焦炭塔返修焊接方案[1]

120万吨/年延迟焦化装置焦炭塔返修焊接 1. 编制说明 编制本焊接方案用于指导辽宁华锦化工（集团）有限责任公司乙烯原料工程120万吨/年延迟焦化装置焦炭塔出现裂纹的部位的焊接。 2. 编制依据 2.1 施工图纸 2.2 《焦炭塔制造及验收工程技术条件》    2.3 《钢制压力容器焊接规程》            JB/T4709-2000 2.4 《石油化工不锈钢复合钢焊接规程》      SH/T3527-1999 3. 工程概况 3.1 辽宁华锦化工（集团）有限责任公司乙烯原料工程120万吨/年延迟焦化装置焦炭塔2008年建成投产，在近4年的生产中性能一直非常稳定，运行良好。2012年8月延迟焦化装置进行停车检修，在对焦炭塔整体检验的过程中发现焦炭塔存在部分缺陷，由我公司进行缺陷部位的返修工作。 3.2 焦炭塔主体材料概况 焦炭塔主体材料规格 部位 材质 厚度(mm) 筒体 14CrMoR/14Cr1MoR+0Cr13 25,27,30,32,34,38 上部球形封头 14Cr1MoR+0Cr13 25 下部锥形封头 14Cr1MoR 38 下部 120万吨/年延迟焦化装置焦炭塔焊接方案 1 1. 编制说明 1 2. 编制依据 1 2.1 施工图纸 1 2.2 《焦炭塔制造及验收工程技术条件》 1 2.3 《钢制压力容器焊接规程》 JB/T4709-2000 1 2.4 《石油化工不锈钢复合钢焊接规程》 SH/T3527-1999 1 3. 工程概况 1 3.1 设备一览表 错误！未定义书签。 3.2 焦炭塔主体材料概况 1 4. 一般规定和焊前准备 2 4.1 一般规定 2 4.1.1. 焊材仓库负责焊材的保管，严格执行《焊材一级库保管规定》。焊接材料必须具有质量证明书和出厂合格证，对同一炉批号的焊条（焊丝）和每种焊丝与焊剂组合的熔敷金属作一次化学成分分析，并确认无误。焊条的药皮不得脱落和明显裂纹；焊丝在使用前应清除其表面的油污、锈蚀。 2 4.1.2. 焊材仓库负责焊材的保管，严格执行《焊材一级库保管规定》。焊接材料必须具有质量证明书和出厂合格证，对同一炉批号的焊条（焊丝）和每种焊丝与焊剂组合的熔敷金属作一次化学成分分析，并确认无误。焊条的药皮不得脱落和明显裂纹；焊丝在使用前应清除其表面的油污、锈蚀。 2 4.1.3. 焊接材料的贮存保管应符合下列规定： 2 1) 焊材库必须通风，库房内不得存放有害气体或有腐蚀性介质； 2 2) 焊接材料应放在架子上，架子离地面高度和离墙面距离均不小于300mm； 2 3) 焊材应按种类、牌号、批号、规格和入库时间分别摆放，并有明显的标牌； 2 4) 焊材库内应设温度计、湿度计，库房温度不应低于5℃，相对湿度不超过60%。 2 4.1.4. 焊材烘烤室负责焊材的烘烤和发放，依据《焊材烘烤一览表》的规定进行烘烤与保温，回收的焊条重复烘烤不超过两次。施工中，焊条应存放在保温筒内，随用随取，焊条在保温筒中放置时间超过4h，应重新进行烘干。 2 4.1.5. 焊接环境应符合如下规定： 错误！未定义书签。 1) 手工电弧焊时，风速不大于10m/s，气体保护焊时，风速不大于2m/s； 2 2) 相对湿度不大于90%； 2 3) 焊接场所有防风、雨。 2 4.2 焊前准备 2 4.2.1. 焊接工艺评定 2 4.2.2. 焊工资格的审查 3 1) 电焊工必须持证上岗，在合格的项目范围内施焊。 3 2) 电焊工必须持证上岗，在合格的项目范围内施焊。 错误！未定义书签。 3) 凡参加不锈钢复合钢的焊工必须进行考试，合格后方可承担焊接作业。 3 4) 焊工考试执行《锅炉压力容器焊工考试规则》的有关规定，并按下述下述原则进行考试。 3 a) 按基层材质和复层材质分别进行考试，也可按不锈钢复合钢进行考试； 3 b) 分别考试时，试件的选择应按复合钢的总厚度考虑。 3 5) 不锈钢复合钢的基层和复层焊缝可分别由具备相应资格的焊工进行施焊，但焊接过渡层焊缝的焊工应同时具备基层类和复层类材质的焊接资格。 3 6) 施焊工艺评定试件的焊工，工艺评定合格，可申报相应的焊接资格。 3 4.2.3. 坡口的加工 错误！未定义书签。 4.2.4. 接头的组对 错误！未定义书签。 4.2.5. 定位焊 3 5. 焊接方法和焊接材料的选用 3 5.1 焊接方法的选择 错误！未定义书签。 5.2 焊接材料的选用 3 6. 焊接工艺要点和技术要求 4 6.1 焊接宜先焊基层，后焊过渡层和复层，且焊接基层时不得将基层金属沉积在复层上。 4 6.2 焊接基层和过渡层以及复层时必须进行焊前预热，预热温度根据焊接工艺评定确定。基层及过渡层预热温度≥200℃且≤250℃，复层预热温度≥150℃。预热范围为坡口两边均不小于150mm并不小于3倍壁厚，并应均匀预热，在焊接过程中，由于某种原因必须中断焊接工作时，应维持焊缝坡口两侧各150mm范围内处于预热温度下，直至焊接工作重新开始，否则应在暂停工作时应立即进行消氢处理。 4 6.3 过渡层焊接宜用小线能量多道焊接。 4 6.4 过渡层的焊缝金属在基层处的厚度b宜为1.5～2.5mm,在复层的厚度a宜为0.5～1.5mm。 4 6.5 焊接复层前，必须将过渡层焊缝表面坡口边缘清理干净。 5 6.6 纵缝焊接时，应将过渡层及复层焊缝两端各30～50mm不焊，待环缝基层焊缝焊接后，再将纵缝两端焊接成形。 错误！未定义书签。 6.7 筒体和封头上的所有承压焊缝（包括裙座上部铬钼钢段）应采用全焊透结构。 错误！未定义书签。 6.8 对于不锈复合钢板的焊接接头，复层面端部离基层坡口边缘的距离至少10mm，且基层焊完后基层焊缝表面必须磨平，清扫干净，并经磁粉检测，合格后方能进行堆焊焊接。焊缝处的复层对口错边量不得大于复层厚度的50%，且不大于1mm，且应先焊基层后焊复层。 5 6.9 开口接管不得与筒体环焊缝、纵焊缝和封头上的拼接焊缝相碰，且距焊缝边缘距离不小于100mm。 错误！未定义书签。 6.10 堆焊构件应在堆焊前用磁粉检查基体表面，不得有微裂纹等缺陷存在。 5 6.11 禁止在容器的非焊接部分引弧，因电弧擦伤而产生的弧坑和焊疤必须打磨平滑。 5 6.12 所有铬钼钢（包括复合钢板部分）对接接头的焊缝余高应打磨至与母材齐平。 5 6.13 A、B类焊接接头的对口错边量应符合表6.13的规定,错边表面应圆滑过渡,并在其宽度范围内修整后斜度至少应为3:1。 错误！未定义书签。 6.14 角接接头应有圆滑过渡至母材的几何形状，圆弧半径应符合设计文件的规定。 错误！未定义书签。 6.15 在堆焊层与基体相结合的界面上不允许存在任何大小裂纹、堆焊层间的未熔合以及条状夹渣，堆焊层表面不允许存在任何宏观缺陷。 5 6.16 堆焊层表面应光滑，焊道间搭接接头处应平滑过渡，其不平度均不应大于1.5mm. 5 6.17 堆焊层表面应光滑,堆焊层总厚度总厚度的允许上偏差为1mm,下偏差为零。 5 7. 焊接检验 5 7.1 焊接前检查 5 7.1.1. 工程中所使用的焊接材料，使用前必须进行查核，确认与母材相匹配方可使用。 5 7.1.2. 使用的焊条必须是按要求经过烘烤，焊丝表面应清理干净，不得有锈蚀、油污。 5 7.1.3. 施焊前应检查坡口型式、组对要求、坡口及坡口两侧表面的清理情况，必须符合焊接工艺要求。 错误！未定义书签。 7.2 焊后外观检测 5 7.3 无损检测 6 7.3.1. 一般规定 6 7.3.2. 射线检测（RT） 6 7.3.3. 超声检测（UT） 错误！未定义书签。 7.3.4. 磁粉检测（MT） 错误！未定义书签。 7.3.5. 渗透检测（PT） 错误！未定义书签。 7.3.6. 硬度检测（HT） 错误！未定义书签。 7.3.7. 水压实验后的无损检测 错误！未定义书签。 7.4 合金元素检测 错误！未定义书签。 8. 焊缝返修 错误！未定义书签。 8.1 经检测不合格的焊接接头表面缺陷，可用砂轮磨掉，所剩壁厚不得小于名义厚度减钢材厚度负偏差。打磨部位应与周围金属平缓过渡。打磨后需经磁粉检测合格。 错误！未定义书签。 8.2 经检测不合格的内部缺陷，允许铲掉补焊。缺陷去除后须经磁粉检测合格后方可补焊。补焊尚应符合下列规定： 错误！未定义书签。 8.3 焊缝返修应在热处理前进行，否则应重新进行热处理。 错误！未定义书签。 8.4 每个焊工施焊的位置应在施焊记录上，以施焊记录作为焊工识别标记。 错误！未定义书签。 9. 焊后热处理 6 9.1 所有直接与铬钼钢部件相焊的附件的焊接均应在热处理前进行，热处理后铬钼钢母材表面上不得再进行焊接。 错误！未定义书签。 9.2 复合钢板部分的复层表面热处理后应进行酸洗、钝化处理。 错误！未定义书签。 9.3 所有铬钼钢焊缝焊前应预热，中间应进行消氢处理，焊后应进行焊后热处理，具体热处理措施详见热处理方案。 错误！未定义书签。 10. 职业安全健康环境保护技术措施 7 10.1 严格执行公司的职业安全健康和环境管理体系，遵纪守法，预防为主，以人为本，持续发展，营造绿色健康环境。 7 10.2 焊接场所周围10米之内不得堆放汽油、柴油、油漆、保温材料等易燃易爆物品。 7 10.3 焊条烘烤室及焊接场所应有良好的通风和除尘设备。 8 10.4 在容器内作业应办理进入容器施工作业票，安全监护人应严守职责，不得擅离岗位。 8 10.5 作业场所要备有消防器材及设施，一旦发生火情，首先切断电源。 8 10.6 焊机应放置在防雨和通风良好的地方，应经常维护保养和定期检修，确保正常使用。焊前应认真检查焊接设备、操作平台是否良好接地，防止高频电流危害焊工，防止触电事故发生。 8 10.7 焊工必须按规定穿戴好劳保护用品。高空作业时要系好安全带，电缆不得缠绕在身上，下方不得有易燃易爆物品。 8 10.8 夏季作业要向焊工提供足够的饮用水，配备防暑药品。 8 10.9 每次用不完的焊条(丝)应回收给焊条烘干室，不得随意丢弃。 8 10.10 下班前应清扫作业区，做到“工完料净场地清”。边角余料、废料分类存放，焊条(丝)头收集在焊条头筒内，不得乱扔，保持施焊场所清洁。 8 10.11 使用的工机具摆放整齐，创造一个良好的文明施工场所。 8 10.12 施工垃圾等不得随意丢弃，应分类清理。 8 10.13 珍惜资源，节约水电，减少材料浪费。 8 裙座与锥形封头过渡段 14Cr1Mo(锻件) 24,38       4. 一般规定和焊前准备 4.1 一般规定 4.1.1. 焊材仓库负责焊材的保管，严格执行《焊材一级库保管规定》。焊接材料必须具有质量证明书和出厂合格证，对同一炉批号的焊条（焊丝）和每种焊丝与焊剂组合的熔敷金属作一次化学成分分析，并确认无误。焊条的药皮不得脱落和明显裂纹；焊丝在使用前应清除其表面的油污、锈蚀。 4.1.2. 焊材仓库负责焊材的保管，严格执行《焊材一级库保管规定》。焊接材料必须具有质量证明书和出厂合格证，对同一炉批号的焊条（焊丝）和每种焊丝与焊剂组合的熔敷金属作一次化学成分分析，并确认无误。焊条的药皮不得脱落和明显裂纹；焊丝在使用前应清除其表面的油污、锈蚀。 4.1.3. 焊接材料的贮存保管应符合下列规定： 1) 焊材库必须通风，库房内不得存放有害气体或有腐蚀性介质； 2) 焊接材料应放在架子上，架子离地面高度和离墙面距离均不小于300mm； 3) 焊材应按种类、牌号、批号、规格和入库时间分别摆放，并有明显的标牌； 4) 焊材库内应设温度计、湿度计，库房温度不应低于5℃，相对湿度不超过60%。 4.1.4. 焊材烘烤室负责焊材的烘烤和发放，依据《焊材烘烤一览表》的规定进行烘烤与保温，回收的焊条重复烘烤不超过两次。施工中，焊条应存放在保温筒内，随用随取，焊条在保温筒中放置时间超过4h，应重新进行烘干。 4.1.5. 焊接环境出现下列任一情况时，须采取有效防护措施，否则禁止施焊。 1) 手工电弧焊时，风速不大于10m/s； 2) 相对湿度不大于90%； 3) 焊接场所有防风、雨措施。 4.2 焊前准备 4.2.1. 焊接工艺评定 2008年进行焦炭塔现场制作的过程中对焦炭塔的焊接以及焊缝的返修进行了多次的试验和论证，本次返修依然采用当时所做的焊接工艺评定。 4.2.2. 焊工资格的审查 1) 电焊工必须持证上岗，在合格的项目范围内施焊。 2) 凡参加不锈钢复合钢的焊工必须进行考试，合格后方可承担焊接作业。 3) 焊工考试执行《锅炉压力容器焊工考试规则》的有关规定，并按下述下述原则进行考试。 a) 按基层材质和复层材质分别进行考试，也可按不锈钢复合钢进行考试； b) 分别考试时，试件的选择应按复合钢的总厚度考虑。 4) 不锈钢复合钢的基层和复层焊缝可分别由具备相应资格的焊工进行施焊，但焊接过渡层焊缝的焊工应同时具备基层类和复层类材质的焊接资格。 5) 施焊工艺评定试件的焊工，工艺评定合格，可申报相应的焊接资格。 4.2.3. 返修位置的打磨及检测处理 1 返修前先对缺陷进行定位，缺陷定位采用超声波定位，当缺陷位置距复层表面不大于8mm时，在复层一侧进行返修；否则，在基层一侧进行返修。 2 经检测不合格的焊接接头表面缺陷，可用砂轮磨掉，所剩壁厚不得小于名义厚度减钢材厚度负偏差。磨削清除缺陷时，刨槽底部修磨成U形，槽长不得小于50mm。磨削长度要比出现裂纹的部位延伸5-6mm，宽度2-3mm，边打磨、边进行肉眼观测，打磨至肉眼看不到为止，再进行渗透和磁粉检测，直至渗透和磁粉探伤检测不到裂纹为止。打磨部位应与周围金属平缓过渡，并控制刨槽深度，严禁伤及过渡层焊缝。 3 预热前彻底清除返修部位20mm范围的油污、铁锈、砂土、水迹、氧化皮及其它对焊接有害的物质。返修部位表面不得有裂纹、分层、毛刺等缺陷。 5. 焊接材料的选用 5.1 焊接材料的选用 表5.2          焊接材料的选用 母材材质 焊条 14Cr1MoR（基层） CMA96-MB 14Cr1MoR+0Cr13（过渡层） ENiCrFe-3 0Cr13（复层） ENiCrFe-3 14CrMoR+20R(裙座) J427     6. 返修焊接工艺要点和技术要求 6.1 焊接先焊基层，后焊过渡层和复层，且焊接基层时不得将基层金属沉积在复层上。 6.2 焊接基层和过渡层以及复层时必须进行焊前预热，预热温度根据焊接工艺评定确定。基层及过渡层预热温度≥200℃且≤250℃，复层预热温度≥150℃。预热范围为坡口两边均不小于150mm并不小于3倍壁厚，并应均匀预热，在焊接过程中，由于某种原因必须中断焊接工作时，应维持焊缝坡口两侧各150mm范围内处于预热温度下，直至焊接工作重新开始，否则应在暂停工作时应立即进行消氢处理。 6.3 焊缝焊接完毕后立即进行后热，温度为350℃消氢处理，时间为2h。 6.4 过渡层焊接用小线能量多道焊接。 6.5 过渡层的焊缝金属在基层处的厚度b为1.5～2.5mm,在复层的厚度a为0.5～1.5mm。 6.6 焊接复层前，必须将过渡层焊缝表面坡口边缘清理干净。 6.7 对于不锈复合钢板的焊接接头，复层面端部离基层坡口边缘的距离至少10mm，且基层焊完后基层焊缝表面必须磨平，清扫干净，并经磁粉检测，合格后方能进行堆焊焊接。焊缝处的复层对口错边量不得大于1mm，且应先焊基层后焊复层。 6.8 堆焊构件应在堆焊前用磁粉检查基体表面，不得有微裂纹等缺陷存在。 6.9 禁止在容器的非焊接部分引弧，因电弧擦伤而产生的弧坑和焊疤必须打磨平滑。 6.10 所有铬钼钢（包括复合钢板部分）对接接头的焊缝余高应打磨至与母材齐平。 6.11 在堆焊层与基体相结合的界面上不允许存在任何大小裂纹、堆焊层间的未熔合以及条状夹渣，堆焊层表面不允许存在任何宏观缺陷。 6.12 堆焊层表面应光滑，焊道间搭接接头处应平滑过渡，其不平度均不大于1.5mm. 6.13 堆焊层表面应光滑,堆焊层总厚度总厚度的允许上偏差为1mm,下偏差为零。 6.14 根据返修裂纹的深度为保证万无一失，焊接填充分两次进行，宜在第一次焊接结束时再进行一层裂纹检测，检测必须在后热完成后、温度降下来方可以进行。 7. 返修后的焊接检验 7.1 返修焊接前检查 7.1.1. 工程中所使用的焊接材料，使用前必须进行查核，确认与母材相匹配方可使用。 7.1.2. 使用的焊条必须是按要求经过烘烤，焊丝表面应清理干净，不得有锈蚀、油污。 7.2 返修焊后外观检测 所有焊接接头（包括热影响区）表面不允许存在咬肉、裂纹、气孔、弧坑、夹渣等缺陷。焊接接头上的熔渣和两侧的飞溅物必须打磨和清理干净。 7.3 返修后的无损检测 7.3.1. 一般规定 焦炭塔返修部位的无损检测应持有劳动人事部门颁发的Ⅱ级或Ⅱ级以上锅炉压力容器无损检测人员有效资格证书的人员担任。 7.3.2. 焦炭塔返修检测的要求 a) 对于返修部位的检测，首先对检测部位进行超声波检测定位，然后对刨除缺陷的部位进行渗透和磁粉检测，焊接完毕后对焊缝外表面进行磁粉和渗透检测，最后对返修焊缝进行超声波检测，热处理后再对焊缝进行磁粉、渗透和超声波检测。若返修部位为对接焊接需要增加X光检测。 b) 其中100%射线检测，其检测结果不应低于Ⅱ级，超声检测（UT）Ⅰ级合格，磁粉检测（MT）Ⅰ级合格，渗透检测（PT）Ⅰ级合格。 8. 返修部位的焊后热处理  焦炭塔制作过程中的热处理采用的是采用塔器立置内部燃油法对两台焦炭塔进行焊后整体热处理，而目前焦炭塔的返修由于返修部位不多，我方采用局部热处理的方式局部热处理的工艺参数如下： 项目 技术指标 保温温度 690℃±14℃ 保温时间 2h 升温速度 ≤80℃/h（≤400℃时可不予控制） 降温速度 ≤80℃/h（≤400℃时可不予控制） 升温时的最大温差 ≤120℃ 降温时的最大温差 ≤120℃ 保温时的最大温差 ≤28℃     690±14℃ 690 2h ≤80℃/h ≤80℃/h 400 自由升温 自由降温 0 图1 焦炭塔焊后热处理工艺曲线 时间（h） 9. 职业安全健康环境保护技术措施 9.1 严格执行公司的职业安全健康和环境管理体系，遵纪守法，预防为主，以人为本，持续发展，营造绿色健康环境。 9.2 焊接场所周围10米之内不得堆放汽油、柴油、油漆、保温材料等易燃易爆物品。 9.3 焊条烘烤室及焊接场所应有良好的通风和除尘设备。 9.4 在容器内作业应办理进入容器施工作业票，安全监护人应严守职责，不得擅离岗位。 9.5 作业场所要备有消防器材及设施，一旦发生火情，首先切断电源。 9.6 焊机应放置在防雨和通风良好的地方，应经常维护保养和定期检修，确保正常使用。焊前应认真检查焊接设备、操作平台是否良好接地，防止高频电流危害焊工，防止触电事故发生。 9.7 焊工必须按规定穿戴好劳保护用品。高空作业时要系好安全带，电焊把线不得缠绕在身上，下方不得有易燃易爆物品。 9.8 夏季作业要向焊工提供足够的饮用水，配备防暑药品。 9.9 每次用不完的焊条(丝)应回收给焊条烘干室，不得随意丢弃。 9.10 下班前应清扫作业区，做到“工完料净场地清”。边角余料、废料分类存放，焊条(丝)头收集在焊条头筒内，不得乱扔，保持施焊场所清洁。 9.11 使用的工机具摆放整齐，创造一个良好的文明施工场所。 9.12 施工垃圾等不得随意丢弃，应分类清理。 9.13 珍惜资源，节约水电，减少材料浪费。 目      录 编制说明    1 编制依据    1 工程概况    1 一般规定和焊前准备    2 焊接材料的选用    3 返修焊接工艺要点和技术要求    4 返修后的焊接检验    5 返修部位的焊后热处理    6 职业安全健康环境保护技术措施    7