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浅谈高压加氢工艺管道施工过程中的质量控制

2013-08-13午宏斌仇军华

中国高新技术企业·综合版 2013年7期
关键词:工艺管道质量控制

午宏斌 仇军华

摘要:国内石化行业的柴油加氢装置的管道一般均采用TP321奥氏体不锈钢临氢钢管,在实际施工过程中,TP321工艺管道施工经常出现质量问题,给装置平稳运行造成安全隐患,因此工艺管道的质量控制显得尤其重要。文章结合兰州石化300万吨/年柴油加氢装置中的TP321工艺管道的施工经验,对高压临氢管线的质量控制做了简要的分析和探讨。

关键词:TP321;工艺管道;质量控制;高压临氢管线

中图分类号:TE966 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)20-0138-02

兰州石化300万吨/年柴油加氢装置高压加氢管道主要分布在四个区:炉反区、构二区、管带区和压缩机区。由于TP321不锈钢钢管属于高压临氢管道,其施工质量控制对工程起着举足轻重的作用,因此,必须把握好每一道施工程序,严格按照规范进行施工,就显得尤其重要。

1 母材选择及性能分析

根据临氢环境中钢材的腐蚀机理,高温高压、临氢环境下的柴油加氢装置,一般选用TP321超低碳不锈钢

材料。

美标TP321相当于国内的H0Cr20Ni10Ti,是一种焊接性能良好的奥氏体不锈钢,具有较高的抗腐蚀能力。但其在焊接过程中焊接应力大,在稳定化处理后经常会发生开裂,后续反复补焊易造成报废。因此,必须通过合理的质量控制才能避免或减少裂纹产生。

2 前期准备

高压临氢管道的质量是需要系统的质量保证体系来控制,因此,在前期准备阶段,首先,建立质量保证机构,将质量落实到个人;其次,组织专业工艺技术人员,结合自身工程的特点,对特殊材质进行分析,编制专门的技术方案,确保质量得到控制;最后,特殊工种人员必须持证上岗,但是,在我们的实际施工过程。尽管证件齐全,但是,由于焊工的水平有所差距,因此,在选择焊工焊接前,需要对其进行测试,看是否具备焊接TP321不锈钢的能力。

3 施工阶段

施工阶段采用预制和现场安装,根据兰州石化300万吨/年柴油加氢装置的施工经验,为保证质量,管道的预制全部在预制车间进行,这样可以避免天气、环境对焊接的影响,有利于焊接质量的控制,在现场安装过程中,一定要做好防风防雨措施,同时,严禁在恶劣天气情况进行施工,必须保证焊接环境良好。

3.1 坡口加工

主要控制管道切口的平直度、毛刺及时清理和坡口加工。对于TP321管道,采用气割或等离子切割,坡口加工采用管床或坡口机完成,坡口加工完成之后,及时对坡口进行100%PT表面检测,切口的平直度不合格会使管口组对间隙不均匀,另外,坡口的加工应采用大角度和小钝边的形式,且应符合设计和焊接作业指导书的规定。

3.2 组对

组对主要控制管口的错边量和平直度、弯头的角度、三通和异径管的平直度,在管道组对过程中,必须保证管口的内平齐,否则将影响焊接质量。其坡口和组对示意图如图1所示:

图1 坡口组对加工图

根据我们的实践经验,采用上图所示的U+V组合型坡口,既保证了GTAW打底焊操作空间,又保证了质量;同时使收缩型坡口减少了熔敷金属数量,降低了敏化温度的不良影响。

3.3 焊接及稳定化热处理

TP321不锈钢管焊接方法为:钨极氩弧焊(GTAW)打底+手工电弧焊(SMAW)中间及盖面。

此焊缝为多层焊,宜采用多道焊,底层焊道完成后,应采用放大镜检查焊道表面,每一焊道完成后,均应彻底清除焊道表面的熔渣并进行检查,消除各种表面缺陷,每层焊道的接头应错开。

采用钨极氩弧焊的方法焊接底层焊道时,应该选择纯度为99.99%的氩气,保护气体流速12L/min,背面保护气体10L/min,管内充氩气,对焊道背面进行保护,焊接过程中,焊丝的加热段应置于保护气体中,这样既避免了焊缝氧化又可较好地保证焊缝成形,减少根部底层出现焊缝

缺陷。

对壁厚26~40mm的管道,最好采用分两次焊接并分层RT检验的方法,确保焊缝内部质量缺陷能得到彻底根除;另外,焊接层间温度,确保小于100℃。

实践证明焊后进行稳定化热处理来消除焊接应力是防止TP321奥氏体不锈钢发生应力腐蚀的有效措施之一。

4 检验和压力试验

4.1 焊缝外观检查

焊接完成之后,首先对焊缝进行外观检查,检查表面气孔、表面夹渣、咬边、未焊透、焊缝宽度和余高等。

4.2 无损检测

按照设计要求,对焊缝进行无损检测,由于TP321不锈钢钢管焊缝属于有再热裂纹倾向的焊缝,所以在无损检测时,应在焊后和热处理之后各进行一次。

4.3 压力试验

在管道安装完毕,热处理和无损检测之后,需要进行压力试验,压力试验前,要编制试验方案,并通过专业工程师和监理工程师的批准。

5 结语

兰州石化300万吨/年柴油加氢装置中的TP321不锈钢工艺管道,按此进行施工之后,TP321工艺管道焊缝的无损检测合格率得到了显著提高,焊接质量得到了有效的控制,对装置的安全平稳的运行起到了重要作用。

参考文献

[1] 工业金属管道工程施工规范(GB50235-2010)[S].

[2] 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范(GB50236-98)[S].

[3] 张其枢,堵耀庭.不锈钢焊接[M].北京:机械工业出版社,2001.

[4] 政军,徐德昆,等.不锈钢焊接及质量控制[M].北京:化学工业出版社,2008.

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