T9爐管焊接工法

1、一、前言T9材質(zhì)（A200T9日本進(jìn)口）爐管的焊接在我公司還是首次，由于材質(zhì)的特殊，焊接過(guò)程中及焊接后易出現(xiàn)裂紋，且熱處理后的硬度值很難達(dá)到石油化工管式爐碳鋼和鉻鉬鋼爐管焊接技術(shù)條件SH3085-1997標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的HB241。焊接質(zhì)量不易保證。我們根據(jù)該材質(zhì)的特點(diǎn)，并結(jié)合在實(shí)際操作中收集的資料和積累的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了該工法望能對(duì)其他工程有所幫助。二、特點(diǎn)1制作合理的胎具，控制倒U形爐管制作焊接后的形狀尺寸。2預(yù)熱、層間溫度、緩冷，T9爐管的溫度變化受環(huán)境的影響非常敏感，焊接時(shí)注意加強(qiáng)保護(hù)措施。3 T9材質(zhì)在焊接過(guò)程中起弧及收弧極易出現(xiàn)裂紋，必須及時(shí)采取措施。4焊后熱處理在經(jīng)過(guò)數(shù)次試驗(yàn)，確定合理的

2、工藝參數(shù)終于滿足SH3085-1999規(guī)定的HB241的要求。5由于T9爐管的特殊結(jié)構(gòu)，爐管倒置在輻射室內(nèi)，爐管頂部無(wú)排空點(diǎn)給爐管試壓帶來(lái)困難。三、工藝流程及工藝要點(diǎn)倒U型T9爐管施工工藝流程圖：硬度測(cè)試不合格倒貨檢驗(yàn)坡口加工上胎具組對(duì)焊接及層間溫度控制焊后保護(hù)(緩冷)無(wú)損檢測(cè)(RT)焊后熱處理熱處理后無(wú)損檢測(cè)與集合管組裝試壓不合格預(yù)熱(焊前)返修加溫合格合格合格焊接及熱處理場(chǎng)地胎具制作四合一爐總體結(jié)構(gòu)圖T9爐管倒置于輻射爐內(nèi)1到貨檢驗(yàn)爐管應(yīng)具有出廠合格證和質(zhì)量證明文件，其內(nèi)容應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)條件的要求。進(jìn)口爐管應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)要求。與爐管相焊的管件（急彎彎頭、焊接回

3、彎頭等）的各項(xiàng)技術(shù)要求，應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)石油化工管式爐急彎彎管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SH3065及設(shè)計(jì)文件的規(guī)定。進(jìn)口的管件應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)要求。爐管內(nèi)外表面應(yīng)平整、不得有裂紋、折疊、軋折、離層、結(jié)疤等缺陷，并不應(yīng)有嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象。爐管外形尺寸允許偏差應(yīng)符合石油裂化用無(wú)逢鋼管GB9948或設(shè)計(jì)文件的規(guī)定。管件外形尺寸允許偏差，應(yīng)符合石油化工管式爐急彎彎管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SH3065或設(shè)計(jì)文件的規(guī)定。對(duì)質(zhì)量證明文件檢驗(yàn)項(xiàng)目不全或?qū)Σ馁|(zhì)有疑義的爐管、管件必須進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。注：對(duì)爐管的超探檢驗(yàn)中選取的對(duì)比試樣應(yīng)符合J4730中的規(guī)定；對(duì)比試樣應(yīng)選取與被檢鋼管的規(guī)格相同，材質(zhì)、熱處理工藝和表面狀況或相似的鋼管制備

4、。對(duì)比試樣不得有影響人工缺陷正常指示的自然缺陷。右圖為檢驗(yàn)人員正在對(duì)T9爐管進(jìn)行到貨檢驗(yàn)：2主要技術(shù)文件、材料及焊接設(shè)備焊接工藝評(píng)定：T9（ASTM A200）管（88.9×6.35mm）氬弧焊/電弧焊（Cr9Mo）評(píng)定編號(hào)：T9-G88.9×6.35（WSD）VSAT9與1Cr5Mo管（89×7）氬弧焊/電弧焊評(píng)定編號(hào)：T9V1G89×7（WSD）VCAT9爐管對(duì)焊材質(zhì)及焊材、焊接設(shè)備的選用焊口規(guī)格mm焊口材質(zhì)焊絲種類焊條種類焊機(jī)種類88.9×6.35A200T9A200T9Cr9MoCr9MoH1Cr9MoE9Mo-15R707逆變焊機(jī)YD

5、-400AT唐山松下88.9×6.35A200T9A335P5Cr9Mo1Cr5MoH1Cr5MoE5MoV-15R507逆變焊機(jī)YD-400AT唐山松下3爐管焊接前的準(zhǔn)備工作倒U型T9爐管組裝及運(yùn)輸胎具制作用角鋼制作成限位擋板組裝胎具如下圖所示：下胎具時(shí)T9爐管端部固定卡如下圖：運(yùn)輸胎具如下圖所示：爐管預(yù)制及熱處理場(chǎng)地防風(fēng)、防雨棚的制作、熱處理棚的制作 坡口加工爐管焊接坡口的型式及尺寸采用下圖一所示，坡口應(yīng)采用機(jī)械方法加工。坡口加工后，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，其表面不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷。組對(duì)及定位焊組對(duì)間隙為2±1mm，見(jiàn)圖一。組對(duì)錯(cuò)邊量不應(yīng)大于0.5mm，定位焊逢的長(zhǎng)度

6、宜為1015mm。定位焊采用實(shí)芯焊絲鎢極氬弧焊進(jìn)行定位焊，則管內(nèi)應(yīng)進(jìn)行充氬保護(hù)。注：氬弧焊定位焊時(shí)在收弧部位易出現(xiàn)裂紋，可采用焊接前打磨處理或在焊接中將其熔合的辦法消除。4爐管焊接預(yù)熱：預(yù)熱溫度為250350，采用電加熱的方式注：T9材質(zhì)受環(huán)境影響，其溫度變化十分敏感，從實(shí)踐中收集的大量數(shù)據(jù)說(shuō)明，T9爐管預(yù)熱后暴露在室外（環(huán)境溫度大致為2030），其降溫速度平均為30/min，因此操作中預(yù)熱溫度最好取上限值即350，最低不宜低于300，預(yù)熱后應(yīng)立即施焊，中間不宜停留較長(zhǎng)時(shí)間。層間溫度的控制：層間溫度應(yīng)控制在250350之間，爐管的焊接應(yīng)一次完成（包括打底、填平、包面），中間不應(yīng)有間隔，即使這樣

7、，層間溫度受環(huán)境影響，溫度極易降至250以下。注：層間溫度的控制可采用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量控制的辦法，分別于打底完、填平完兩個(gè)過(guò)程完成后測(cè)量計(jì)2次（預(yù)熱溫度在熱處理設(shè)備操作面板上可以顯示出來(lái)，也可以用點(diǎn)溫計(jì)進(jìn)行復(fù)測(cè)），如溫度低于250則用烤把加熱升溫，滿足要求后繼續(xù)施焊。緩冷：爐管焊接完成后應(yīng)立即緩冷，保溫材料為石棉被，厚度不低于30mm，保溫兩層（見(jiàn)右圖），直至溫度完全降至環(huán)境溫度時(shí)再拆除保溫被。焊接焊條的烘培溫度為350，恒溫時(shí)間為1小時(shí)。焊接工藝參數(shù)見(jiàn)下表焊道層數(shù)焊接方法填充材料焊接電流焊接電壓(V)焊接速度(cm/min)線能量(L/min)牌號(hào)直徑極性電流Cr9MoCr9Mo1氬弧焊H1Cr9

8、Mo2.5直、正90110101559162電弧焊R7073.2直、反701102025710163電弧焊R7073.2直、反70110202571016Cr9Mo1Cr5Mo1氬弧焊H1Cr5Mo2.5直、正90110101559不限2電弧焊R5073.2直、反1001402025610不限3電弧焊R5073.2直、反1001402025610不限焊接接頭形式如右圖二示： 施焊前應(yīng)將坡口及兩側(cè)的水銹油脂清理干凈，并在坡口內(nèi)外打磨出金屬光澤。爐管焊接采用氬電聯(lián)焊，在使用鎢極氬弧焊時(shí)，焊絲前端應(yīng)置于保護(hù)氣體（氬氣）中，在焊接底層焊道時(shí)，爐管應(yīng)充入氬氣進(jìn)行保護(hù)，氬氣純度不低于99.9%。焊接時(shí)應(yīng)在

9、坡口內(nèi)引弧，嚴(yán)禁在非焊接部位引弧、爐管及管件表面不得有電弧檫傷等缺陷。焊道始端采用后退起弧法，終端將弧坑填滿。多層焊時(shí)，層間接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)1520mm。注：焊接過(guò)程中收弧部位極易出現(xiàn)裂紋，現(xiàn)場(chǎng)施焊焊工積累了經(jīng)驗(yàn)，可采用以下兩種方式消除：a：收弧時(shí)將收弧點(diǎn)引至熔池邊緣而不在熔池中部，可消除收弧裂紋；b：增加兩側(cè)收弧點(diǎn)的搭接長(zhǎng)度，搭接長(zhǎng)度為1520mm，之后立即對(duì)搭接部位打磨，可消除收弧裂紋。有一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意，該部位在包面后，其焊肉高度會(huì)偏高，超標(biāo)部分應(yīng)打磨消除。焊接后的檢驗(yàn)外觀檢驗(yàn)，焊逢的外觀檢驗(yàn)應(yīng)符合下列要求：a：焊逢外形尺寸應(yīng)符合文件的要求，焊逢與母材應(yīng)圓滑過(guò)渡；b：焊逢和熱影響區(qū)表面不應(yīng)有裂紋、

10、氣孔、弧坑和肉眼可見(jiàn)的夾渣等缺陷；c：焊逢表面的咬邊深度不得大于0.5mm，焊逢兩側(cè)咬邊總長(zhǎng)度不得超過(guò)該焊逢總長(zhǎng)度的10%。否則，應(yīng)進(jìn)行修磨，使之平滑過(guò)渡。經(jīng)修磨部位的爐管壁后不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求的厚度。射線檢測(cè)：a：焊逢進(jìn)行100%射線檢測(cè)，射線檢測(cè)必須在焊接完成后24小時(shí)后進(jìn)行，應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)壓力容器無(wú)損檢測(cè)JB4730的規(guī)定，其中，射線檢測(cè)合格等級(jí)為級(jí)；b：不合格的焊逢必須進(jìn)行返修，同一部位的返修次數(shù)不宜超過(guò)兩次，經(jīng)過(guò)兩次返修仍不合格的焊逢，如需再進(jìn)行返修，應(yīng)編制返修工藝措施，經(jīng)質(zhì)保工程師批準(zhǔn)后方可實(shí)施，并將焊逢返修次數(shù)、部位和無(wú)損檢測(cè)等結(jié)果記入焊逢返修記錄中，返修后仍應(yīng)按原規(guī)定方法進(jìn)行檢測(cè)

11、。C：焊逢返修應(yīng)在熱處理前完成，如熱處理后仍需返修，返修后應(yīng)重新進(jìn)行熱處理并做硬度測(cè)試。5熱處理工藝及熱處理后的檢測(cè)說(shuō)明：SH3085-1997中第5.4.11條規(guī)定熱處理后的硬度應(yīng)滿足HB241，通常的熱處理工藝在實(shí)際操作中很難達(dá)到要求，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確定以下熱處理參數(shù)能夠收到很好的效果。熱處理設(shè)備選用TCS-型溫控設(shè)備。焊后熱處理工藝參數(shù)參數(shù)內(nèi)容升溫速度100120/h熱處理溫度780恒溫時(shí)間2小時(shí)冷卻速度恒溫后的冷卻速度不大于150/h，300以下自然冷卻。（說(shuō)明：此時(shí)不宜拆除保溫被，直至冷卻至環(huán)境溫度，再行拆除。）注：熱處理時(shí)注意熱電偶的放置應(yīng)緊貼爐管金屬表面，端部最好用石棉布包裹起來(lái)

12、，防止熱電偶端部與爐管點(diǎn)接觸時(shí)由于溫度過(guò)高熔化金屬，損傷母材。熱處理曲線見(jiàn)下圖：150/h100120/h100300500700900h780481216自然冷卻右圖為操作人員正在進(jìn)行T9爐管的熱處理實(shí)驗(yàn)：硬度測(cè)試熱處理后應(yīng)對(duì)焊逢、熱影響區(qū)及其附近母材分別抽檢表面布氏硬度、抽檢數(shù)量應(yīng)不小于熱處理焊口總數(shù)的10%，所測(cè)硬度值應(yīng)符合HB241。硬度值超過(guò)規(guī)定時(shí)，加倍檢查。仍不合格重新熱處理，并作硬度測(cè)定。無(wú)損檢測(cè)對(duì)先進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)后進(jìn)行熱處理的焊逢，焊后熱處理完成后，應(yīng)對(duì)熱處理焊口作10%超聲檢測(cè)及滲透檢測(cè)，以無(wú)裂紋為合格。注：現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)SH3085-1997、SHJ520-91、SH/T3523-

13、1999均為對(duì)超聲檢測(cè)及滲透檢測(cè)出現(xiàn)不合格后如何處理作出規(guī)定，建議同樣加倍檢查，仍有不合格全部檢查，并對(duì)不合格的焊口進(jìn)行返修，如返修需焊接，返修合格后需重新熱處理。注：實(shí)際操作中因業(yè)主要求增補(bǔ)為100%滲透及10%射線，此項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)業(yè)主要求而定，不宜強(qiáng)行實(shí)施。6倒U型T9爐管與集合管的組裝及焊接首先安裝集合管并找正，調(diào)整集合管的間距、平面位置、標(biāo)高、水平度。說(shuō)明：現(xiàn)行規(guī)范對(duì)集合管的安裝并沒(méi)有關(guān)于這些項(xiàng)目的要求，但這些項(xiàng)目的調(diào)整是為了保證倒U型爐管的安裝質(zhì)量，通過(guò)實(shí)踐，這些項(xiàng)目應(yīng)滿足下列要求：項(xiàng)目允許偏差集合管間距±5mm對(duì)角線±5mm標(biāo)高±5mm且兩集合管相對(duì)標(biāo)高

14、之差5mm軸向水平度±5mm徑向水平度±1集合管的材質(zhì)為1Cr5Mo，與T9爐管相對(duì)焊的焊接要求已在前面敘述。爐管找正安裝后及時(shí)安裝爐管管卡。7倒U型爐管試壓由于T9爐管是倒置于輻射室內(nèi)頂部無(wú)排空點(diǎn)，因此爐管水壓試驗(yàn)時(shí)排出積聚在倒U型爐管頂部的空氣成為最大的難點(diǎn)，通過(guò)論證，實(shí)際操作采用了打循環(huán)水的辦法，即試驗(yàn)水由一側(cè)集合管底部的排污孔進(jìn)入，通過(guò)T9爐管升至爐管頂部，再由另一側(cè)的集合管底部的排污孔排除，排出的試驗(yàn)水用一水箱盛裝再供給試壓泵繼續(xù)往集合管中注水，如此往復(fù)的打循環(huán)水通過(guò)循環(huán)水的流動(dòng)把積聚在爐管頂部的空氣帶出。注入循環(huán)水的周期不應(yīng)低于40分鐘。倒U型T9輻射室爐管安裝結(jié)構(gòu)見(jiàn)右圖：倒U型T9輻射室爐管試壓操作如下圖：倒U型T9輻射爐管集合管試壓泵水箱四安