炉管焊接施工方案16117

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1、-.z.加热炉炉管现场焊接施工技术方案 1.编制说明：本施工技术方案仅适用于中国石油化工股份*分公司焦化装置 100 万吨/年扩能改造加热炉炉管现场焊接施工。2.编制依据：1）SH3085-1997石油化工管式加热炉碳钢和铬钼钢炉管焊接技术条件；2）焦 化 装 置100万 吨/年 扩 能 改 造 加 热 炉 施 工 图2001228-107-炉-1/1、2 3）加热炉说明书2001228-107-炉-1/S1 3.概况:*焦化装置加热炉的炉型是卧管立式炉,辐射室炉管为单排管双面辐射,分为两排,每排 26 根炉管,通过辐射管架和吊架固定于辐射室顶部钢构造框架上；对流室十二排炉管，由下而上依次为三

2、排遮蔽管光管，六排加热焦化原料管 翅片管，一排加热过饱和蒸汽管 光管，两排加热软水管翅片管,加热炉排管设计参数见下表 设计 条件 加热段 介质流量kg/h 温度 压力 MPa 水压试验压力 MPa 管道材质 管道规格 入口 出口 入口 出口 辐射段 97500 500 0.5 6.8 A335P9 141.39.53 对流段 油品 97500 290 1.7 6.8 A335P9/P5 141.39.53 对流段 蒸汽 3000 188 265 1.2 1.1 3.8 20#1028 对流段 软化水 2100 138 243 3.6 3.5 6.8 20#606-.z.加热炉炉管的排管如以下列

3、图所示：软化水入口 软化水出口 蒸汽入口 蒸汽出口 焦化原料入口 焦化原料入口 焦化原料出口 焦化原料出口 该炉为更有效提高热效率，对流室的衬里紧贴炉管，因此有 8 根炉管位于衬里的凹槽内，如上图所示，这 8 根炉管必须在高空穿管，增大了施工难度，同时，由于对流段管束箱分上下两局局部段就位，连接这两局部的急弯弯头与炉管的焊口均为固定口，高空作业量大，管内充氩不便实施，无损检测困难，必须采取切实可行的措施，以抑制这些不利因素的影响。4.施工工艺流程 返修 1）施工准备 1材料可焊性分析 炉管材料的化学成分及机械性能 Cr9Mo 炉管是采用进口材料,牌号是 ASTMA335GrP9,Cr5Mo 牌

4、号是ASTMA335GrP5，其化学成分及机械性能如下表所示:C Si Mn P S Cr Mo 0.2 b%P9 最小 0.25 0.30 8.00 0.90 206 414 28 最大 0.25 1.00 0.60 0.025 0.025 10.00 1.10 P5 最小 0.15 4.00 0.5 980 10 最大 0.15 0.5 0.6 0.025 0.025 6.00 0.6 焊接材料的化学成分及机械性能 P9 炉管焊接材料牌号分别为:焊条 AWS.E505-15 及焊丝 AWS.ER505,P9/P5 组对焊接处 急弯管材质为P5 衬里 施工准备 管材验收 焊材管理 下料预制

5、管内充氩 定位焊 焊前预热 炉管焊接 后热处理 高温回火 射线探伤 缺陷返修 取出内充氩装置 通球试验 穿管 管内充氩 急弯焊接 后热处理 高温回火 射线探伤 水压试验-.z.其化学成分及机械性能如表 3 所示:表 3 焊材化学成分(%)及机械性能 C Si Mn P S Cr Mo m 0.2 b%焊条 0.11 0.40 0.81 0.008 0.003 9.01 2.04 0.69 540 690 25 焊丝 0.10 0.03 0.77 0.008 0.005 9.03 2.00 550 700 26 P5 炉管焊接材料牌号分别为:焊条 R507 及焊丝 R50,由于目前国内尚无 R5

6、0 牌号钨极氩弧焊焊丝，建议由国外配套供应焊接材料。可焊性分析 Cr9Mo 是易淬硬、冷裂纹倾向较大的材料，属于中合金耐热钢，材料组织为单相马氏体。按冷裂纹形成的三大要素：扩散氢；淬硬组织；焊接剩余应力；在焊接过程中必须进展焊前预热、后热消氢和焊后消应力热处理，现分别进展讨论。a.预热温度的选择 预热温度确实定除取决于材料的淬硬倾向之外,还受构造的约束度、焊接金属中扩散氢含量等因素影响。根据现场条件，综合考虑预热温度定在 300。b.后热温度的选择 焊接后热作为中间处理手段使得在高温回炽热处理之前能对不合格的焊缝进展返修，保证焊后热处理只作一次，在*种程度上提高了工作效率，也能使接头获得满意的

7、高温强度。出于这种考虑,工艺评定时将后热消氢温度定在 350。c.焊后消应力处理标准确实定-.z.随着回火参数P的增大,常温强度及高温强度都是显著下降的,而冲击韧性上升。因锅炉主要指标是高温蠕变强度，这样就应合理地选择适宜的P值，现定在 20.2 由P=(20+lgt)T 取 t=40min 计算得 T=746。为了平安,应对消应力裂纹倾向进展计算:PSR=Cr+Cu+2Mo+10V+7Nb+5Ti-20 材料的 PSR 值大于 0,说明材料有消除应力裂纹的倾向,这就要求在执行热处理的过程中控制敏感温度区间 500700的停留时间。焊接工艺评定 根据 4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定

8、的要求进展焊接工艺评定，预热温度定在 300，后热温度为 350、30min 时，而焊后热处理温度定在 75010。800 75010 600 400 200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 温度变化 a.焊接工艺参数 采用钨极氩弧焊打底 内充氩、手工电弧焊填充盖面的焊接方法。焊接工艺参数如表 4 所示：层次 焊接方法 焊材 直径mm 极性 电压V 电流 A 焊速cm/min 层间温度 气体流量L/min 1 GTAW ER505 2.5 DC+2022 115120 10.7 300 812-.z.2 SMAW E505-15 3.2 DC-2224 110115 14.0

9、 300/b.机械性能试验 按 GB228-87、GB232-88 要求分别进展拉伸、弯曲试验。P5 炉管焊接及热处理与 P9 炉管的要求根本一样，所不同的是不需管内充氩，焊接 P5 与 P9 连接的焊口选用 R507 焊条和配套焊丝，打底焊和前两道填充焊时，必须管内充氩保护，后热和焊后热处理按照P5 材质焊口热处理要求进展。2焊工考试 根据焊接工艺评定编制焊接工艺指导书，组织焊工进展培训并安排焊工考试，考试工程是 P9/P5 管对接水平固定氩电联焊，局部焊工要进展加障碍工程的考试。3编制焊接施工方案 根据焊接工艺评定报告和焊接作业指导书提供的技术要求和焊接参数编制焊接施工技术方案，并报请监理

10、工程师批准。4技术交底 由工程技术负责人组织技术交底，工程经理、质量检察员、各施工队主任、专职技术员、班组长、各相关工种领工人、合格焊工都要参加，做好技术交底记录。5现场准备 施工现场必须保证清洁枯燥，搭设专用防风雨棚，组对 P9 炉管时要采取措施防止管材渗碳，现场设立炉管预制焊接专区，管道切割机、磨光机必须专用，并贴上醒目的标记。严禁其他材质管道在该场地预制，制止在该场地附近存放碳钢焊条以免用错。-.z.6坡口形式 炉管组对的坡口形式见以下列图：75 12 23 7施焊条件：现场出现以下情况之一时，必须采取有效措施，否则制止施焊接：环境温度低于 5；环境湿度高于 90；氩弧焊时风速大于 2m

11、/s,手工电弧焊时风速大于 8m/s；下雨天严禁施焊。2）焊材管理 1 炉管焊接所用的焊条焊丝必须有制造厂提供的出厂合格证和质量证明书，包装完好无损，焊条必须有醒目的色标，焊丝必须有信头。2焊条必须存放在专门的货架上，严禁与其他焊材混放。3焊条必须按照说明书的要求严格烘烤，焊条烘烤温度定为350400烘烤时间 2 小时，焊条领出后超过 4 小时未用的必须返库重新烘烤，焊条烘烤次数不得超过两次。4焊工必须持由焊接工程师签发的焊条领用单，携带保温焊条桶领取焊条，一名焊工一次只能领取两公斤焊条，并用用完的焊条头换取，返回一只焊条头发一根焊条。焊条保温桶电加热器必须完好。-.z.5焊丝必须存放在枯燥的

12、地方防止生锈，使用前必须除油除锈。3）管内充氩 由于 P9 属于中合金耐热钢，焊接时为防止合金元素烧损，必须进展管内充氩，制作专门的充氩工具，确保管内空气彻底排掉，且不能形成穿堂风。充氩工具要能方便地取出，且具有良好的耐高温性能，因为充氩工具要在焊缝热处理后，拍片合格前方能取出。4）定位焊 定位焊要采用与正式焊接一样的焊接工艺，点焊前要对坡口进展预热。5）焊前预热 预热必须采用电加热器，不得用气焊加温，测温用红外线测温仪，严格控制预热温度在 30010。6炉管焊接 炉管焊接必须连续进展，如中断焊接,应采取后热、缓冷等措施。再行焊接前应进展检查，确认无裂纹前方可按原工艺要求继续焊接。焊口焊完后应

13、立即进展 350,30 分钟的后热处理,然后用石棉保温缓冷；焊口焊完后焊工应写上自己的代号，质检人员做好记录，确定无损检测焊口；7焊接检验 1焊后首先对焊缝进展外观检查,检查前应将焊缝外表熔渣、飞溅等清理干净，外观质量应符合以下规定：焊缝成型良好,与母材圆滑过渡,余高 0-3mm,焊缝两侧增宽2mm；-.z.外表不允许有裂纹、气孔、夹渣存在；咬边尺寸的规定：深度0.5mm,焊缝两侧咬边累积长度焊缝总长10%；2焊缝内部射线探伤比例为 100%。3焊缝内部射线探伤执行 4730-94 标准,级合格。8焊接返修1返修工艺应与原工艺一样；2 缺陷消除可以采用砂轮打磨,修磨处适合补焊形状,并经着色检验

14、确认缺陷已被去除前方可补焊；尽量采用氩弧焊进展补焊；3返修部位按原探伤方法进展检验；4同一部位的返修次数不应超过两次,假设超次返修应分析原因、制定措施，经工程部技术负责人批准方可执行。9)焊后热处理 1P9/P5 炉管焊后应进展焊后热处理；2焊后热处理采用带自动记录仪的电加热设备；3热处理的加热范围以焊缝中心为基准,两侧各不小于焊缝宽度的三倍,且不小于 25mm,加热区以外的 100mm 范围应予保温；4加热温度 75010；5测温采用热电偶,测温点在加热区域内且不少于 1 点；6热处理升温、恒温、降温按照材质及壁厚确定。(7)检验 每个焊口不少于一处,每处三点:焊缝、热影响区、母材，比例为焊口总数 10；焊缝硬度应不高于 250HB；不合格处理：硬度值超过规定,加倍检查,仍不合格,需重新热处理,并做硬度测定。-.z.5.焊接过程的控制 在焊接过程中，正如前面所分析的，由于材料的冷裂倾向较大，靠虑到焊工的操作技能，只作一次热处理有利于控制接头软化，因此把整个焊接过程中的顺序定为：点固预热焊接后热拍片消应力热处理拍片。所以应对整个过程进展控制，并做好一下几点：1）点焊用焊材应用正式焊接的材料；2）确保预热温度到达要求；3）焊接时应完全磨去点固焊并确保没有缺陷；4）焊后立即进展后热；5）合格后进展消应力热处理，并严格执行标准。