裂解炉炉管焊接方法

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。

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。

乙烯裂解炉对流段P91炉管焊接工艺及应用近几年来，笔者亲身参与了国内多套乙烯裂解炉对流炉管的焊接任务，其中某一套乙烯裂解炉对流段，有一组炉管采用了P91材料，规格：φ73×9.53mm，单组盘管焊口共216道。

因为质量要求高，焊接难度大，操作空间狭小，所以这组炉管是整套乙烯裂解炉管焊接的难点。

P91是9Cr-1Mo钢的一种改进型钢种，属于马氏体耐热钢，具有良好的抗高温氧化性，较高的高温强度和优良的耐腐蚀性能。

在国内的石化装置上，P91管材逐步取代TP304不锈钢及12CrMoV钢等管材，作为奥氏体耐热钢的换代材料，广泛用于高温领域。

一、材料焊接性分析1、热裂性。

热裂纹产生的主要原因是焊缝中低熔点硫、磷共晶物和低熔点的金属共晶物在晶界区的析出形成液态膜残留下来，受到焊接收缩应力的作用而发生的。

从P91的化学成分来看，虽然其杂质元素S和P的含量较低，但应考虑因合金倾向元素的偏析和焊材成分可能带来的不利影响，同时，管壁较厚引起拘束度的增大，从而可能使其产生一定的热裂倾向。

2、冷裂性。

P91钢的Cr、Mo等合金元素的含量较高，因此它的淬硬性较大，冷裂倾向也大，焊缝的金相组织为马氏体，这种组织容易导致产生冷裂纹。

焊接P91钢时，由于焊缝区扩散氢与焊接残余应力的共同作用，焊缝金属和热影响区都极容易产生冷裂纹，而且裂纹表现出氢致延迟裂纹的形式，可在焊后几小时甚至数天产生。

3、再热裂纹倾向。

再热裂纹的倾向与钢中碳化物形成元素的特性及其含量有关，它一般产生于焊接热影响区的粗晶区，与焊接热规范及由此引起的焊接应力有一定的关系。

按碳化物形成元素影响的强弱顺序为V，Nb，Ti，Mo，而Cr的影响较为特殊，当Cr含量<1%时，随着Cr含量的增加，再热裂纹倾向加大；当Cr含量>1%时，随着Cr含量的增加，再热裂纹倾向反而减小。

即使这样，P91钢还是存在一定的再热裂纹倾向。

因此，除了控制焊缝的合金成分在合适的范围内之外，尚应确定合适的焊接规范和焊后热处理规范，同时应尽量缩短在再热裂纹敏感区间的时间。