Cr20Ni32炉管焊接工法.doc

Cr20Ni32炉管焊接工法Cr20Ni32炉管焊接工法 作者筒介：王敬一同志1991年毕业于抚顺石油学院焊接专业，现任第三工程公司工程师、焊接责任工程师。曾赴新加坡参加乙烯装置施工，并在辽化加氢制氢工程中担任焊接责任工程师。该工法为作者的处女作。 一、前言 在石油化工建设施工中，对于制氢装置及合成氨装置的转化炉的高温管道系统（一般820C左右）均采用Ni-Fe-Cr系铁镍基合金Cr20Ni32钢，此钢种在高温下具有良好的力学性能，抗氧化和抗腐蚀性能。由于铁镍基管材及所需焊材中加入大量贵重的Ni、Cr等合金元素，因此它的造价较高，焊接性较差，需认真组织施工,保证工程一次成优。通过三套同类装置转化炉炉管的焊接施工，我们总结出此工法。本工法具有如下特点： 1）由于转化炉炉管系统温度高，介质易燃易爆，因此施工必须坚持质量第一的原则。 2）在保证质量、安全的前提下，最大限度的节约管材、焊材，以提高经济效益。本工法适用于设计温度大于425C、Cr20Ni32钢管的焊接，同类钢种可参照施工。 二、Cr20Ni32的焊接特性 Cr20Ni32钢合金成分中Ni30，Fe+Ni60。我国以元素符号及合金含量来表示，国外和Cr20Ni32相当的管材为Incoloy800(UNS No 8800)ASTMB407-77。Cr20Ni32钢焊接有和奥氏体钢焊接的类似问题，如焊接热裂纹，焊缝气孔，焊接接头的晶间腐蚀倾向等，由于它的镍含量较高，因此热裂倾向更高，焊接时主要防止热裂纹、焊缝气孔等缺陷的产生。另外，油、油漆、纤维、铅笔痕迹等会污染焊缝和热影响区表面,氧化物会在焊缝中形成夹杂物，而形成应变时效裂纹。Cr20Ni32钢的化学成分及机械性能见表一： 表一CMnSiSPCrNiCuTiAlsssbd5 %0.050.101.51.00.0150.03019.023.030.035.00.750.150.600.150.60172MPa448MPa30 三、焊接施工 1、管道焊接施工程序如下： 施工准备机械下料坡口加工坡口表面清理组对打底层焊接打底层着色检查填充焊面层着色射线探伤管道系统试压。 2、焊接施工要求： 1）焊前应按SHJ509-88石油化工焊接工艺评定的要求进行评定。 a）工艺评定试件焊接的焊工应选用技术素质高、责任心强的优秀焊工，工艺评定合格，承担焊接工艺评定的焊工可成为相应项目的合格焊工。 b）因本钢种具有较大韧性储备，焊接工艺评定的试件不进行冲击韧性试验。 2）焊工考试： a）焊工考试按锅炉压力容器焊工考试规则劳人锅19881号文的有关规定执行。 b）焊工考试前可用镍基焊丝，在普通不锈钢管上练兵以节约材料，并掌握焊丝的工艺性能。 c）根据现场情况，由于尾管实际施焊间隙较小，考试采用水平固定加障碍考试。 3）坡口加工、清理及焊件组对： a）经检验合格的管材应分类摆放，禁止和碳钢管接触，坡口加工应用专用砂轮机打磨，大口径钢管应用坡口机等加工。坡口加工时，管子表面不得溅上油污。坡口选取的原则是在保证焊接融合良好的情况下，坡口角度尽可能小，以减小填充金属，f219以上管子应开双V形坡口。b）对于壁厚大于12mm以上的厚壁高压管的坡口应进行渗透检验，发现缺陷及时用机械方法清除。 c）焊接前，用丙酮清洗坡口及其周围20mm范围（焊丝如有污物亦应清除），待溶剂挥发后方可组对定位焊。 d）组对上、下尾管及集合管应采用适当夹具支撑，防止强力组对。 四、焊接工艺 1、焊材选择：焊接Cr20Ni32钢，因焊条的抗裂性能不如焊丝好，同时为防止气孔等产生，选用InconeL82焊丝全氩弧焊接，焊接工艺参数见表二： 表二焊接方法焊接电流焊接电压焊速线能量氩弧焊90120A1819V910cm/min9.7215.2KJ/cm其中InconeL82焊丝具有良好的工艺性能，俗称“万能胶”焊丝，其美国AWS牌号为ERNiCr-3；日本神户制钢所牌号为TGS-70Ncb；德国DIN标准牌号为SG-NiCr20Nb是镍基焊丝，其化学成分机械性能见表三： 表三CMnSiSPCrNiFeCuTiNb+Tasb0.102.53.50.500.0150.0318.022.067.03.0 0.500.752.03.0550MPa 2、施焊环境温度不低于-5C，风速应小于2m/s、无雨雾天气，否则应采取措施。 3、焊接Cr20Ni32使用的氩气纯度应大于99.96%。 4、焊工操作时，焊丝应始终处于氩气保护之中，在保证熔合良好情况下，快速焊，层间接头应错开。 5、层间温度应小于100C，现场一般以手摸不烫手为原则。 6、打底层焊接结束后，应按GB150-89附录H的要求进行着色检验，对于直径较大（f219以上）打底层应保证一定厚度s 3mm，着色检验后应认真清洗。层间焊工应仔细检查，面层焊接结束后进行着色检查。 7、对接口及f402.6的马鞍口按GB3323-87100%进行射线探伤。 五、质量标准 1、焊接结束，应对焊缝表面首先进行外观检查，不允许有表面裂纹、气孔、夹渣、表面凹陷等缺陷。 2、焊缝余高不应过高，一般不大于1.5mm，焊缝每侧增宽不大于2mm。 3、角焊缝宜焊成中间凹的45形状，每道焊缝至少焊两层。4、经检验不合格焊缝应用专用砂轮机磨削。修整成适合焊的形状，经渗透检验确认缺陷已清除方可补焊，同一部位的返修次数不应超过二次。 六、机具设备以辽化1台转化炉炉管为例，需要以下设备机具： 1、砂轮机（配备专用胶质尼龙砂轮片）Dg150，Dg50各2台； 2、SDJ-600坡口机 1台； 3、倒链 5吨 2个； 4、汽车吊 16吨 1台； 5、氩弧焊机 2台； 七、管理措施 1、InconeL82焊丝的领用严格控制，焊工凭领用卡申请，有关技术人员签字确认后方可发放，未用完焊丝及时退回。 2、焊前焊工仔细核对焊丝端部色标，防止用错。 3、每道焊口焊完焊工及时作好原始记录，施工员及时督促整理。 4、焊接中发现问题，焊工不得擅自处理，需经有关人员检查确认，研究后方可施工。 八、劳动组织 制氢1台转化炉集合管及尾管工期以60天计，需要以下人员：1、管 工 4人2、焊 工 2人3、起重工 2人4、探伤工 4人5、施工员 2人6、安全员 1人7、其 他 2人 九、安全措施 1、高处作业人员由于操作间隙小、施焊困难，应带好安全带，禁止在尾管上踩踏。 2、焊缝返修应带好防护眼镜。 十、工程实例 在辽阳石油化纤公司制氢装置转化炉管道系统施工中，一台转化炉Cr20Ni32的猪尾管f353.5焊口840道；f21914的焊口6道；f402.628的焊口4道，经2个月圆满完成了炉管的焊接施工。对接口X光探伤一次合格，投产三年来运行良好。98年五月份辽化加