾米腰瓦片的组对采用V形坡口。进行切断及坡口操作时，采用等离子切割机进行，每块瓦的内表面坡口要切割大于65度，外表面坡口切割要不大于55度。组对瓦块时，每块瓦的外表面是管道内壁接触，而内表面是管道外壁接触，这么做的目的是：因为组对后，坡口夹角比较小，为保证能够焊接性，还要对切割后的坡口使用手动砂轮机进行打磨。以提高表面光洁度和对口精度。加工完毕，用棉纱蘸丙酮将切口两侧20mm范围清洗备焊，同时要做好标记移植。

下料完毕应检查：管子椭圆度：0.3mm：端面倾斜度：1％D；自由管段长度偏差：±10mm；封闭管段长度偏差：土1.5mm。对于椭圆度大于0.3mm，但小于标准偏差的管子，需用管道整圆设各或工装整圆至符合要求，合格后填写“下料记录”。

2、瓦片组对

瓦片组对时应考虑其刚度大小，防止变形和焊点开裂。同时，还应考虑安装顺序及焊缝所处位置的可焊性。组对时应按所施焊规格的组对间隙要求进行，通常组对间隙为4m，要求错边量<1且3mm。环焊缝对接间隙要均匀，管端接触要紧密。组对后点焊前，应初步校检每个瓦块的中心点对齐，符合要求后再点焊，如超差，则应分析原因，采取措施，组对点焊。在进行瓦块组对时自制了移动式门形架，这样做既节省了工人的劳动强度，又节省了机械台班。把件1、2、3、4、5组对成一个整体后，点焊采用逆变氩弧焊机，焊接规范按焊接工艺执行。基本要求是点焊位置应居于焊缝中心，焊点数量依管道直径大小分8—12点，熔深一般为1／2--1／3～t，不可焊透，以免影响焊接质量。组对完成后应填写“组对、点焊记录”。

3焊接、安装

在焊接前，为避免焊接变形，将组对成整体的虾米腰两侧最外瓦片两端找正后，用不锈钢弧板和龙骨加固好。因为此次加工制作的虾米腰为不锈钢材质，按照常规焊接手段，需要充氩焊接，考虑到焊接成本以及虾米腰管径较大，充氩比较困难，综合以上因素在焊接时采用里、外两名焊工同时对称焊接，既很好的解决了充氩问题，而且成形也很好。采用氩点联焊的焊接工艺。焊条选用A022，焊丝选用：HOOCr21Ni10。低层采用氩弧焊接打底。在进行电焊作业前，在焊缝左右两侧各100m范围内，刷石垩粉，防止飞溅粘附在管道表面。在进行电焊作业前，采用小电流。多层多道，连续焊接。整体焊接完毕后，对虾米腰表面的焊点及飞溅进行打磨，对预制焊接完毕的瓦块，进行无损探伤，对内、外焊缝表面进行酸洗、钝化。将酸洗完毕的虾米腰运输至安装现场，进行最后的现场安装工作。

安装前先将与设备连接的法兰与塔设备口固定，将换热器接口端的坡口打磨好，再进行实测，把虾米腰中的件1尺寸按实际尺寸进行切割下料，在虾米腰上做好中心标记，焊接临时吊耳，使用4个导链将虾米腰中件1与塔侧法兰组对，调整、组对完毕后，进行点焊。待与塔设备侧组对、点焊完毕后，进行换热器侧的瓦块的组对、调整。待两侧固定口全部组对、点焊完毕后，进行最终的焊接。

五、检验

检验工作要从备料开始，直至竣工投产，贯穿于整个安装过程的始终。每道工序都必须经过自检和专检，合格后方可继续进行。检验重点为材料质量、管道下料断面质量、焊接质量、组对、安装水平度及垂直度、管道防护、无损检验、水压试验等。管道切口断面要求平整、光滑、无毛刺，端面与管子中心线垂直；焊接质量要求焊缝表面应宽窄一致，焊波均匀美观，焊缝宽度差小于1mm，内外余高为0～0.2mm，局部凹陷小于0.2mm，无咬边、裂纹、未焊透、焊偏等缺隐；管道水平、垂直度按GB50235—97要求，不得超差：管道表面应无铁离子腐蚀，无划伤、刻痕，无泥土、污物污染等。无损检验、水压试验、水冲洗等按常规工艺方法进行，水冲洗时应控制水中氯离子含量不得超过25ppm。

此次制作、安装的大直径虾米腰弯头已经成功使用。以上只是我的一点经验之谈，希望能在不锈钢非标管件制作方面起到抛砖引玉的作用。