裂解炉炉管焊接方法
裂解炉新旧辐射炉管、Y型件的焊接技术
《 化工装备技术》 第 ２ ８卷 第 ３期 ２０ ０７年
４ ３
裂 解 炉 新 旧辐 射 炉 管 、Ｙ型 件 的焊 接 技术
李复 员 朱正 写 王起顺 张小 宇
（ 国石 油 兰 州 石 化 公 司 石 油 化 工 厂 ） 中
摘
要
针 对 乙烯裂 解 炉辐 射 炉 管使 用 周期短 ，分析 了辐射 炉 管及 其 焊缝 失效 的原
（ 稿 日期 ：２ ０ －３２ ） 收 ０７０ —４
验、试验已完成并合格且资料齐全并符合要求 的前 提下 才能进 行 。 （ ）压力容器制造完成后 ，经联合检查 １
合格后 方 可进行 ；
（ ） 应严 格按 照 检验 、试 验 的程 序 和 要 ２
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改进焊接工艺 ，选用高质量的焊条材料 ，提高
焊缝质 量 。 １ 辐射 炉 管失效 简述 及分 析 由于 各 种 原 因 裂解 炉 经 过 ４年左 右 运 行
因 ，对 回收 再利 用的 旧辐射 炉管 ，提 出 了新 旧辐射 炉 管与新 旧 Ｙ型 件 的焊接 工 艺。
关键 词 裂 解 炉 辐射 炉管
Ｙ型件 焊接 工 艺 裂纹
渗碳
裂 解 过程 而 引 起 的裂 解 炉炉 管 中的结 焦 反应 。
０ 概 述
结 焦会增 加 炉管管 壁热 阻 ，降低传 热 系数 ，导
严重者导致断裂。从大量的分析来看，渗碳较
严 重 的是 在 Ｙ 型件 焊 缝 附 近 ，此 处 的 渗 碳 速
度较其 它地方快 ， 碳量较其 它焊缝 处严 重 渗 得多。经多次温度的升降 ，渗碳后材质的物理
性 能 和机械 性能 发生 了变 化 ，在管 内壁产 生 附
浅谈大庆石化乙烯装置裂解炉炉管焊接质量控制措施
除缺陷后 仍按正式焊接工艺规范补焊 ． 补焊后再进行射线探伤 裂解 炉是乙烯装置的关键设备 ． 具有结构布局紧凑 ． 安装 工程 量 （ ２ ） 不合格的焊缝必须进行返修 （ ３ ） 要求焊后热处理的炉管 ， 应在热处理前 返修 ． 如在热处理后还 大， 施工 工序复杂 ， 炉体施工各专业交叉作 业 ， 工序衔接紧密 ， 上下 工 返修后应重新进行热处理并做硬度测试 序制约性强 ， 管内部清洁及保护要求高 ． 管子坡 口加工 、 组装 精度及 弹 需返修 ． 簧支 吊架的调节要求严格 ． 炉管 、 管道材质复杂 ， 涉及镍合金 、 不锈 钢 、 ５ ． 焊 接接 头质 量 检 验 铬钼钢 、 碳 钢等 ， 既有同种材质焊接 ． 也 有异种材料的焊接 ． 尤其是 辐 ５ ． １焊缝外观检查 射段 炉管 的焊接质量控制难度更大 （ １ ） 焊接接头应在焊完后立 即去除渣皮 、 飞溅物 ． 清理干净焊缝表 １ ． 裂解 炉 炉 管 焊 前 准 备 面， 并 根据检验方法的要求 ． 对焊接接头表面进行相应的打磨 处理 （ ２ ） 焊缝外观成形应 良好 ， 焊缝与母材金 属应圆滑过渡 ． 焊缝 宽度 （ １ ） 编 制施 工组织设计 、 施工方 案 、 施工流程等技术文件 ， 并按 审 以每边 盖过坡 口边缘 ２ ｍｍ为宜 批后 的施工组织设计 、 施 工方案 、 施工流程等技术文件组织施工 ５ ＿ ２无 损 检测 （ ２ ） 焊接工艺评定的选 用。根据设计要求和相关规范规定选择 焊 （ １ ） 辐射段炉管及对流段 管口配管和跨接管焊缝内部质量应符合 接工 艺评定报告 ． 焊接工艺评定要覆盖所有的材质和厚度 。 图纸 、 规范要求 。 （ ３ ） 焊接工艺 。 （ ２ ） 所 有对接焊缝坡 口、 焊 道根 部及表 面进行磁粉检测或液体渗 根据焊接 工艺评定结果 ， 按照 图纸 、 设计文件 、 标准规范 、 法律 法 规等相关要求编制科学的 、 系统 的、 切实可行的焊接工艺 透检验 ， 液体渗透检验结果应符合 Ｊ Ｂ ４ ７ ０ ８ ． ５中 Ｉ 级为合格 １ ） 炉管材质规格 。 裂解炉炉管是多材质 、 多规格的复杂系统 。由７ ６ ． 焊 后 热 处理 ｆ Ｐ ＷＨ Ｔ１ 个类 别组 成 ， 直 径 从 ￣３ ８ ｍ ｍ 到 中３ ２ ３ ． ８ ｍ ｍ， 厚度 由 ８ ｍｍ到 ３ ３ ． ３ ２ ｍ ｍ （ １ ） 根据设计要求及焊接工艺 评定 ． 炉管焊接完成后 Ｐ １ １ 、 Ｐ ２ ２以 ２ ） 焊接方法。炉管采用全氩弧焊（ Ｇ Ｔ Ａ Ｗ１ 焊接， 采用高频起弧焊机 及 Ｎ ０ ８ ８ １ １ 要进行热处理 ． 而异种钢之间的焊缝不用做热处理 测 温宜 起焊点应在两定位焊缝之间 ， 在坡 口内引弧 ， 不得在非焊接部位引弧 ． 采用热电偶 ． 并用 自动记录仪记录热处理曲线． 测温点应在加热区内 焊丝前端应置于保护气体中。管线焊接 时， 管内应 防止穿堂风 ． 采用多 （ ２ ） 热处理的加热范围． 应为 以焊缝中心为基准 ， 两侧各不小 于焊 层焊时 ． 施焊过程应控制层间温度 ． 层间温度控制在 １ ２ ０ ％以下 ． 各层焊 缝宽度的三倍且不小于 ２ ５ ｍ ｍ的区域 ． 加热 区以外 的 ｌ Ｏ Ｏ ｍ ｍ范 围应 道的接头应错开 ３ ０ ｍ ｍ ～ ５ ０ ａ ｒ ｍ， 接弧处应保证熔合 ． 收弧弧坑应填满 在 予 以保温 焊接工艺评定所确定 的焊接线能量范 围内． 宜选择较小的焊接线能量 （ ３ ） 热处理后 ， 应对焊缝 、 热影响 区及其附近母材分别抽检 表面布 （ ４ ） 施工方法 。 氏硬度 ， 抽检 比例为 １ ０ ％ 斯 测硬度值应 ≤２ ２ ５ Ｈ Ｂ ， 否则 ． 必须重新进行 １ ） 坡Ｖ Ｉ 形式 。 壁厚相等接头 ： 壁厚不相等接头形式： 急冷换热器坡 热处理并做硬度测试 口形 式 ： Ｅ Ｆ 一 ３ １ ２ ０ ～ Ｅ Ｆ 一 ３ １ ６ ０模块跨接管坡 口形 式等等 ７ ． 质 量 控 制措 施 ２ ） 坡１ ２ １ 加工 炉管 的切割及坡 口加工宜采用机械方法． 若采用等 （ １ ） 炉管及管件 的焊接 ， 应采用 多层多道的焊接方法 对铬钼钢材 离子切割 ． 应清理其加工 表面 ． 若采用砂轮机对坡 Ｖ Ｉ 进 行加 工时必须 质 的底层焊道 ， 宜采用氩弧焊方法进行焊接 。用奥 氏体焊材焊接底层 使用 不锈钢砂轮片 焊道时 ． 管内应充氩气保护 ３ ） 炉管组对 。焊缝间隙和错边量对焊接质量有重要影响 ． 不同壁 （ ２ ） 底层 焊道完成后 ， 应立即进行下一层的焊接 ， 且应连续焊完。 厚的管子 、 管件组对时 ， 内壁差大于 ０ ． ５ ｍｍ， 外壁差大于 ２ ｍｍ。焊件组 （ ３ ） 严禁在坡 口以外的母材表面引弧 、 试验 电流 ， 尽量避免电弧擦 对前 ． 清理 坡 口表面及其两侧母材不 少于 ２ ０ ｍ ｍ范围 内的区域 ． 不得 伤母材 ． 不能随意在管道上焊接临时支撑物 采用强力组对定位 定位焊缝的尺寸及 间距应符合的规定 ８ ． 结 束 语
裂解炉管道焊接及热处理施工技术措施
DREP100万吨/年乙烯装置工程裂解炉区及锅炉给水系统文件名称：裂解炉管道焊接及热处理施工技术措施文件编号：裂解炉-02-HJ-03文件类别： 02****目录1、工程概况 (3)1.1工程简介 (3)1.2管道主要材质焊接材料选用表 (3)1.3焊接工艺特点 (4)1.4编制依据 (4)2、焊接施工程序 (5)3、主要施工方法 (5)3.1、坡口加工 (5)3.2定位焊 (5)3.3、焊前预热 (6)3.4、焊接 (7)3.4.1碳钢A106B、API5L B及A516GR65钢管线焊接 (7)3.4.2低温钢(A333GR6)的焊接 (8)3.4.3铬钼钢P11管线焊接 (8)3.4.4P22（A6912.25C R）管线焊接 (10)3.4.5P91管线焊接 (11)3.4.6铸造高铬镍耐热合金钢管及其与其它钢的异种钢焊接 (12)3.4.7TP321H、TP304L奥氏体钢焊接 (13)3.4.8异种钢管线焊接 (14)3.5焊后热处理 (14)3.6、焊接检验和焊后返修 (16)4、施工设备、检测工具及施工手段用料 (17)5、质量、HSE保证措施 (18)5.1质量保证措施 (18)5.2、HSE保证措施 (20)6、竣工资料的收集、整理 (20)附件：工作危险性分析（JHA）报告 (22)1、工程概况1.1 工程简介中国石油独山子石化公司改扩建炼油及新建乙烯工程,管道安装为裂解炉区工艺管线、炉本体管线、炉前管廊管线、高压锅炉给水区管线及高压锅炉给水管廊管线。
管道最高设计温度920℃，设最高压力22MPa。
管道主要包括DN15-DN2000以及少量其它规格的管线；管线壁厚最薄为δ 2.27mm，最厚为33.32mm。
管道材质主要有G-X45NiCrSiNb45-35、G-X40NiCrSiNb35-25、G-X10NiCrSiNb32-20、TP321H、TP304L、P91、A691 2.25Cr、P22、P11、A333GR6、A106 B及API5L B钢。
RT高级取证考试工艺综合题(附答案)
2．请从结构方面分析比较工件制作过程中对 A1～A8、B1 焊接接头应用射线检测方法和 超声检测方法的适用性。 答：1）由于 A1～A8 的形状为不规则曲线，当使用超声检测时操作比较复杂； 2）由于 B1 焊缝两侧的直边长度仅 40mm，若采用超声波检测，那探头移动区宽度不 能满足 B 级检测时一次反射波法对 1.25P 的要求，不能保证对整个焊接接头的检测， 存在缺陷漏检的可能； 与超声波相比，用射线检测则相对容易且不受结构上的局限，不会产生漏检。
反应气体冷却器 焊接方法 验收等级 检测时机 增感屏(mm) 底片黑度 显影温度 埋弧自动焊 Ⅱ 热处理后 经外观检查合格 0.03（前/后） 2.0≤D≤4.0 20±2℃ 曝光 时间 （min） 4/4.5
JB/T 4730.2-2005 照相技术级别 XXQ2505 Agfa-D7 Fe 6-Fe12 Agfa-D7 相应配方 透照 厚度 W （mm） 30 焦点尺寸(mm) 胶片规格(mm) 像质计 灵敏度值 显影时间 透照方式
一、综合题 某压力容器厂正在制造的一台反应气体冷却器为固定管板式换热器，属于第Ⅱ类压 力容器， 其结构如图 6-1 所示， 壳体由筒体与波形膨胀节、 管板等组焊而成， 材质为 15CrMoR。 筒体规格为Φ1400×30×6500mm。介质为反应气（具有中度危害、易燃、腐蚀的特性） 。 膨胀节制作的主要过程为：毛坯分 4 瓣下料→纵缝焊接→纵缝无损检测→整体冲压 成半波零件→热处理→无损检测→坡口机加工→两个半波零件组焊为一个膨胀节→环缝 无损检测（见图 5-2） 。焊接接头采用埋弧自动焊。 设计规定的检测要求是：毛坯纵缝 100%射线检测、成型后进行射线复查，长度不小 于各条焊缝长度的 20%且不小于 300mm，其他检测要求按照《固定式压力容器安全技术监 察规程》 、GB 150-1998 和 GB 151-1999 的规定执行。
乙烯装置中铬镍高温合金的焊接
乙 烯 工 业
第２ ３卷
２ １ 焊 接方 法的选 择 ．
的 区域 加热 １ ５—２ ０℃ ， 以免 湿 气 冷凝 导 致 焊缝 产
焊接 方法 的选 择是 决 定 能否 焊好 高铬 镍 高温 合金 的关 键 。除 考 虑 焊 接 性 特 点 外 ， 结 合 具 体 应
生 产条件 和结 构特 点 进行 选 择 。裂解 炉炉 管 焊接
由于 Ｎ —Ｃ —Ｆ ｉ ｒ ｅ系 合 金 具 有 两个 敏 化 温 度
区， 敏化状态发生铬等碳化物的沉淀 ， 引起晶界贫
铬现象 ， 致在某 种 介质 中的 晶 间腐 蚀 、 导 应力 腐 蚀 倾 向。在焊 接该 类钢 时 ， 注 意快 速冷 却 ， 免 焊 应 避
接 区域 在 高温 时停 留过长 ， 防止 产生 晶 间腐 蚀 。
高温液 态下 ， 更能溶解较 多的氢 、 、 氧 氮等气 体。 高铬镍高温合金密度大 ， 熔池流动性较差， 响气 影 体的逸 出， 因此易形成气孔 。
１ ３ 焊接 区域 的腐蚀 倾 向 。
１ 高铬 镍高 温合 金焊接 性 分析
高铬镍 高 温 合 金 化 学 成 分 复 杂 ， 使 用 条 件 随 不 同， 合金 具有不 同的组 织 状态 ， 特别 是 含碳 量 及 合 金 含量 增 大 ， 接 接 头 的 质 量 控 制 难 度 加 大 。 焊
收稿 日期 ：０ １ ４一ｏ 。 ２ １ 一ｏ ７
作 者 简 介 ： 武 军 ， ，０ ４年 毕 业 于西 安 石 油 大 学 过 程 装 备 古 男 ２０
这 些合金元 素与基体 中的Ｎ 、 ｅ ｉＦ 作用 ， 生成低熔
与控制工程专业 ， 现从事乙烯装置设备技术工作 ， 工程师 。
厚壁乙烯裂解炉管焊接工艺
21/4Cr-1Mo厚壁乙烯裂解炉管焊接工艺进行了Cr-1Mo炉管焊接工艺试验和接头性能检验，选择了合适的焊接规范和热处理回火参数，接头经回火脆化敏感性试验，其脆化温度增量远低于控制指标。
我厂承制的北京燕山石化6 万t/a乙烯裂解炉对流段，材料全部由日本进口。
其中一组炉管材料为Cr-1Mo，规格为，其设计压力21.9 MPa，设计温度516 ℃，属于高温高压工况条件。
我厂虽有多年制造裂解炉对流段的经验，但材料一般以碳钢为主，且壁厚都在12 mm以内。
对于高温高压炉管材料的焊接，国内外研究较多的是Cr5Mo及12CrMoV等，但对于厚壁Cr-1Mo炉管的焊接则研究较少。
为了合理确定其焊接线能量、预热温度及焊后热处理制度，因此对其进行了探讨。
2 焊接工艺试验及分析2.1 预热温度试验用Cr-1Mo钢管，壁厚27 mm，进行常温和不同预热温度下的斜Y型加强拘束抗裂性试验，试验焊接规范E=10.2 kJ/cm(I=110 A,U=14 V,v=9cm/min)，试验焊缝焊后经48 h放置，用着色探伤检查焊缝表面和用低倍光学显微镜观察断面，其表面和断面裂纹率见表2。
表2 抗裂性试验结果试验表明，Cr-1Mo钢冷裂倾向比较大，随着预热温度的提高，接头抗冷裂能力得以改善。
当Tr≥200 ℃时，冷裂纹全部消除，因此，焊前预热温度选择在200 ℃左右即可满足抗裂要求。
2.2 焊接线能量从前面试验可知，在预热温度200 ℃，焊接线能量E为10 kJ/cm左右时，焊缝不出现裂纹，那么，此时的E值应为临界值(下限值)。
从成型来看，在此规范下进行根部打底和第二、三层过渡，全位置成型良好，反面余高也在控制指标范围内，而其它焊层的规范在使接头获得良好的综合力学性能前提下应尽可能选择大一些，以提高生产效率。
因此，须确定一个线能量上限值，为此选用两种方案进行试验：①10 kJ/cm规范打底过渡，20 kJ/cm规范填充和盖面。
②10 kJ/cm规范打底过渡，30 kJ/cm规范填充和盖面。
浅谈裂解炉炉管安装与焊接
浅谈裂解炉炉管安装与焊接摘要武汉 80 万吨/年乙烯装置裂解炉，有多种钢材、异种钢焊接，焊接材质多样，焊接工艺复杂，尤其是辐射盘管出入口，对与裂解炉急冷换热器、辐射盘管有着严格的安装要求。
本文简单介绍辐射盘管的安装、焊接以及固定焊口施焊方法、常见问题和预防措施等。
关键词辐射盘管安装、高镍铬合金、焊接工艺参数前言国内工厂化日益发展的今天，本体管道现场施工的焊接量越来越少，而对安装的要求越来越高，由于现场施工时工人对新规范，新工序不了解，导致辐射盘管安装和调整时出现困难。
本文为以后同类装置或材质施工提供参考或指导。
1 裂解炉炉管安装裂解炉炉管主要包含入口集合管和辐射盘管，它们为裂解炉的核心部位，安装的质量好坏直接决定了装置能否长期稳定地运行，其安装质量又与对流段钢结构、急冷换热器的安装质量密不可分。
1.1 辐射段炉管安装条件1.1.1 对流段钢结构已经验收完毕，符合设计和规范要求。
1.1.2 辐射盘管在急冷换热器安装前已经用临时支撑挂于辐射段炉膛内。
1.1.3 急冷换热器已经安装完毕并找正，急冷换热器入口标高、中心线、垂直度已经进行验收满足设计值，并符合规范要求。
1.2 辐射盘管安装在安装过程中，出现第二程炉管紧靠、交错；入口集合管中心偏移等问题，根据现场的实际情况制订安装要求。
1.2.1 按设计图纸将辐射盘管弹簧吊架位置在钢结构梁上放线，并将吊板与钢结构点焊，吊板间距经验收合格后将吊杆和连接扁担相连，检查吊杆是否垂直，连接扁担是否水平。
1.2.2 调整辐射盘管90°吊耳弯头、吊杆、连接扁担标高使之处于设计值，然后将弹簧吊架与90°吊耳弯头、吊杆、吊板相连。
1.2.3 确认辐射盘管出口处于设计所示的标高和位置，将辐射盘管出口与急冷换热器入口按正式焊接工艺点焊，组对时不得将辐射盘管强行就位，检查辐射盘管是否处于自由悬吊状态，此时拆除临时支撑和包装卡具；1.3 入口集合管安装条件1.3.1 现场已对入口集合管进行吹扫，并确认管内无异物，防止阻塞文丘里管。
乙烯裂解炉新、旧炉管间的焊接研究
内 外 壁 渗 碳 层 厚 度 达 １ ２～ １４ ｍｍ ， 渗 碳 层 （ 高 达 ５ １ ． ． Ｃ） ． ％
～
１ ０．１ ％ 。
与 此 同 时 ，受 高 温 和 介 质 的 长 期 作 用 ， 炉 管 组 织 也 会 发 生 【 『 一相 析 出 和 聚 集 。 此 类 钢 在 ６ ０～９ ０ ｏ ０ ０ Ｃ持 续 高 温 下 会 析 出 【 『 ．
大 多 呈 薄 片 状 或 针 状 分 布 在 晶 界 ，并 从 基 体 ＾ ｙ相 中 吸 取 强 化 元 素 Ｃｒ Ｍｏ等 ， 使 基 体 软 化 ， 在 应 力 作 用 下 常 沿 这 些 片 状 相 ，
发 生 断 裂 并 不 断 扩 展 。 新 、 旧 炉 管 的 金 相 显 微 组 织 见 图 １和
相 ， 裂 解 炉 升 、 降 温 、炉 管 焊 接 等 过 程 都 经 历 这 个 温 度 段 。 ．
相 在 形 成 温 度 范 围 内 对 性 能 几 乎 没 有 影 响 ，但 在 ４ ５ｏ 以下 ７ Ｃ 【 『 一相 开 始 脆 化 ， 常 温 下 【 『 一相 既 脆 又 硬 ， ＨＲＣ 在 ６ 以 上 ， ８
于 炉 管 价 格 昂 贵 、 更 换 工 程 大 ，无 论 从 费 用 还 是 从 工 期 考 虑 都 不 可 能 整 组 更 换 ， 只 能 对 损 坏 或 变 形 严 重 的 炉 管 进 行 更 换 ，这 样 就 存 在 着 大量 的 新 、 旧炉 管 之 间焊 接 问 题 。
炉 管 工 况 为 ：
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５ ・ 构 件 的焊 接 及 变形 控 制 ・ ２ 结
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8.1.3裂解炉焊接
★辐射段炉管的焊接
1 焊接方法采用全氩弧焊（GTAW）方法。
2 焊接工艺评定。
采用公司裂解炉熔铸管HP50SiΦ101.6 ×8编号86-46的焊
评。
按JB4708标准的规定，炉管的壁厚均在有效范围之内。
3 焊工。
焊工应取得ASME或国内标准熔铸管相应位置合格的资格。
4 焊机。
采用的氩弧焊机应具有有效的引弧和衰减功能。
1图8.1.3-1为焊口位置示意图。
6 表8.1.3-1为焊接工艺一览表。
图8.1.3-1 焊口位置示意图
7 焊接工艺要求
7.1 坡口加工。
采用U型坡口，使用机械加工法。
坡口附近不得重力碰撞。
坡口附近要用丙
酮清洗，不准有任何脏物。
7.2 采用点焊法组装。
严禁强行组对。
每焊口点焊2-3处，长度5-10mm。
弧坑要填满，焊
前将焊点磨成斜坡。
7.3 背面氩气保护的办法可采用水溶纸或局部管内通气。
7.4 焊丝要保持干燥。
不准有水、油、污物。
7.5 为了防止裂纹，底层焊肉要在3mm左右。
采取焊两层的方法。
第一遍不能穿透过高，保
证内部穿透0-2mm，小规范快速焊，紧接着焊第二遍。
8 焊接注意事项
8.1 焊接环境在 5ºc 以上，空气湿度＜90%，风力不大于2级。
8.2 焊前不预热，焊后不进行热处理。
但坡口附近潮湿可用气焊烤干。
8.3 横焊采用迭焊法。
焊炬仅作轻微摆动。
每层接头错开10-20mm。
9 焊缝检查
9.1底层焊后作着色检查（PT），同时确认坡口无裂纹。
（坡口焊前作肉眼检查）
9.2 焊缝外部加强高≯2mm，可采用打磨法修正。
内侧穿透0-2mm，采用射线检查确定。
9.3 焊缝外观检查合格后，100%进行射线检查，采用GB3323标准，Ⅱ级合格。