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工程概述 （1）工程概况?为了满足京津冀地区国Ⅴ标准汽、柴油供应，中国石油集团公司决定对在大港石化进行产品质量升级改造，按照总加工流程安排新建一套220万t/a汽柴油加氢精制装置。本装置主要包括炉反部分、分馏部分和压缩机部分。装置占地东西方向长207m，南北方向宽70m，占地面积14 490m2（见图1）。  （2）工程特点?主要包括以下几点：第一，装置所在地属于大陆性季风气候，并具有海洋性气候特点，空气湿度大，四季均为多风天气。因此天气成为影响现场焊接质量的重要因素。 第二，焊接工艺及热处理工艺复杂，装置中除普通碳钢的焊接外，还包含TP321奥氏体不锈钢的焊接、铬钼合金钢的焊接以及Alloy625与TP321、12Cr2Mo1与A106异种钢焊接，对焊接及热处理过程中的控制要求高。 第三，临氢管线一般均采用经固溶和稳定化处理的TP321奥氏体不锈钢管，奥氏体不锈钢具有较大的热膨胀系数，焊接时容易产生热裂纹。装置中采用的TP321奥氏体不锈钢管均为大壁厚、大管径钢管，在焊接过程中如何控制焊接应力，减少焊接热输入，防止产生焊接热裂纹是整个奥氏体不锈钢焊接过程的重点及难点。 第四，装置涉及铬钼合金钢的焊接，焊接时如果冷却速度较大则易形成淬硬组织，导致裂纹发生。另外在焊后热处理过程中也有产生再热裂纹的倾向。因此对于铬钼耐热钢焊接参数的选择、焊接过程中的管理以及焊后热处理时机、无损检测时机的控制等，成为该装置焊接施工的特点之一。 关键焊接技术的应用 （1）大壁厚不锈钢管道自动焊预制?TP321材质工艺管道长度约为180m，焊口总数约为563道，最大直径为400mm，最大壁厚为22mm。根据工程质量要求与工期要求，采用药芯焊丝和熔化极活性气体保护焊对奥氏体不锈钢进行焊接。氩气作为保护气体配合机器的转动速度设定，将焊接热量散去，保证合格的焊接热输入，避免焊接热裂纹的产生；采用管道自动焊设备进行TP321工艺管道的预制（见图2），大大提高生产效率及产品质量，最大化的减小了施工过程中消耗的人力物力。  （2）支管台的焊接?针对目前石化装置施工中安全、质量隐患多发生于支管台焊接等细小的方面，为此专门对工艺管道开孔及支管台的焊接编制了相应的管理规定及控制措施。规定中要求所有支管台焊口采用氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面，支管台组对焊接如图3所示。  （3）加强工序质量管理，严格三检制，突出专检职能?在本装置焊接作业过程中，班组认真执行工序质量报检，每一道工序施工的质量情况必须经过班组自检合格和专职质检员复检后再报给监理公司、质量监督站、业主，在取得三方质量控制负责人的确认后，方可进入下道工序的施工。 在施工现场组对、焊接、材料设专职质量检查员，分别负责各自职责范围的质量控制、工艺监督及质量确认工作。 （4）加强对施焊环境的管理与监控?为确保焊接质量，在出现风速＞1.5m/s、相对湿度＞80%及下雨等任何一种情况时，必须采取有效防护措施，否则禁止施焊。对铬钼钢等需要进行焊前预热的材料，由预热操作人员在温度达标后通知焊工，否则禁止施焊。焊接场地应保持清洁，并设置围屏等防风防雨。设专人对风速、温度、湿度进行监控，并作好每天天气预报查询及当日天气记录工作，根据天气预报，作好必要的刮风、下雨等不利环境下的防范措施。 （5）关键部位重点监控?如现场压力管道焊接前管内清洁度检查，我们将自制清洁度检查记录表下发各施工队，要求每次对口、吊装前先清理管内杂质，合格后进行下步作业。合金钢管道等焊接进行100%检查验收，对合金管道的焊前预热及焊后热处理进行重点监督检查，对热处理记录及曲线要求标明焊口号，做到一一对应。 （6）焊接工艺及要求?主要的焊接工艺如附表所示。焊接中的注意事项主要包括以下几点：  第一，不得在焊件表面引弧或试验电流。不锈钢及铬钼钢管道，焊件表面不得有电弧擦伤等缺陷。 在焊接中应确保起弧与收弧的质量。收弧时将弧坑填满，多层焊的层间接头应相互错开。 第二，除焊接工艺有特殊要求外，每条焊缝应一次连续焊完，如因故被迫中断，应采取防裂措施。再焊时必须进行检查，确认无裂纹后方可继续施焊。多层多道焊时，应进行逐层检查，经自检合格后方可焊接次层焊。 第三，管道冷拉伸或冷压缩的焊接接头组对时所使用的工装夹具，应待该焊接接头的焊接及热处理工作完毕后，方可拆除。 第四，不锈钢管道单面焊焊缝采用手工钨极氩弧焊焊接根部焊道，采用自保护焊丝进行焊接时可不进行充氩保护，否则管内应充气保护。在保证焊透及熔合良好的条件下，应选用小的焊接参数、采用短电弧和多层多道焊工艺，层间温度应按焊接工艺规程予以控制。有耐腐蚀性要求的双面焊焊缝，与介质接触一侧应最后施焊。 第五，本工程需热处理管道主要有铬钼钢管道、TP321管道。热处理时根据不同的管道、不同的口径采用绳式加热器或LCD履带式电加热器进行加热，由智能温控仪自动控制加热器的输出功率，对焊接接头进行热处理。热处理的加热范围为焊缝两侧各不少于焊缝宽度的3倍，且≥25mm。加热区以外100mm范围内予以保温，且管道端口应封闭，防止管内空气流动。铬钼钢管道焊接接头，焊接时要严格保持层间温度，焊后应立即均匀加热至300～350℃保温缓冷，并及时进行热处理。 第六，焊接信息记录管理。工艺管道在组对后，首先由管工在焊口一侧标识管道号和焊口号，并填写管道组对记录，在焊接完成后，由焊工在焊口一侧标识焊工号和焊接日期，并填写管道焊接记录。焊接完成的焊口，由施工人员进行自检，合格后由施工队长上报项目部质检科检查。与此同时，在组对后和焊接完成后，每道焊口分别拍摄2张照片，同组对焊接记录一并上报。 焊接材料与设备的应用 （1）焊接材料?现场组焊使用的焊材同时满足国家相关标准及设计单位的特殊要求。焊材的管理严格执行项目《焊接过程质量控制实施细则》，保证从源头、运输、储存、发放及回收等各种环节对焊材进行控制，从而保证焊材质量。 焊接材料必须具有质量证明书，焊材设专人负责保管、烘干和发放工作。存放焊接材料的库房设置除湿机等保质设施，通风条件良好，严防潮湿。室内湿度在60%以下，温度≥5℃。施工中焊材按其使用说明书进行烘干和保温，若焊条说明书无烘干要求，则应满足NB/T 47015—2011《压力容器焊接规程》。 （2）焊接设备?投入现场使用的焊机和焊接电源都应处于完好状态。设备进场后，由项目工程科全部按业主的要求报验，检查合格后投入使用。 焊接设备的布置靠近于施焊地点，并有防护设施和可靠的接地。焊接时，专人每天对在用焊接设备进行巡检，每周至少一次定期对焊接设备进行保养维护，以保证其处于完好状态。用于焊材烘干保温的焊材烘干箱同焊接设备一样，定期进行检查维护，保证其完好和正常工作。 结语 我公司承建的220万t/a汽柴油加氢精制装置工程工艺管道焊接一次合格率达到99%，装置工艺管道焊口拍片11 478张，一次合格11 364张，焊接一次合格率为99%；铬钼钢焊口热处理后表面渗透检测100%合格；焊接工序报验一次合格率100%。按期优质圆满完成了该装置焊接工程施工任务，保证了装置安全稳妥一次投产成功，取得了明显的社会效益和经济效益。 作者简介：夏吉龙，中国石油天然气第七建设公司技术发展部副经理、主管焊接高级工程师。 |
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