自动堆焊技术在高含硫气田设备防腐中的应用

2024-01-22刘博强蔡伟范林云邵青

石化技术 2024年1期

刘博强蔡伟范林云邵青

1 .中国石油西南油气田川东北作业分公司四川成都 610021

2. 上海苏尔寿工程机械制造有限公司上海 201306

1 概述

高含硫天然气田具有高产、高压、高酸性的特点，因为高含H2S、CO2以及CL-及有机硫的存在，导致天然气净化装置面临十分严峻和复杂的腐蚀环境。从2017年大修开始，再生塔收集塔盘以下部位受胺液、酸气以及高温影响，多处出现大面积腐蚀减薄，主要集中在半贫液进口段，并伴有深度不同的点蚀。经过每年大修检查，腐蚀区域有明显扩大趋势，腐蚀深度也在增加。以下图1、图2为C-070603-2在2018年大修和2020年大修时绘制的腐蚀区域图。

图1 2018年腐蚀图

图2 2020年腐蚀图

2020年大修期间测的最小厚度值及计算腐蚀速率如表1所示，属于严重腐蚀。

表1 腐蚀速率表

腐蚀分析认为是半贫液所携带的H2S和CO2在沿着碳钢塔壁流动的过程中造成的接触性的局部腐蚀。2020年大修后，使用的某溶液更易吸收CO2的特性，预计会加剧塔内壁CO2腐蚀。因此决定对C-070603-3/2内壁实施不锈钢堆焊，使其具有更好的抗腐蚀性能，提升设备的可靠性。

2 自动堆焊技术应用过程及关键控制点[1-3]

施工之前，对施工单位的机具及材料进行了检查，确认满足施工作业条件；并组织相关作业焊工进行入场考试，核实查验焊工资质证书，确保作业人员符合要求。

堆焊区域:收集塔盘以下3000mm以内塔内壁，A1E和A1F人孔内壁，N6A和N6B接管内壁进行堆焊。具体工序如下：

对收集器以下至下封头环缝塔内壁，以及DN≥200的人孔及接管内壁，施工前先经过消氢处理，消氢温度350℃保温2小时。如图3、4所示。

图3 消氢热处理升温曲线

图4 热处理实际曲线

砂轮机打磨去除收集塔盘以下3000mm以内所有爬梯组件，并将残余焊缝打磨干净。

堆焊区域内塔壁表面清理（包括人孔、接管），去除表面氧化层及其他杂物，100% MT检测后标记腐蚀位置。用砂轮机打磨或等离子气刨去除腐蚀缺陷，如图5所示，缺陷清除完毕100%目视检查，目视检查合格后100% MT复检确保腐蚀缺陷全部去除。用UTG定点测厚，确认当前壁厚。

图5 腐蚀区域打磨

塔璧上腐蚀去除后超过1mm的凹坑，打磨清理去除表面的油污和氧化层，使用GMAW-P或GTAW对凹坑进行手工修补，焊丝为ER50-6。补焊后将多余的厚度打磨去除与周围母材平齐，100% MT检测确保表面无缺陷。

将自动堆焊区域6等分，由3台自动焊机分段施焊，尽量减少焊接变形。自动堆焊前打磨清理去除塔壁表面的油污和氧化层，根据堆焊工艺布置定位点焊相应的自动焊机轨道（如图6），在塔壁上采用S317L焊丝（图7）按工艺规程要求的参数进行自动堆焊（图8），堆焊时控制层间温度≤150℃，焊接电流控制在120～160A。

图7 焊丝

图8 自动焊接

内壁堆焊结束，对新的316L爬梯进行PMI复检并定位点焊，按工艺规程要求的参数使用半自动GMAW-P焊接爬梯与塔壁角焊缝，焊丝为S317L，见图9。同时按工艺规程要求的参数使用半自动GMAW-P对人孔和接管进行手工堆焊，见图10，焊丝为S317L。

图9 爬梯复检及焊接

图10 堆焊接管

堆焊层表面100%目视检查，对于外观缺陷，使用GTAW手工修复，焊丝为S317L。修复完成，打磨焊缝余高与周围堆焊层平齐。

堆焊完毕清理堆焊层表面，以满足无损检测要求。对堆焊质量进行验收，堆焊层无损检测：100% PT检测（NB/T 47013.5 Ⅰ级），如图10，UTG测厚（堆焊层厚度≥3mm），实测壁厚均在24mm以上，PMI检测（主要合金元素：Cr 13%～18%，Ni 10%～14%，Mo 2%～3%），铁素体检测（铁素体含量4%～12%）。

3 经验启示[4-5]

以上步骤在执行过程中发现了一些问题，主要集中在自动堆焊这一步。在自动堆焊过程中，如果轨道安装没有合理规划，将会导致自动焊接区域分散，并且区域接头环焊缝和纵焊缝较多，另外如果开始时焊接电流的不稳定也会导致了部分焊道成型不好，焊道与焊道之间存在未熔合，无形中会增加了大量的后期修补工作。第二列再生塔为了避免这一状况，在轨道安装之前，先要求安装人员测量好整个焊接区域高度，计算好分几层堆焊，将轨道架设为同一高度，自动焊机上下行程装置调整好起始高度，焊机向上行程控制好每次的位移量，确保焊接区域整体成型，焊缝与焊缝之间融合率达到50%，起始焊接电流先从小数值开始，避免焊肉堆积过多，以上措施确保了二列再生塔后期手工修补工作量大大降低，焊缝成型更美观。缩短了工期，为开厂复产赢得了宝贵的时间。