林建
（江苏南京210000）
摘要：渣油加氢装置高压管承受压力高，输送介质危险，安装精度及质量要求高。本文对石化加氢装置高压换热器接管12Cr2Mo1Ⅲ与TP321异种钢安装施工重点过程进行介绍。
关键词：异种钢焊接；隔离层堆焊；施工
前言
某石化公司180万吨/年渣油加氢装置3台高压换热器E-102、E-103、E-104设备口接管，由于渣油加氢装置反应系统在高温、高压和临氢条件下运行，工艺介质为烃类、氢气和硫化氢。设备和工艺管道存在着高温氢和硫化氢腐蚀，设备和管材不仅要具有良好的高温力学性能，还必须具有抗硫化物腐蚀性能。为减少泄露点，高压换热器接管由常用的法兰连接改为焊接结构，即壳程和管程的进入口接管材质12Cr2Mo1+堆焊INCONEL625（8mm）与工艺管道TP321直接焊接连接。
1焊接性分析
铬钼钢12Cr2Mo1金相组织是珠光体组织，焊接性较差，淬硬倾向大，焊接冷却过程中易发生冷裂纹，再热有延迟裂纹倾向；奥氏体不锈钢TP321金相组织是奥氏体组织，焊接性良好，无淬硬性。12Cr2Mo1坡口上堆焊了一层Inconel625镍合金隔离层。现场12个管口坡口均有堆焊层。设备口为耐热钢表面堆焊INCONEL625，与TP321进行对接要求比较高。由于12Cr2Mo1与TP321两种钢的热膨胀系数、导热系数相关显著，这两种钢直接焊接存在较大的残余应力，长期运行产生疲劳裂纹的倾向大。实践证明12Cr2Mo1与TP321焊接采用镍合金做填充金属可有效的防止形成凝固过渡层和碳迁移现象，改善焊接接头的可靠性。镍合金具有优良的高温强度和良好的抗腐蚀性能，能确保焊接接头高温、高压和临氢条件下长周期使用性能。
2主要施工技术及注意事项
2.1焊工资质：现场施工焊工焊工证必须有相应合格项目，并在有效期限内。开辟专门的区域，对焊工进行实际操作考试，选择1～2个试件，位置6G，斜45度固定；焊接方法：GTAW+SMAW；检验方法：表面目测+焊缝检验尺，RT检验Ⅱ级合格；通过则录用，否则，视缺陷情况，决定给予重新考试或退场的处理。
2.2焊接材料：焊条使用前应按出厂说明书要求进行烘烤，用保温筒领取，在使用过程中保持干燥，焊条药皮应无裂纹及脱落现象。
2.3焊前准备
（1）坡口表面质量检测：所有坡口表面均进行打磨，并做PT检测，坡口表面不得有任何缺陷；
（2）镍合金焊接气孔敏感性强，焊前需用彻底清洗母材表面和坡口表面的油污、灰尘等杂物，为防止飞溅沾污焊件表面，坡口两侧各100mm内，涂白垩粉；
（3）组装前，管内采用可溶性纸封堵，可溶性纸粘贴在管内，采用多层或碗性形式，提高耐氩气压力的能力，防止氧化；
（4）组对采用在接管外固定点焊连接方式；
（5）施焊前对管工、焊工进行技术交底。
2.4焊接工艺：全部焊缝均采用手工氩弧焊打底、电弧焊填充和盖面。所采用的焊丝牌号为ERNiCrMo-3，直径为φ2.5mm，焊条牌号为φENiCrMo-3，焊条直径为φ3.2mm。
（1）氩弧焊封底：焊接前应先用氩气将管内空气置换，并背面充氩气保护。采用高频引弧，焊枪在焊接时要尽量垂直于焊件，使喷嘴氩气均匀的保护熔池不被氧化。由于镍基材料导热性、金属液流动性较差，热量容易集中，所有焊接时采用小电流、适当加快摆频，两边应稍作停顿，确保坡口两边熔合良好。在焊接中，钨极端部离焊件距离2mm左右，焊丝送到熔池的前端，利用电弧的高温将焊丝融化，焊丝均匀、断续地送进熔池，电弧在两边稍做停留。在焊接中，焊材的端部始终要在保护气中，防止氧化。钨极氩弧焊打底，底层焊缝进行渗透检测，将缺陷打磨消除后方可继续施焊。
（2）焊条电弧焊：焊接前和焊接层间需严格进行坡口处理，每一层焊道完成后均应彻底清除表面的熔渣等缺陷，并进行检查，检查合格后方可逐层焊接；焊接时应采用小热输入、短弧、小摆动的多层多道的焊接工艺；镍合金形成的熔池十分粘稠，而焊接电流不能过大，所以搅动熔池困难，容易出现焊接层间夹渣，焊接过程中可采用轻微的摆动焊枪来搅动熔池，但是搅动的幅度不能超过焊条直径的2.5倍；在焊接中为确保起弧、收弧的质量，收弧时应将弧坑填满，使弧坑不要急速冷却，防止弧坑裂纹，多层焊的焊接接头要错开，每条焊缝应一次连续焊完；焊接过程中，控制层间温度在100℃以下，以防热量累积而导致晶粒粗大，并有利于抗晶间腐蚀能力。
2.5焊后检验：焊工应对焊好的焊道表面进行处理，要求外观良好。宽度以每边盖过坡口边缘2mm为宜，角焊缝的焊脚高度符合设计要求规定，外形平稳过渡。表面质量应符合下列要求：
（1）不允许有裂纹、未熔合、气孔、夹渣、飞溅存在；
（2）不锈钢焊接不得有咬边；
（3）焊接接头不得低于管道表面，焊缝余高Δh≤1+0.2b，且不大于3mm；
（4）焊缝表面错变量不应大于壁厚的10%，且不大于2mm.
2.6无损检测
（1）逐层做渗透检测，确认无缺陷后方可进行下层焊接；
（2）焊制1/2-2/3厚时，第一层RT检验，合格后继续施焊，全部焊接完成后再进行第二次RT检验。
2.7焊缝返修
（1）对于需要焊接返修缺陷应当分析产生的原因，提出改进的措施；
（2）焊缝同一部位返修次数不超过两次，当超过返修次数应由项目技术负责人编制返修方案，现场实施；
（3）返修前需将缺陷处清理干净；
（4）待补焊部位应开宽度均匀，表面平整，便于施工的凹槽，且两端有一定坡度。
2.8支架的安装确认
（1）弹簧支吊架安装调试：高压临氢系统使用的弹簧支架一般均为恒力形式，供应状态已经完全按照设计条件，进行了弹簧的选定、预拉升/压缩，并有固定销固定，所以，安装现场，按照相关数据表，确定安装高度，固定支座板；系统试车阶段拆除固定销。
（2）固定及限位支架的安装确认：渣油加氢系统管线操作温度及操作压力均较高，另外不锈钢管线的线膨胀系数较大，膨胀力量集中，所有对于设计的固定、滑动支架须严格按照图纸施工，并专人予以确认。
3结语
铬钼钢12Cr2Mo1Ⅲ与不锈钢TP321是石化装置中常用的耐热钢与耐蚀钢，他们之间的异种钢焊接近年来应用广泛，通过对施工过程中的重点环节的分析和过程控制，保证工程施工质量，为装置的“安稳长满优”运行提供保障。
参考文献：
[1]SH/T3523-2009石油化工铬镍奥氏体钢、铁镍合金和镍合金管道焊接规程[S]
[2]SH3501-2011石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范[S]
[3]SH/T3526-2004石油化工异种钢焊接规程[S]
[4]曾乐．现代焊接技术手册[M]．上海：上海科学技术出版社，1993