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化工管道焊接质量控制措施丁杰

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：丁杰

[导读] 摘要：化工管路是管子、各种管件、阀门及管架的总称。

        山东荣信集团山东省济宁市 273500
        摘要：化工管路是管子、各种管件、阀门及管架的总称。在化工生产中，必须通过管路来输送和控制流体介质。工艺管道焊口及支架未全部完成会影响系统移交和正常运行，解决此瓶颈问题就必须完成焊口及支架的焊接，完善相应施工记录，有效提高管道焊接进度。管道施工过程为施工先决条件检查、质量计划开启、管道放线定位、一阶段支架安装、管道和部件就位组装、二阶段支架安装、管段焊接及调整、二阶段支架调整及支架限位件安装、管道清洁、管道及支架安装符合性检查、施工记录整理及质量计划关闭。焊接是管道施工的核心因素，控制好管道的焊接质量，工程进度将会有很大提高。基于此，本文主要对化工管道焊接质量控制措施做论述，详情如下。
        关键词：化工管道；焊接质量；控制措施
        引言
        铝镁合金具有密度小、导电和导热性好、耐氧化、耐腐蚀和耐低温性等特点，广泛应用于石油化工行业高抗氧化性和抗腐蚀性要求的设备和管道中。
        1母材及焊接填充材料
        首先是母材。主管道母材选用10ГН2-МФА和03Х22Н11Г2Б，03Х22Н11Г2Б具有耐化学腐蚀和电化学腐蚀性能，10ГН2-МФА具有耐热、耐高温、耐低温性能。因10ГН2МФА的焊接过程是难点，所以文中重点分析该材料的焊接性能。其次是焊接填充材料。根据母材的运行情况及焊接方法，在选用焊材时应考虑：（1）焊材与母材等强度原则，要保证焊缝金属机械性能指标与母材机械性能指标匹配；（2）防止冷裂纹。
        2化工管道焊接质量控制措施
        2.1VVER-1000主管道焊接工艺控制
        VVER-1000主管道采用03Х22Н11Г2Б和10ГН2-МФА双金属复合管道，焊材的机械性能指标必须与母材机械性能指标相匹配，焊接过程中防止冷裂纹产生是主管道焊接过程中的控制重点。焊接过程中预热温度、层间温度、后热温度需要控制在200℃左右。焊接热输入量至少要控制在1050J/mm以上。氩弧层焊完成、焊接至1/3截面、焊接至2/3截面，是调整焊接变形的最佳时机。焊后消应力热处理保温时间至少在6h以上。焊后消应力热处理温度为620~650℃，且不应高于材料的最终回火温度。焊后消应力热处理加热宽度至少控制在912mm以上。
        2.2零应力标定
        基于声弹性原理，超声波可以无损地检测出结构内部的应力。但超声法对零应力的感知存在缺陷，每次测量之前，需通过零应力试块进行校准。因此，零应力试块对超声波法应力测量具有重要意义。经过大量试验摸索，总结验证了一套零应力试样设计、加工、验证流程：（1）零应力试块标定的来料选取。选取与测试对象所用材料同种、具有同一加工工艺过程的材料，建议采用线切割工艺从轧制板材、母材上进行切割。如果采用火焰、等离子切割等存在热影响的加工方式，则需采用线切割对热切割下来的试样进行二次切割。（2）制样标记。采用线切割工艺从轧制板材、母材上批量取样，一批一般取不低于8个，其中4个试样平行于轧向，4个试样垂直于轧向。（3）第一次零应力检测。采用小孔法对上述同一批次试样进行应力测量，其中轧制方向、平行轧制方向各1个，记录应力测量值，打孔测量后试样作废。（4）确定零应力试块消除应力退火工艺。根据不同材料的热处理温度，考虑相变曲线，确定每种钢材料的退火温度、加热升温速率、升温速度、保温时间、冷却速度。对于热处理炉，要求炉温均匀，如有条件应在真空条件下进行退火。（5）退火处理。批次试样放进热处理炉内进行退火处理。（6）第二次零应力检测。抽取上述同一批次试样，采用小孔法进行应力检测，应力绝对值应降至12MPa以内。如果测试数值大于12MPa，则需重新进行退火处理。（7）线切割进一步释放应力。对上述剩余试样，各抽取1个，采用线切割工艺，按照一定要求，进一步切割释放应力。采用小孔法打孔标定3块试块，取其平均值。

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（8）第三次零应力检测。抽取上述流转试样，采用小孔法进行应力检测，进一步验证应力释放效果。（9）交样封存。剩余零应力试样不少于2块，1块用于现场测量，1块留存。
        2.3管道焊接技术管理
        管道施工进度的提升须做好技术管理及施工组织管理，合理规划管道的施工计划及现场施工，从管道施工技术准备方面要解决以下几个方面的问题：管道施工图与土建结构的技术接口处理（包含管道方位与土建构筑物的位置布置合理情况、生根情况、穿墙套管及后续封堵问题）；管道支架与构筑物钢结构的焊接、与不锈钢覆面的焊接、与预埋件的焊接，管道方向、支架位置与通风管、设备的干涉情况；管道及附属结构与电气设备、电缆托盘仪控设备、测温元件及控制电缆的干涉问题，这些问题均需要认真地进行图样会审及阅图管理，及时发现问题及时解决，以设计变更、现场工程变更、设计技术澄清来解决。
        2.4裂纹预防处理措施
        在管道安装阶段，一定要注意控制焊接预热温度和层间温度，严格遵守热处理规定，并在焊后24h后进行100%无损检测及硬度检查，保证焊接质量；对于阀门与直管焊接的部位，为避免应力集中和结构的不连续性，应保证变径区圆滑过渡；对运行较长的管道，应合理安排减少启停次数，加强对阀门、弯管、变径等薄弱部位的监控，在化工管道检修期间，对薄弱部位增加磁粉和超声波检测，预防裂纹等危害性缺陷。
        2.5CRA825复合管TIPTIG焊接要点
        （1）基于TIPTIG焊工艺特性，操作人员要进行专门培训，熟练掌握TIPTIG焊摆动幅度、控丝方法、窄间隙坡口焊接等操作技巧。（2）由于镍焊接对油水锈的敏感性，因此焊前必须彻底清除坡口表面及附近区域的油水锈等异物，并采用丙酮擦拭坡口表面以进行彻底清理。（3）焊接时严格控制层间温度及热输入，层间温度不超过150℃，热输入不超过2.0kJ/mm。（4）焊接时应将层间接头部位错开，熄弧时将弧坑填满以避免弧坑热裂纹的产生。（5）焊接接头背面保护对焊缝根部的成型及氧化尤其重要，要采用纯度99.995%以上的氩气及惰性气体背面保护装置，背保护气要维持到至少热焊完成才能去除，建议采用内窥镜技术对焊缝氧化程度进行实时监控检查。
        结语
        总而言之，随着化工管道参数的逐步提高，主蒸汽管道长期在高温、高压状态下运行，其安全可靠性尤为重要。要制订合理的现场焊接计划，开启质量计划，平行施工、流水作业，不断地优化各接口关系、减少流程衔接时间，执行、检验，直到管道工艺系统形成，对焊接进度进行纠偏，合理调配资源保证焊接，焊接专题会是有效措施，优化技术管理流程可提升管道焊接进度。使用单位及检验单位应提高管道安全的重视程度，加大管道的监控力度，为化工管道运行提供安全保障。
        参考文献：
        [1]朱强，李新.5A06铝镁合金薄板TIG焊接接头性能的研究[J].机械制造，2016（5）：44-45.
        [2]李宝华，唐众民.焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能影响[J].制造技术研究，2011（1）：34-37.
        [3]刘须收，李伟武，吴建英.对铝镁合金5A06焊接接头性能及组织的影响[J].现代焊接，2015（11）：22-25.
        [4]中国机械工程学会焊接学会.焊接手册：第2卷[M].3版.北京：机械工业出版社，2014.
        [5]国家能源局.火力发电厂焊接技术规程DL/T869-2012[S].北京中国电力出版社2012.
        [6]国家能源局.发电厂金属技术监督规程DL/T438-2016[S].北京中国电力出版社2016.