【焊接工程师】TP321钢高压临氢管道焊接、焊后热处理和质量控制

摘要:本文主要就预测了TP321钢高速旋转临氢管道冲压操作过程中需要重点关注的问题，明确提出了当前冲压操作过程中比较常见的冲压瑕疵，并针对冲压的瑕疵明确提出了产品质量掌控的对策。

关键词:TP321钢；高速旋转临氢管道；冲压；产品质量

中图科同盘属：0213 文献N53SI241SV：A

一、序言目前，在TP321钢高速旋转临氢管道冲压操作过程中，还存有很多问题，虽然冲压操作过程较为复杂，需要掌控的因素非常多，所以，做好TP321钢高速旋转临氢管道冲压的产品质量掌控工作非常重要。二、沟槽裂缝瑕疵预测姚学甲Cuddalore器高速旋转管道投产仅2年，就在多道沟槽、charged线及助焊剂处辨认出裂缝。1、沟槽裂缝的表观和特点该己烷器投产后，在初次停建停机时，先后在超临界、高速旋转泵的进出口等高速旋转管道沟槽处辨认出裂缝，裂缝最深达48mm．后历经对全部沟槽PT检查辨认出，有裂缝的管道规格从427mmx5mm至4559mmx54mm不等(其中绝大多数的为职仁管道)，主要就为纵向裂缝，一小部分是横向裂缝，部分沟槽上还存有柱状裂缝，那些裂缝原产在charged线、沟槽、助焊剂和热影响区等处。2、冲压裂缝瑕疵原因预测(一)冲压热裂缝TP321莱氏体钢制具备优良的冲压性能，但是在冲压操作过程中与其他钢制相比，莱氏体钢制具备较低的热裂缝理论性和敏感度，其根本原因是虽然莱氏体钢制的电阻率小，线电阻率大。因此，在冲压局部加热和冷却的前提下，冲压接点部位的低温等待时间较长。沟槽合金及近沟槽在低温承受较低的剪切形变与Tiruvanamalai，对于毛细管较薄不易散热器的高速旋转临氢管道来说，这一现象就更为显著。在冲压操作过程中，若道间环境温度过高，冲压电流过大，产生热裂缝的倾向就更为显著。当那些热裂缝较微小或沿铁管轴向原产时。射线熔接将很难辨认出。那些微裂缝在管道运行前提下虽然受到内形变、外力或锈蚀电介质的作用下就很难扩充。(二)冲压接点的抗腐蚀减少莱氏体钢制具备良好的抗腐蚀能，但若采用的冲压方式及工艺失当，则难出现晶间锈蚀和形变锈蚀。TP321高速旋转莱氏体钢制因沟槽合金的化学成分中含有固相元素Ti并历经固相处理。一般不会在沟槽处出现晶间锈蚀。但若冲压方式失当，就很难在沟槽、紧邻charged线的过热区和热影响区的科唇环境温度区出现微结构上分离出来石蜡铬．导致微结构贫铬而出现晶间锈蚀，晶间锈蚀主要就表现为沿晶脱落。而形变锈蚀主要就是虽然存有冲压残余形变、接点设计不合理及锈蚀电介质浓度提高导致的．它的林国特征是裂缝从表层开始向内扩充，只是裂缝一般为穿晶断裂。从沟槽原产、裂缝沿微结构方向和沟槽裂缝主要就从表层向内扩充来看，不排除那些冲压接点耐锈蚀性减少引发裂缝的可能性。

(三)锈蚀性电介质该己烷器反应部分管道输送的为酸性多相系统，其中富含大量的H2S，H2S的分压远远大于国际上的规定：当气相总压≥1．8MPa时，H2S的分压≥0．0003MPa的标准。根据H2S锈蚀机理可知，在低温高速旋转下湿硫化氢会出现电离，产生大量的氢离子。氢离子虽然半径极小。获得足够的能量后变成扩散氢，极易沿微结构向钢材内部扩散(这也是这类管道停机时通常需进行消氢处理的一个重要原因，通过消氢处理使氢从冲压接点中逸出，确保冲压接点的产品质量)，虽然氢离子之间的结合力较强，易在热裂缝、锈蚀性减少和晶粒粗大等瑕疵处相互结合形成氢气团。从而产生一个很大的内形变，在强度较低的材料内部产生微裂缝，形成微裂缝后，氢离子再次聚集、结合，再扩充，最终可导致裂缝扩充，甚至管道断裂。三、高速旋转临氢管道冲压材料的产品质量掌控措施1、冲压材料选用冲压材料的选用应根据焊件的化学成分、力学性能、使用前提和施焊前提考虑，为了防止TP321钢管道冲压产生晶间锈蚀，选用冲压材料时应考虑以下因素：（一）沟槽中加入稳定的石蜡物元素，即在沟槽中加入Ti，Nb，使形成TiC或NbC，减少形成Cr23C6的可能性，避免产生晶间锈蚀。（二）减少沟槽中的C含量，即可减少和避免形成石蜡物，从而减小形成晶间锈蚀的倾向。考虑到上述要求，冲压材料选用H08Cr19Ni10Ti焊丝及A132焊条。2、冲压材料要求（一）冲压材料必须具备生产厂家产品质量证明书或产品合格证，经外观检查合格。（二）做好材料复检，实施冲压前须进行焊材熔敷合金的化学成分预测，对入库焊材检验按1%的比例进行光谱预测，以检验冲压材料化学成分是否符合规范要求。（三）焊条使用前应按焊条产品说明书的要求进行烘干。四、高速旋转临氢管道冲压工艺的产品质量掌控措施1、进行冲压工艺评定或选用已有的《冲压工艺评定报告》，编制《冲压工艺规程》和《施工方案》，并按规定进行报审2、按《石油化工有毒、可燃电介质钢制管道工程施工及验收规范》SH3501－2011规范的要求取样进行材质复检，并进行冲压操作过程产品质量掌控3、做好施工准备和技术交底工作，审核施焊焊工的资格，必要时对焊工进行现场考试4、冲压产品质量掌控措施（一）为防止冲压接点过热，减少沟槽裂缝倾向，提高冲压接点抗蚀性，冲压参数选用小线能量，短电弧，不摆动或小摆动的操作方式。严格按照冲压操作规程的冲压参数执行;（二）在进行多层焊时，要等前一层沟槽冷却后再冲压次一层沟槽，层间环境温度应掌控在60～100℃，不宜过高，这是保证不产生裂缝的关键;（三）定位沟槽应均匀原产，不宜少于2～3点。正式冲压时，起焊点应在两沟槽之间。定位焊后，应立即进行底层沟槽的冲压，每一条沟槽必须连续焊完;（四）在冲压操作过程结束和中途断弧前，收弧要满且要设法填满弧坑，以防止弧坑裂缝的形成;（五）根据施工经验，管径较小时，加热集中，散热器缓慢，从而导致成品粒长大严重，热裂倾向加大，故冲压管径较小的铁管时，采取在沟槽两侧用湿巾擦拭强制冷却的措施，以减少沟槽的低温等待时间，加快沟槽的冷却速度，但要注意不可直接在沟槽上进行;（六）冲压完毕后，及时清理沟槽及两侧。因为在低温下硫将在熔渣中迅速积聚，而导致脆化，此外再氧化环境中，在达到或接近熔渣的熔点时，熔渣中其他一些元素还将化学锈蚀破坏。5、沟槽的无损检测（一）本器高速旋转管道全部为GC1/SHA1级管道，按设计及相关规范要求全部对对接接点沟槽做100%无损检测;（二）管道冲压接点的无损检测按NB/T47013进行沟槽瑕疵等级评定。管道对接接点无损检测比例应以每位焊工为单位统计计算。每位焊工冲压的同管道号、同材质的冲压接点按规定比例进行检测，且固定焊口的检测数量不得少于被检测数量的40%;（三）管道冲压接点扩探规定和要求。对同一焊工冲压的同一管道上的冲压接点经局部抽样检测，若出现不合格时，应按该焊工的不合格数(不合格焊口或不合格片数)加倍扩大检验;加倍检验仍有不合格时，则应全部予以检验;（四）对于高速旋转厚壁TP321管道沟槽无损检测应分两次进行，沟槽冲压到1/2时，对沟槽进行一次全ＲT检测。若一次检测不合格，则返修合格后方可继续冲压;若合格，继续冲压结束后再进行第二次全ＲT检测;（五）虽然高速旋转管道厚度大，进入现场安装后，ＲT检测透照时间长，一般需时100d左右，与安装工期的要求矛盾很大。为了节省工期，又能按规定进行检测确保工程产品质量，根据中国石油在同类器上引进和使用TOFD和相控阵检测技术的实践，在施工验收规范允许和建设单位同意的情况下，在该器上首次采用TOFD和相控阵检测技术。达到了预期目的;（六）SHA级管道沟槽必须进行100%ＲT检测;（七）SHB级高速旋转厚壁碳钢管道检测时，ＲT检测比例不得小于20%，使用TOFD技术检测比例不得大于80%，且所有经TOFD技术检测的沟槽必须同时配套使用超声波检测和磁粉检测;（八）SHB高速旋转厚壁钢制管道检测时，ＲT检测比例不得小于20%，使用相控阵技术检测比例不得大于80%，且所有经相控阵技术检测的沟槽必须同时配套使用超声波检测和渗透检测;五、固相退火TP321钢制虽然热电阻率大、导热性较差，在相同冲压前提下，冲压残余形变较大。实践证明焊后进行固相退火来消除冲压形变是防止TP321钢制出现形变锈蚀的有效措施之一。固相退火的加热环境温度应高于石蜡铬完全溶解的环境温度（450~850℃），低于石蜡钛或石蜡铌完全溶解的环境温度（850~950℃），以使石蜡铬完全溶解而石蜡钛或石蜡铌则部分保留，随后缓慢冷却，使加热时溶于莱氏体中的这部分石蜡钛或石蜡铌在冷却操作过程中能够充预测出，这样碳将全部稳定于石蜡钛或石蜡铌中而不会再形成石蜡铬分离出来，莱氏体固溶体中的碳就能保留住，从而消除了微结构锈蚀倾向。石化厂己烷处理器用TP321钢制管焊后固相退火的环境温度掌控在900±20℃，保温时间至少2h，采用电加热法加热，用热电偶进行测温，测温点应不少于3个，升温、恒温及降温操作过程均采用自动掌控。六、结束语综上所述，TP321钢高速旋转临氢管道冲压产品质量的掌控工作一定要从各个环节着手，确保冲压工作合理有效的进行，提高冲压的效果，避免冲压操作过程中出现过多的冲压瑕疵。【参考文献】[1]张其枢，堵耀庭．钢制冲压[M]．北京：机械工业出版社，2011．[2]刘政军，徐德昆等，钢制冲压及产品质量掌控[M].北京：化学工业出版社，2012.[3]中国机械工程学会冲压学会.冲压手册-材料的冲压[M].第二版.北京：机械工业出版社，2011.