浅析设备监造过程中常见问题及监理措施

浅析设备监造过程中常见问题及监理措施

上海众深科技股份有限公司上海200000

摘要:目前,我随着国石油化工项目的增加,石化设备制造周期厂长,产品供不应求,石化设备其工作条件差,设备介质有一定的腐蚀性,并且在运行中由于高温、高压不停的运动,使得设备产生物理、化学反应,从而产品。裂纹、腐蚀、变型、泄漏等缺陷,大大降低产品使用寿命,甚至造成整个化工企业不能正常生产,所以产品质量在制造中尤为重要.文中对制造中常见问题及监理在此问题中处理方法进行了分析。

关键词:设备制造;常见问题;监理措施

1.导言

国家一直都非常重视化工产业的发展,而且随着化工市场需求量不断扩大,化工企业渐进增多,因此一些制造厂由于缺少经验,往往在生产过程中,出现一些质量问题,这就要求监理人员有丰富的现场经验,发现问题,解决问题,设备一旦发生事故,破坏性及危害非常大,会给人民生命财产及环境打来巨大的损失,我们必须对压力容器制造的各个环节进行监督检验防止事故的发生。

2.监理人员设备制造过生中发现的常见问题及重要问题

2.1材料问题导致的裂纹

监造混合进料换热器设备时,筒节7、8,纵焊缝7A、8A焊接完,中间消应力热处理后,筒节校圆,校圆后进行焊缝的MT检测。发现筒节7、8内壁,靠近纵焊缝一侧母材上均有若干条的纵向裂纹,很严重。筒节7裂纹总长度约900mm,筒节8裂纹总长度约1300mm,见下图。裂纹的实际形状,见照。焊缝MT检测未发现裂纹。筒节长度为1748mm,直径φ1900mm。

2.2焊接未按照焊接工艺(WPS)产生的裂纹

在某化肥项目中的变换气分离器筒体材料牌号为Q345R(N),厚度为δ82,制造过程中,一筒节纵缝校圆后,焊缝内侧发现较多沿焊缝方向裂纹,主要分布于焊缝与母材熔合区,长度100-200mm不等。

2.3典型热处理后变型问题

设备发运到安装现场时,发现裙座为椭圆型,第二变换反应器0°与90°的最大偏差为35mm,第三变换反应器0°与90°的最大偏差为40-50mm,导致螺栓孔错位,现场无法安装。

2.4压力试验泄漏问题

EO精制塔塔顶冷凝器,设备类型:换热器,管程试压图纸要求试验压力1MPa,第一次试压设备升压到工作压力时出现浮头端设备大法兰与管板连接的密封面处泄露,管板与钩圈连接的密封面处泄露。待重新整体紧了一遍螺栓后,第二次打压到设计压力时,还是同样的位置出现泄露,不合格。等到第三次试压时,监理发现该制造厂把原设备螺栓(不锈钢),其中换了一半为碳钢螺栓,与设备实际运行工况不一致,我方明确拒绝见证此次压力试验,并且要求重新水压,经过第四次水压试验仍然泄漏。

3.案例分析和采取的措施

3.1材料出现发现裂纹后的案例分析及采取的措施

3.1.1问题分析

监理方分析:根据监造未发现制造过程中存在违反工艺纪律的问题。及后续增加的无损检测结果合格,推断该裂纹问题由于板材本身质量问题产生的可能性比较大。制造厂对裂纹位置的金相分析结果与此结论相符;

制造方分析:经检查,开裂的两节筒节为同一张钢板,开裂部位为钢板的同一端,筒节的下料、卷圆、焊接、热处理、校圆等中间过程均符合制造工艺要求。该设备的其他在制筒节均执行同样的制造及焊接、热处理工艺,没有发现开裂现象。从而推断该裂纹产生是由原材料本身质量问题造成的。

材料供货商分析:该缺陷为钢板头尾端残留的轧制折叠缺陷,钢板切割定尺时未能切割干净。该缺陷比较细小,隐蔽性较强,目视检测不易被发现。所以我们入厂检验按标准要求对外观进行了宏观目视检测,未检测到该缺陷;同时按照相关标准对钢板进行了UT检测,探头选用直探头,而该检测方式对这种类型的浅表微观缺陷检测不适用,也检测不出该缺陷。

3.1.2采取的措施

产生裂纹后,我方在周报中向业主汇报了此事,同时我方要求制造厂进行问题调查,分析问题原因,出具问题整改方案上报业主,在未得到业主认可前不得进行下一步工序。并要求对所有壳体纵焊缝增加无损检测范围,焊缝两侧200mm范围内进行100%UT及MT检测。所有焊缝进行硬度检测应包含焊缝、热影响区及母材。针对使用材该板材的另两节筒体母材进行100%UT及MT检测,检测结果未发现缺陷。

3.1.3处理结果

制造厂对问题产生的原因进行了自查,按要求进行后续检查。最终形成《关于混合进料换热器壳体筒节(7A、8A)问题分析报告》提交业主。同时按业主要求,我方,制造厂和材料供货商相关人员到业主现场就此事向业主进行汇报。最终,制造厂将有缺陷的筒节进行报废处理,重新采购。同时,制造厂向业主提交了《关于混合进料换热器复工申请》,得到业主同意恢复生产。

3.2焊缝及热影响区发现裂纹后的案例分析及采取的措施

3.2.1问题分析

(1)监造方会同制造厂重新对该批设备的板材、焊材质量证明书等资料进行审查,材料牌号为Q345R(N),厚度为δ82,质证书CA、MP、AKV、符合GB713-2014要求,UTII级合格。焊丝H10MnSi,Φ5.0,质证书CA、MP,符合GB/T14957-1994要求。焊剂为HJ431/16-40目。

(2)经过调查发现,筒体母材Q345R(N)、δ82按照工艺要求,焊缝施焊前需要预热≥150℃,层温控制在100-250℃,但是生产车间疏忽大意,认为此为普通材料,并未进行焊前预热;

(3)还有,Q345R(N)虽然是普通材料,焊工也没有严格按照WPS的工艺参数要求执行焊接操作,实际焊接参数超过WPS的规定。

(4)从合金元素角度来说,焊接时硅容易形成高熔点夹杂物影响焊缝塑性,易产生裂纹。H10MnSi+HJ431是高硅焊丝与高硅焊剂组合,焊缝金属Mn/Si比接近于1,从而大大降低焊缝金属的韧性、塑性,焊后又没有及时进行消应力热处理,使得焊缝中残余应力过大。所以导致后续筒节校圆过程中,内应力释放于机械性能稍差的焊缝热影响区产生裂纹。

(5)本案例监理员也负有主要的责任,上列的原因均是监理员应该检查和见证的,但是没有做,是一种漏检的表现.

3.2.2采取的措施

(1)发现这个质量问题后,我方监理员及时下发了监理通知单,要求停止后续工序。并且上报业主。

(2)要求制造厂对产生裂纹筒节纵缝进行了UT检测,经UT检测分析,裂纹为表面裂纹,深度在3-5mm范围,观察可见裂纹主要分布于焊缝与母材熔合区即焊缝热影响区。

(3)要求制造厂按缺陷性质拟定返修方案进行返修,重大质量问题返修方案报业主审批,严格按照业主审批的返修方案执行。

3.2.3处理结果

先将焊缝预热预热(≥150℃),碳弧气刨刨清除裂纹,然后对坡口打磨;对清除缺陷后的坡口和裂纹区MT检测;检测合格后,再次预热(≥150℃)-施焊(按照WPS,注意控制焊接参数)-消应力热处理(按照工艺要求)。返修过程严格按照工艺要求进行焊前预热,并控制好层温以及热输入量,焊后及时进行消应力处理。经返修后重进进行100%RT,以及100%PT,经检测符合要求。

3.3热处理变形问题采取的措施

3.3.1问题分析

(1)监理方在设备终检的时候发现设备上没有焊接尾部吊耳,经核查发现图纸上并没有溜尾耳,而技术协议要求有尾部吊耳。监理方将此问题及时反馈业主,与业主方确定是否需要溜尾吊耳。业主方明确设备吊装需要尾部吊耳,并且要求设计院增加溜尾吊耳

(2)后期设计院出图重新并增加溜尾吊耳,设备裙座直径φ4448×δ30,增加的双排溜尾吊耳厚δ36。吊耳焊接时焊缝熔敷金属量大,焊接内应力较大,且设计时内部无导向杆或三角支撑,焊接过程及焊后热处理的内应力变化较大,导致裙座筒体发生变形。

3.3.3总结经验

该问题也反应出制造厂生产制造基本上是按图施工,没有看技术协议要求,这也是恰恰体现出监理在设备生产中起到监督协调沟通的作用,监理员发现设备尾掉没有焊接,说明监理员对技术协议比较了解,又及时通知业主联系设计院确定增加尾部吊耳,体现出监理工作的意义,也表现出监理在生产环节中所起到的作用,本案例中制造厂工艺在设备进行焊接,或者焊后热处理时没有考虑增加工装防止变型。设备制造完成后热处理前增加溜双排溜尾吊耳厚δ36。焊接量大,双排溜尾吊耳厚δ36。在焊接时,金属材料受了不均匀的加热和冷却,焊接熔池的温度最高,离熔池越远温度越低,焊接接头周围的冷态金属使接头膨胀和收缩受阻,加上局部组织变化,焊接接头内产生塑性变形,从而导致焊接应力变形产生。热处理过程中由于加热、冷却所产生的内应力叫热应力。它产生于冷热轧状态下,材料的热膨胀系数的差异。零件内部与表面冷热的不同时性,由于加热和冷却过程中零件表层和内部温度的差异而导致热应力的产生。当热应力超过材料的弹性极限时即会产生永久性变形。

该问题发生主要是裙座地脚螺栓孔在热处理后设备发运前没有对地脚螺栓孔进行复测,裙座地脚的螺栓孔测量是在裙座焊接完成后进行的;监理人员考虑前面已经测量过裙座螺栓孔,没有对裙座螺栓孔再次进行检验;疏忽了焊接溜尾吊耳及热处理的变形对地脚螺栓孔的影响。该问其实就是监理方的失误,监理员经验不足,没有考虑群座增加吊耳后板材受热可能导致焊接变形的问题,也没有考虑热处理后应力释放,大直径群座由于卧式放置,导致群座筒体导致变型。

3.4压力试验泄漏问题采取的措施

3.4.1水压泄漏的问题分析

(1)经多次经过螺栓后,仍有泄漏现象,监理方怀疑是法兰密封面变型所致,并经仔细检查发现,浮头封头打压时和泄压后有10mm变形,浮头封头存在外鼓的现象,原机加工的法兰密封面存在高低4.7mm的变形

(2)浮头换热器直径Φ2900mm,此规格超出浮头换热器标准的直径(,此结构也是该设计院在其他制造厂做过一次,据说当时也出现多次试压后成功,而苏州海陆此前未做过,所以缺乏经验。

3.4.2水压泄漏的采取的措施

(1)持续2个月时间都没有试压成功,我方发邮件告知业主方设备试压遇到的问题,同时也提醒业主该设备的最终发货日期肯定无法满足合同工期要求,请业主方重视。

(2)随后一周业主方与设计院一同到苏州海陆协商解决该设备试压事宜。我方监理师参加业主、设计院和苏州海陆关于设备试压问题的专题讨论会议,然后根据会议中确定的方案执行监督检验。

(3)制造厂技术部门讨论时针对设计院的钩圈计算方式提出质疑,认为钩圈厚度不够,从而强度不够,导致试压时变形泄露。此问题经过设计院确认后,原钩圈报废,重新采购钩圈法兰锻件(增加钩圈厚度)。后续苏重新采购回厂钩圈法兰后我方检验各尺寸符合最新图纸要求。原浮头盖经计算后,仍有余量可以重进加工法兰密封面。

(4)水压时,壳程管程同事进行水压,减少压差,最终水压试验无泄漏,无变形,水压试验合格

4结束语

综上所述,该设备在生产过程中出现的重大的质量问题,要加以重视,要加强施工现场的巡查,如实了解现场的施工情况和进度,传承监理工程师丰富的经验和专业知识。这要求我们不断提升专业技术水平,明白自身岗位的职责和重要性,及时了解现场情况,发现问题、解决问题、预防问题,降低设备制造的不必要损失。

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