延迟焦化装置关键工程焊接技术

刘小平 刘培强 王昭

1.工程概述

（1）工程概况 160万t/a延迟焦化装置主要由焦化部分、分馏部分、吸收稳定部分、吹起放空部分、水利除焦部分、切焦水闭路循环部分、冷焦水闭路处理部分和产品精制部分（包括干气、液化石油气脱硫及液化石油气脱硫醇）组成。装置全景如图1所示。

（2）工程特点 工程特点主要包括以下几个方面：

图 1

第一，工期短、材质种类多、管件规格多、焊口多，从施工准备、过程控制到最终检测，以焊接为中心的管道预制、组对、安装工作量大，难度大。从焊前准备工作到现场施焊、无损检测等工作，应充分准备合理安排。

第二，装置项目施工主要在冬季，这将给现场焊接带来很大困难，需采取特殊措施以保证焊接质量。清除焊件上的沙土及污物等，保持焊件表面清洁、干燥，以保证管道组队及焊接质量。对合金钢焊前预热和焊后热处理等特殊处理措施，应严格按工艺要求进行。

第三，两台焦炭塔公称容积为1 468m3/台、φ8 400mm/台、设备高度为28 471mm/台。设备属于分片到货、分片组装、分段焊接。其中焦炭塔球形封头由多块球皮组成，焊缝密，且位置比较特殊，焊接难度大，施焊时必须掌握好焊接顺序，防止焊接变形。焦炭塔施工是半成品到货后组对成圈、再组装成段吊装就位，根据公司250t履带吊的吊装能力，将焦炭塔分五段吊装。在东端预制场将到货的半成品材料组焊成圈，再用拖车将其倒运至安装点旁组装成段，然后分别吊装就位。

第四，四台塔器直径大、设备金属重、高度高，整体组焊后运输不便，采用设备制造厂家分段到货、我方现场组焊的方式进行安装。根据设备的实际情况，吸收塔（T1201）、解析塔（T1202）、稳定塔（T1204）分两段，焦化分馏塔(T1102)总计分8段，设备就位均采用机械化吊装作业。设备到货后，卸车并置于现场制作好的鞍座上，便于在不影响吊装的情况下进行梯平栏的安装，然后采用250t履带吊主吊，100t轮胎吊溜尾，分段空中组对焊接的方法进行安装。

2.关键焊接技术

（1）管道焊接工艺的选择 由于管道管径壁厚大小不一，采用的焊接方法主要依据管径及壁厚选择。首先依据管径大小选择焊接方法：管径＞50mm对接焊缝，主要采用手工钨极氩弧焊打底+焊条电弧焊填充盖面；但当其壁厚＜3mm时，可采用手工钨极氩弧焊打底及盖面，其优点为焊缝外观质量好、焊缝变形及应力小。管径≤50mm对接焊缝主要采用手工钨极氩弧焊；但当壁厚较厚时，如超过10mm，为提高焊缝质量、劳动效率，宜采用焊条电弧焊填充盖面。角焊缝焊接施工过程为避免漏焊等原因，采用钨极氩弧焊打底+焊条电弧焊填充盖面。主要焊接参数如表1所示。

装置工艺管线的施工难度主要为合金钢的焊接，合金钢焊接过程为避免冷裂纹及焊缝金属晶体过大，应严格按照规范NB/T47014—2011及焦炭塔安装技术条件进行焊接工艺评定，在施工过程中控制预热温度、层间温度及后热温度。

表1 焊接参数

（2）焦炭塔焊接工艺选择 焦炭塔塔体下端材质为14Cr1MoR，上段材质为14Cr1MoR+S11306。塔体下端及基层为合金钢，焊前需进行预热，预热温度为160～200℃；控制道间温度不低于预热温度且不超过250℃，焊后立即进行300～350℃消氢处理。塔体上段过渡层及复合层使用的是镍基焊材，焊前进行预热，预热温度为160～200℃。因S11306为铁素体型不锈钢，焊接过程严格控制道间温度，使道间温度≤250℃。焊后立即进行300℃消氢处理。

因为镍基焊材导热性能差，如果焊接热输入大，易使焊接接头过热，引起晶粒长大，增加热裂纹倾向，所以要严格控制焊接热输入，焊接参数如表2所示。此外，采用多层多道焊，小摆动焊接，摆动幅度不超过焊条直径3倍；焊接过程易引起焊条药皮发热发红甚至脱落，药皮起不到较好的保护作用，因此焊接过程也应特别注意焊条使用过程中的状态。现场焊接如图2所示。

（3）关键热处理施工 焦炭塔热处理为现场对塔器整体进行热处理。采用燃油法，以焦炭塔内部为炉膛，选用0号轻柴油为燃料，焦炭塔外部用保温材料进行绝热保温，通过鼓风机送风和喷嘴将燃料油喷入并雾化，由电子点火器点燃，使塔体升温到热处理所需的温度（690±14）℃。

表2 焊接参数

3.质量管理

（1）建立健全项目部质量保证体系 完善质量管理制度，签订质量责任书，项目部将质量职责逐层分解，落实到各相关施工人员，从体系上明确了每一位职工所应承担的质量责任。（2）严把施工资源准入关参与施工的特殊工种，严格执行TSGZ6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》取证，做到持证率100%，对于工艺管道、压力容器焊工，采取百分之百的上岗考试及首口必检制。认真做好施工前的技术准备，做好图样自审、会审工作。加强质量检查和质量监督工作。

（3）抓重点、树典型 根据工程特点，对重点区域施工进行重点管理。①焦炭塔焊接前焊缝组对间隙进行逐个检查，严格控制焊接过程使用的焊接电流、电弧电压及热输入。②合金钢焊缝坡口在焊前进行100%渗透检测。③合金钢、不锈钢高温高压管道的热处理施工，要求班组在热处理过程中由项目部质检员在每一道焊口热处理曲线图上进行签字确认。

（4）强化施工过程管理，提高过程控制能力 ①技术交底、焊接工艺指导书要细致、准确、重点突出，使施工人员明确技术质量、安全要求。②质检部门设置一套完整的焊接工作奖惩制度，在动态管理中实施首件必检，优胜劣汰，并根据具体情况，举办现场强化培训，不断优化焊工队伍的技术水平。③对于施工过程中出现的不合格项，要组织有关人员进行原因分析，按规定程序进行处理。

4.结语

160万t/a延迟焦化装置工艺管线射线检测共计25 262张片，一次合格张数24 897，合格率为98.55%。塔器超声波检测1 230道，合格1 230道，合格率为100%。射线检测9 131张片，一次合格9 002张片，合格率为98.58%，已超过建设单位及公司内部制定的质量目标。装置按时中交，投产试运一次成功，得到了建设单位的高度好评。