特殊材料管道黄金口的焊缝返修

陆 瑾，张金彬，施钊晖

石油天然气独山子工程质量监督站，新疆克拉玛依 833600

0 引言

本文所介绍的是独山子千万吨炼油及百万乙烯工程项目120万吨/年延迟焦化装置和55万吨/年聚丙烯装置，管道安装特殊材料黄金固定口的焊缝返修方法。

所谓黄金焊口（Golden Joint），是指管道安装过程中在试压前不能焊接的固定焊口：1）装置与装置之间碰头的最后一个焊口；2）管道与设备的连接口；3）给排水和工艺管线的碰头口；4）称之为黄金固定口。在现场实际的施工中黄金固定口必须进行100%的无损检测，根据设计图纸、管道介质、管道压力可采用射线检测、磁粉检测、渗透检测、超声波检测等。以下简称为黄金口。

1 施工特点

1.1 工程特点

延迟焦化装置有大量的1Cr5Mo、9Cr1Mo（炉管）管道焊接、聚丙烯装置有大量的异种钢管道焊接。

具体实例见表1：

表1

1.2 施工难点分析

1Cr5Mo、A333-6+304L、不锈钢管道焊接时打底焊缝与氧气发生氧化反应。这两种材料在焊接时都必须要在管内充氩气保护，目的为了防止打底焊缝背面的氧化。焊缝的焊接质量是焊接施工的重点，也是焊缝返修的难点。

1）1Cr5Mo、9Cr1Mo在焊前必须预热，焊后要进行焊缝消除残余应力热处理。因为热处理会把合金元素烧损，1Cr5Mo、9Cr1Mo就失去原本耐热钢的本能，返修焊缝不能超过两次返修。

2）A333-6+304L、不锈钢在焊接前必须充氩气保护，选择正确的异种钢焊接材料。A333-6+304L是低温钢与不锈钢的焊接，其工作温度低（-46℃），焊接工作量大，稍有不慎就会出现质量事故。

从以上看出焊接施工难点主要为：（1）设备口、管件与管子的厚度差别大；（2）大部分都是设备连接口和一些与外装置的碰头口；（3）与外装置管廊的施工误差和图纸设计误差等，都会累计到黄金口上；（4）焊接位置和焊接条件十分的苛刻；（5）焊接变形的控制，特别是装置与主管廊的黄金口（天气的变化、膨胀系数的差异），因为管廊的管支架大部分都是滑动的；

2 适用范围

本方法适用于特殊材料的黄金口打底层（氩弧焊）的焊缝返修，如CrMo耐热钢、不锈钢等。

3 工艺原理、流程、操作要点

特殊材料焊缝的返修，其焊接材料、焊接方法、焊接工艺、焊接设备都与正式焊接没有发生改变，其关键就在于管道内充保护气体的方式、方法和焊接前的准备不一样，以前对黄金口的返修是直接将整个焊缝用气割割掉，然后再重新焊接一遍。

现在的返修主要工序如下：先将要焊接的黄金口焊口内贴上糯米纸然后再组对焊接，因为糯米纸是用糯米浆制成的、浆糊是用面粉制成的，管道在后续的清洗吹扫的程序中除去，不会给管道带来任何危害。具体如图1所示：

图1

如果检测后的黄金口焊缝需要返修的位置是打底层时，就可以直接将要返修焊缝的部位用砂轮机磨穿，然后再从磨穿的孔充入氩气，一定要将管口内氩气充满，充分的将管内空气排尽，目的为了防止管内残余空气在焊接时与熔池产生氧化。

氩气充满的检验方法：用打火机的火苗靠近已磨穿的焊缝位置，当看见火苗在晃动，说明氩气已经充满，就可以进行补焊。补焊的位置可以全部采用氩弧焊焊接，也可以采用氩弧焊打底电焊盖面的焊接方法。

具体操作方法如下：1）CrMo耐热钢返修焊接时先将返修位置局部预热到250℃～350℃，因为是局部加热可以采用加热板进行加热。预热的温度可以根据环境的温度来调节。当环境温度低于0℃时，可将预热温度调至400℃。焊接完后立即对焊缝进行局部的热处理，热处理温度为760℃，至少热处理完毕24小时后对返修位置进行无损检测；（注明：为了使热处理更精确，热电偶应在返修焊缝位置两边各分部一个。） 2）A333-6+304L、不锈钢焊缝返修时不需要焊前预热和焊后热处理。当氩气已经充满时，就可以进行补焊了。

对返修位置进行检测，焊缝质量符合现行标准《承压设备无损检测》JB/T4730-2005中的相应规定，合格率达到了100%。采用以上方法对黄金口焊缝得到及时返修，不但成本低、速度快，而且不影响工程的施工进度。

4 应用实例

本方法在新疆独山子千万吨炼油及百万乙烯工程项目120万t/年延迟焦化装置和55万t/年聚丙烯装置的管道安装待到应用。从开车至今返修的黄金口焊缝一直在正常的运行中。

[1]中华人民共和国国家标准.工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）[S].北京：中国计划出版社，1998.

[2]中华人民共和国国家标准.现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-98）[S].北京：中国计划出版社，1998.