T9爐管焊接工法

1、一、前言T9材質(zhì)（A200T9日本進口）爐管的焊接在我公司還是首次，由于材質(zhì)的特殊，焊接過程中及焊接后易出現(xiàn)裂紋，且熱處理后的硬度值很難達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標準中規(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，并結(jié)合在實際操作中收集的資料和積累的經(jīng)驗，總結(jié)了該工法望能對其他工程有所幫助。二、特點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，焊接時注意加強保護措施。3 T9材質(zhì)在焊接過程中起弧及收弧極易出現(xiàn)裂紋，必須及時采取措施。4焊后熱處理在經(jīng)過數(shù)次試驗，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)，爐管頂部無排空點給爐管試壓帶來困難。三、工藝流程及工藝要點倒U型T9爐管施工工藝流程圖：硬度測試不合格倒貨檢驗坡口加工上胎具組對焊接及層間溫度控制焊后保護(緩冷)無損檢測(RT)焊后熱處理熱處理后無損檢測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)符合國家標準及有關(guān)技術(shù)條件的要求。進口爐管應(yīng)符合設(shè)計文件規(guī)定的相應(yīng)標準及有關(guān)要求。與爐管相焊的管件（急彎彎頭、焊接回

3、彎頭等）的各項技術(shù)要求，應(yīng)符合現(xiàn)行標準石油化工管式爐急彎彎管技術(shù)標準SH3065及設(shè)計文件的規(guī)定。進口的管件應(yīng)符合設(shè)計文件規(guī)定的相應(yīng)標準及有關(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)符合石油裂化用無逢鋼管GB9948或設(shè)計文件的規(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)標準SH3065或設(shè)計文件的規(guī)定。對質(zhì)量證明文件檢驗項目不全或?qū)Σ馁|(zhì)有疑義的爐管、管件必須進行復(fù)驗。注：對爐管的超探檢驗中選取的對比試樣應(yīng)符合J4730中的規(guī)定；對比試樣應(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。右圖為檢驗人員正在對T9爐管進行到貨檢驗：2主要技術(shù)文件、材料及焊接設(shè)備焊接工藝評定：T9（ASTM A200）管（88.9×6.35mm）氬弧焊/電弧焊（Cr9Mo）評定編號：T9-G88.9×6.35（WSD）VSAT9與1Cr5Mo管（89×7）氬弧焊/電弧焊評定編號：T9V1G89×7（WSD）VCAT9爐管對焊材質(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種類88.9×6.35A200T9A200T9Cr9MoCr9MoH1Cr9MoE9Mo-15R707逆變焊機YD

5、-400AT唐山松下88.9×6.35A200T9A335P5Cr9Mo1Cr5MoH1Cr5MoE5MoV-15R507逆變焊機YD-400AT唐山松下3爐管焊接前的準備工作倒U型T9爐管組裝及運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T9爐管端部固定卡如下圖：運輸胎具如下圖所示：爐管預(yù)制及熱處理場地防風(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)采用機械方法加工。坡口加工后，應(yīng)進行外觀檢查，其表面不得有裂紋、分層、夾渣等缺陷。組對及定位焊組對間隙為2±1mm，見圖一。組對錯邊量不應(yīng)大于0.5mm，定位焊逢的長度

6、宜為1015mm。定位焊采用實芯焊絲鎢極氬弧焊進行定位焊，則管內(nèi)應(yīng)進行充氬保護。注：氬弧焊定位焊時在收弧部位易出現(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，從實踐中收集的大量數(shù)據(jù)說明，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，中間不宜停留較長時間。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溫計測量控制的辦法，分別于打底完、填平完兩個過程完成后測量計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，也可以用點溫計進行復(fù)測），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（見右圖），直至溫度完全降至環(huán)境溫度時再拆除保溫被。焊接焊條的烘培溫度為350，恒溫時間為1小時。焊接工藝參數(shù)見下表焊道層數(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，焊絲前端應(yīng)置于保護氣體（氬氣）中，在焊接底層焊道時，爐管應(yīng)充入氬氣進行保護，氬氣純度不低于99.9%。焊接時應(yīng)在

9、坡口內(nèi)引弧，嚴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，層間接頭應(yīng)錯開1520mm。注：焊接過程中收弧部位極易出現(xiàn)裂紋，現(xiàn)場施焊焊工積累了經(jīng)驗，可采用以下兩種方式消除：a：收弧時將收弧點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)收弧點的搭接長度，搭接長度為1520mm，之后立即對搭接部位打磨，可消除收弧裂紋。有一點應(yīng)當(dāng)注意，該部位在包面后，其焊肉高度會偏高，超標部分應(yīng)打磨消除。焊接后的檢驗外觀檢驗，焊逢的外觀檢驗應(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)咬邊總長度不得超過該焊逢總長度的10%。否則，應(yīng)進行修磨，使之平滑過渡。經(jīng)修磨部位的爐管壁后不應(yīng)小于設(shè)計要求的厚度。射線檢測：a：焊逢進行100%射線檢測，射線檢測必須在焊接完成后24小時后進行，應(yīng)符合現(xiàn)行標準壓力容器無損檢測JB4730的規(guī)定，其中，射線檢測合格等級為級；b：不合格的焊逢必須進行返修，同一部位的返修次數(shù)不宜超過兩次，經(jīng)過兩次返修仍不合格的焊逢，如需再進行返修，應(yīng)編制返修工藝措施，經(jīng)質(zhì)保工程師批準后方可實施，并將焊逢返修次數(shù)、部位和無損檢測等結(jié)果記入焊逢返修記錄中，返修后仍應(yīng)按原規(guī)定方法進行檢測

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)重新進行熱處理并做硬度測試。5熱處理工藝及熱處理后的檢測說明：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際操作中很難達到要求，通過反復(fù)試驗，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恒溫時間2小時冷卻速度恒溫后的冷卻速度不大于150/h，300以下自然冷卻。（說明：此時不宜拆除保溫被，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

12、，防止熱電偶端部與爐管點接觸時由于溫度過高熔化金屬，損傷母材。熱處理曲線見下圖：150/h100120/h100300500700900h780481216自然冷卻右圖為操作人員正在進行T9爐管的熱處理實驗：硬度測試熱處理后應(yīng)對焊逢、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%，所測硬度值應(yīng)符合HB241。硬度值超過規(guī)定時，加倍檢查。仍不合格重新熱處理，并作硬度測定。無損檢測對先進行無損檢測后進行熱處理的焊逢，焊后熱處理完成后，應(yīng)對熱處理焊口作10%超聲檢測及滲透檢測，以無裂紋為合格。注：現(xiàn)行標準SH3085-1997、SHJ520-91、SH/T3523-

13、1999均為對超聲檢測及滲透檢測出現(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，并對不合格的焊口進行返修，如返修需焊接，返修合格后需重新熱處理。注：實際操作中因業(yè)主要求增補為100%滲透及10%射線，此項目應(yīng)根據(jù)業(yè)主要求而定，不宜強行實施。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、標高、水平度。說明：現(xiàn)行規(guī)范對集合管的安裝并沒有關(guān)于這些項目的要求，但這些項目的調(diào)整是為了保證倒U型爐管的安裝質(zhì)量，通過實踐，這些項目應(yīng)滿足下列要求：項目允許偏差集合管間距±5mm對角線±5mm標高±5mm且兩集合管相對標高

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爐管相對焊的焊接要求已在前面敘述。爐管找正安裝后及時安裝爐管管卡。7倒U型爐管試壓由于T9爐管是倒置于輻射室內(nèi)頂部無排空點，因此爐管水壓試驗時排出積聚在倒U型爐管頂部的空氣成為最大的難點，通過論證，實際操作采用了打循環(huán)水的辦法，即試驗水由一側(cè)集合管底部的排污孔進入，通過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)水通過循環(huán)水的流動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