浅谈高压加氢工艺管道施工过程中的质量控制

午宏斌　仇军华

摘要：国内石化行业的柴油加氢装置的管道一般均采用TP321奥氏体不锈钢临氢钢管，在实际施工过程中，TP321工艺管道施工经常出现质量问题，给装置平稳运行造成安全隐患，因此工艺管道的质量控制显得尤其重要。文章结合兰州石化300万吨/年柴油加氢装置中的TP321工艺管道的施工经验，对高压临氢管线的质量控制做了简要的分析和探讨。

关键词：TP321；工艺管道；质量控制；高压临氢管线

中图分类号：TE966 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0138-02

兰州石化300万吨/年柴油加氢装置高压加氢管道主要分布在四个区：炉反区、构二区、管带区和压缩机区。由于TP321不锈钢钢管属于高压临氢管道，其施工质量控制对工程起着举足轻重的作用，因此，必须把握好每一道施工程序，严格按照规范进行施工，就显得尤其重要。

1 母材选择及性能分析

根据临氢环境中钢材的腐蚀机理，高温高压、临氢环境下的柴油加氢装置，一般选用TP321超低碳不锈钢

材料。

美标TP321相当于国内的H0Cr20Ni10Ti，是一种焊接性能良好的奥氏体不锈钢，具有较高的抗腐蚀能力。但其在焊接过程中焊接应力大，在稳定化处理后经常会发生开裂，后续反复补焊易造成报废。因此，必须通过合理的质量控制才能避免或减少裂纹产生。

2 前期准备

高压临氢管道的质量是需要系统的质量保证体系来控制，因此，在前期准备阶段，首先，建立质量保证机构，将质量落实到个人；其次，组织专业工艺技术人员，结合自身工程的特点，对特殊材质进行分析，编制专门的技术方案，确保质量得到控制；最后，特殊工种人员必须持证上岗，但是，在我们的实际施工过程。尽管证件齐全，但是，由于焊工的水平有所差距，因此，在选择焊工焊接前，需要对其进行测试，看是否具备焊接TP321不锈钢的能力。

3 施工阶段

施工阶段采用预制和现场安装，根据兰州石化300万吨/年柴油加氢装置的施工经验，为保证质量，管道的预制全部在预制车间进行，这样可以避免天气、环境对焊接的影响，有利于焊接质量的控制，在现场安装过程中，一定要做好防风防雨措施，同时，严禁在恶劣天气情况进行施工，必须保证焊接环境良好。

3.1 坡口加工

主要控制管道切口的平直度、毛刺及时清理和坡口加工。对于TP321管道，采用气割或等离子切割，坡口加工采用管床或坡口机完成，坡口加工完成之后，及时对坡口进行100%PT表面检测，切口的平直度不合格会使管口组对间隙不均匀，另外，坡口的加工应采用大角度和小钝边的形式，且应符合设计和焊接作业指导书的规定。

3.2 组对

组对主要控制管口的错边量和平直度、弯头的角度、三通和异径管的平直度，在管道组对过程中，必须保证管口的内平齐，否则将影响焊接质量。其坡口和组对示意图如图1所示：

图1 坡口组对加工图

根据我们的实践经验，采用上图所示的U+V组合型坡口，既保证了GTAW打底焊操作空间，又保证了质量；同时使收缩型坡口减少了熔敷金属数量，降低了敏化温度的不良影响。

3.3 焊接及稳定化热处理

TP321不锈钢管焊接方法为：钨极氩弧焊（GTAW）打底+手工电弧焊（SMAW）中间及盖面。

此焊缝为多层焊，宜采用多道焊，底层焊道完成后，应采用放大镜检查焊道表面，每一焊道完成后，均应彻底清除焊道表面的熔渣并进行检查，消除各种表面缺陷，每层焊道的接头应错开。

采用钨极氩弧焊的方法焊接底层焊道时，应该选择纯度为99.99%的氩气，保护气体流速12L/min，背面保护气体10L/min，管内充氩气，对焊道背面进行保护，焊接过程中，焊丝的加热段应置于保护气体中，这样既避免了焊缝氧化又可较好地保证焊缝成形，减少根部底层出现焊缝

缺陷。

对壁厚26～40mm的管道，最好采用分两次焊接并分层RT检验的方法，确保焊缝内部质量缺陷能得到彻底根除；另外，焊接层间温度，确保小于100℃。

实践证明焊后进行稳定化热处理来消除焊接应力是防止TP321奥氏体不锈钢发生应力腐蚀的有效措施之一。

4 检验和压力试验

4.1 焊缝外观检查

焊接完成之后，首先对焊缝进行外观检查，检查表面气孔、表面夹渣、咬边、未焊透、焊缝宽度和余高等。

4.2 无损检测

按照设计要求，对焊缝进行无损检测，由于TP321不锈钢钢管焊缝属于有再热裂纹倾向的焊缝，所以在无损检测时，应在焊后和热处理之后各进行一次。

4.3 压力试验

在管道安装完毕，热处理和无损检测之后，需要进行压力试验，压力试验前，要编制试验方案，并通过专业工程师和监理工程师的批准。

5 结语

兰州石化300万吨/年柴油加氢装置中的TP321不锈钢工艺管道，按此进行施工之后，TP321工艺管道焊缝的无损检测合格率得到了显著提高，焊接质量得到了有效的控制，对装置的安全平稳的运行起到了重要作用。

参考文献

[1] 工业金属管道工程施工规范（GB50235-2010）[S].

[2] 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-98）[S].

[3] 张其枢，堵耀庭.不锈钢焊接[M].北京：机械工业出版社，2001.

[4] 政军，徐德昆，等.不锈钢焊接及质量控制[M].北京：化学工业出版社，2008.