淺談臨氫裝置高壓焊接閥門更換的質量控制

摘 要：文章主要對臨氫裝備高壓連接閥門的特征、步驟、操作方法，主要從后熱處理、連接技術、殘余應力的處置等這些方面講述了高壓閥門連接品質的掌控辦法。

關鍵詞：臨氫閥門；焊接質量；控制

1 施工準備的質量控制

1.1 編制施工技術方案

精準細致的施工方案能夠確保施工的高質量，這是施工時的必然要求。其中就有以下幾個部分組成：工程簡介、方案原理、工序、技術工藝的要求、確保質量方法、HSE保障方式與應急方式、人力資源與重點機具策劃等。這里面，比較重要的就是必須依據(jù)我國工程相關的施工檢驗標準，與材料與對現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)，決定施工的順序、工藝要求與質量保障等方面。

1.2 新閥門檢驗

對于新進閥門的檢查，應該對其整體表面進行查看、檢查材料質量、密實性以及耐壓性。這里面，對其整體表面以及材料質量的檢查主要是對比其設計圖紙進行，實用光譜措施對合金鋼材質的F321、F22閥門的材料質量開展檢查。檢查其密實性以及耐壓性需要經(jīng)過水壓進行檢測其密封性能和閥門整體是否達到標準的強度，合格產(chǎn)品的測試結果要和國家下發(fā)的規(guī)章制度以及設計的圖紙相符。

2 施工過程的質量控制

2.1 消氫熱處理

由于等待調換的閥門全部都裝置在臨氫設備的管子上，因此在拆掉原來的舊閥門之前一定要對原來存在的連接縫隙開展后熱處置，當下大多把滲透到管中以及縫隙中的氫元素分離出來，避免在裝置新閥門連接時出現(xiàn)氣孔或者裂縫的現(xiàn)象。通過熱處理設備對舊閥門的裂縫開展后熱處置，必須要在三百攝氏度的溫度下工作三個小時。

2.2 閥門組對

在拆除舊閥門的時候采取氧氣乙炔火焰進行切除，要根據(jù)所要裝置的新閥門大小判斷要切除的大小，防止切除過多的部分。不過，一定要把舊件部分的連接縫隙全部切除，同時把管子的出口地方設置成一個帶有六十度V型的坡口。在裝置新閥門之前，要先使用磨光設備把坡口處打磨平整，端口里外兩厘米的地方不能有雜質、氧化痕跡等會影響連接品質的東西，并且V型坡口里面的管壁也要使用內孔磨光設備進行打磨。最后，要檢查坡口是否會有滲漏現(xiàn)象，檢查結果要符合《承壓設備無損檢測》中的一級標準。

組對時，對閥門進行定位時連接方式要和正式的連接方式技術一樣，定位連接時長度普遍在十到十五毫米，高度在二到四毫米，大約在管壁厚度的三分之一以下，連接不能夠出現(xiàn)裂縫等瑕疵，在進行焊接之前要先使用磨光設備把定位連接的兩邊都打磨成緩坡形狀，方便接頭的地方能夠更充分混合。

2.3 焊接工藝

對閥門的連接主要使用氬弧焊進行，對于不完整的地方使用手工焊補充。一定要按照閥門以及管子的材料種類選擇焊接材料，在焊接之前，首先檢查焊絲是否清潔干凈；把焊條烘干，統(tǒng)一防止在焊條筒里面，隨時用隨時拿，焊條外層的包裝皮不能有顯眼的裂縫以及掉落現(xiàn)象。

焊接工藝參數(shù)如下：

（1）閥體材質+管道材質：A105N+A106

焊絲TGS-50，φ2.0；焊條J427，φ3.2，烘干350℃/2h

焊接電流：打底80～100A，填充90～120A

焊接電壓：打底10～13V，填充22～26V

熱處理溫度650℃，恒溫2h

（2）閥體材質+管道材質：F321+TP321

焊絲ER-321，φ2.0；焊條A137，φ3.2，烘干250℃/2h

焊接電流：打底80～100A，填充90～110A

焊接電壓：打底10～13V，填充19～22V

層間溫度<100℃

熱處理溫度900℃，恒溫2h

（3）閥體材質+管道材質：F22+P11

焊絲TGS-1CM，φ2.0；焊條R307，φ3.2，烘干350℃/2h

焊接電流：打底90～120A，填充100～130A

焊接電壓：打底10～15V，填充20～25V

焊前預熱和層間溫度≥200℃，后熱溫度及時間200～350℃且≥15分鐘

熱處理溫度750℃，恒溫2h

對于種類是F22的閥門組對定位連接之后，首先使用電加熱設備對閥門兩側的坡口開展預熱，在溫度達到二百攝氏度及其以上的情況下預熱至少十五分鐘，預熱部分在連接中心位置向兩邊各加至少三倍壁厚的距離，同時不能低于五厘米。預熱結束，馬上進行連接，同時要先從未進行定位焊的地方開始。焊接到定位焊的地方，先使用磨光設備把之前的定位焊打磨平整同時把坡口的地方打磨好之后再進行焊接。還有，在連接F22這種材質的閥門時，要確保層間溫度在需要的范圍內，假如氬弧焊結束之后不能立即使用手工焊進行修補，一定要用五厘米厚的保溫棉先把連接的地方包裹上，避免連接的縫隙因為溫度一下子降下來形成裂縫。再次進行連接的時候，要再開展一次預熱活動，手工焊結束之后，一定要用氧氣乙炔對其開展加熱開展后熱處理，最后再進行保溫降低冷卻速度。

閥體材質為F22和F321的閥門，材質中含鉻量>3%或合金元素總含量>5%，底層焊道施焊時除了要求采用鎢極氬弧焊，還要求焊縫內側充氬氣保護。按照建筑標準的要求，連接時絕不能在閥門以及管子表面引弧，避免對閥門以及管子造成破壞。連接處表面應該平整整齊，并且要很平滑，不能出現(xiàn)裂縫、氣孔、飛濺、沒有連接好的情況存在；連接的咬邊厚度應該不大于零點五毫米，連續(xù)長度在十厘米以下。連接結束之后要立刻把連接處的雜質清除干凈。

2.4 焊后熱處理

由于更換的閥門均使用在臨氫管道上，為了防止焊縫產(chǎn)生氫致裂紋，同時承插焊閥門焊縫處的厚度比較厚，因此對全部焊縫進行焊后熱處理。其中，閥體材質為F22的閥門和閥體材質A105N的閥門焊縫主要是消除應力熱處理，閥體材質為F321的閥門焊縫主要是穩(wěn)定化退火熱處理。連接后進行熱處理要利用溫度掌控設備開展溫度掌控。因為閥門直徑比較小，所以要用繩子形狀的電加熱帶捆在連接縫處和管子上開展加熱活動。熱處置部分在連接處向兩邊各加至少三倍連接縫寬度的距離，同時不能低于二十五毫米，進行加熱活動時，加熱周圍至少十厘米的地方都要進行保溫。

熱處理加熱升溫至300℃后，加熱速度應根據(jù)管子的實際壁厚T按5125/T（℃/h）計算，且每小時升溫≤220℃。熱處理恒溫時間按3×T分鐘計算，且≥30min。由于焊縫兩側厚度不一樣，考慮閥體厚度較大，為了使焊縫受熱均勻，恒溫時間取2小時。熱處理恒溫后的冷卻速度應按6500/T（℃/h）計算，且每小時降溫≤260℃。閥體材質為F22和A105N的閥門焊縫冷卻至300℃后可自然冷卻。閥體材質為F321的閥門焊縫恒溫后可自然冷卻，主要是防止奧氏體不銹鋼在450℃～850℃停留時間較長產(chǎn)生晶間腐蝕，加速冷卻使鉻得到充分擴散均勻，消除貧鉻層。

3 施工結束的質量檢驗

焊縫熱處理完成后，對全部焊縫進行硬度檢測。檢測分別在焊縫、熱影響區(qū)上各取3點，閥體材質為F22和F321的閥門焊縫的硬度≤HB225，閥體材質為A105N的閥門焊縫的硬度≤HB200。

因為新替換的閥門不能再利用水壓進行測試，所以在連接熱處置結束后要對整體的連接縫隙開展沒有損害的檢查，檢查結果要符合JB/T4730-2005的標準，這里連接縫隙要通過百分百射線檢查達到二級標準，插接縫隙要通過百分百射線測驗達到一級標準以及百分百超聲波測驗的一級標準。

參考文獻

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[2]王懷義，張德姜，劉耕戊.石油化工廠設備檢修手冊第十分冊工藝管線[M].北京：中國石化出版社，2002.