SS管线三通更换技术的探讨

杨之华

（南京扬子检修安装有限责任公司， 江苏 南京 210048）

扬子石化公司烯烃厂大修期间对公用工程车间检查发现SS管线有两处三通支管（分别通向辅锅A、C）焊口有裂纹，原准备对这两处焊缝进行补焊，后经相关单位讨论，为确保装置长期稳定运行，在本次大修中后期，烯烃厂及扬子石化公司相关部门提出更换出现裂纹的三通，因新三通较原三通短（主管方向），在主管方向还需增加两个短节，规格见表1：

表1

此次更换三通，是我公司首次焊接超高压蒸汽管。时间紧，施工周期只有10天左右；且是非计划项目，公司需临时组织施工人员、机具和辅材；难度大，因管壁较厚且是Cr-Mo合金钢，焊接难度大。图1是需更换的三通。

1 施工难点及对策

此次施工，用户要求在三通更换后，原管道不得有任何位移。施工周期只有10天左右，时间紧；质量要求高。

1.1 保证原管线无位移

采用工装，在三通切割后，保证原管线在三个方向无位移，原设计的加固方案如图2：

图1 需更换的三通

图2

图3

在施工中，对横向固定作了改进，如图3。这就保证了原管在水平和垂直方向不会有丝毫移动。但不利之处是新更换的三通和原管间的装配间隙要保证绝对精准，否则就要重新切割原管，来保证坡口间隙。

1.2 防止焊接冷裂纹

P11材质，合金公称成份是1.25Cr-0.5Mo，类似于国内15CrMo，存在一定的淬硬倾向，尤其在壁厚增加时，淬硬倾向变得严重。此次焊接的最大壁厚达55mm，是我公司焊接类似材料最大的壁厚，有较大的冷裂倾向。

冷裂纹形成有3个要素，一是有淬硬组织，二是接头中含有较多残余氢，三是有较大的应力。因此对这种淬硬倾向较大的接头，我们采取了用电加热法均匀预热；为了防止在焊接过程中道间温度低于预热温度，采用电加热不断电方法，保证焊接过程中道间温度不会降低，在焊接完成后，立即升温至消氢处理温度。

通过这样焊接，经我们测定，在消氢处理后，焊缝表面硬度不超过HB180，再经过焊后热处理，硬度会进一步降低，能保证接头硬度不大于HB215。如图4：

图4

虽然焊接环境恶劣，但凭着焊工的高水平和吃苦精神，在厂房预制的4道焊工（2G位置），RT检测均无任何缺陷，现场焊接的6道焊工，仅有2处有缺陷（分别是夹渣和气孔），焊工的能力在确保此次三通更换按时完成中，起到了关键作用。

1.3 管道消磁

此次更换三通的管线，因其介质为超高压蒸汽，从1987年开车至今未更换过，管道被严重磁化。在消磁前，坡口内甚至无法起弧，可见磁性相当大，是我公司第一次碰到这么大磁性的管道。图5显示的是在焊口底部吸上2个安全带挂钩。

图5

1.3.1 建立反方向磁场消磁

用一台焊机的电缆线，在带磁性的旧管侧，尽量靠近坡口，绕10圈左右（根据试验可增减圈数），焊接电流调至250A左右，开始消磁，一手短路焊机，为防止损坏焊机，时间不能太长，一手用焊丝在坡口间隙中晃动感觉磁性。如磁性比原来还强，则把焊机正负极接线对调。经过几次短路，感觉不到磁性后，迅速在根部焊接过桥焊道，重复这一过程，焊接4至8个过桥焊点，如图6。

图6

以后正式焊接由从过桥焊道边缘开始焊接，最后把过桥焊道全部打磨掉。如果管道没有预热要求，则可以把过桥焊道留在焊缝中。

1.3.2 加热消磁

在实际施工中，我们发现带磁性的旧管，在经过700℃2h的焊后热处理后，磁性完全没有了。这应该是该钢材在经过完全重结晶后，晶粒得以重新排列，不再是以前的方向一致。因此在无法用反向磁场消磁，或要求完全无磁性焊接时，可以考虑加热消磁，但要考虑焊接工艺评定的焊后热处理保温时间可否满足接头性能。

2 经验与教训

2.1 新旧管的组对尺寸

在新管尺寸和坡口加工前，一定要落实检修现场旧管的组对尺寸和管壁厚，以便加工新管的尺寸和坡口。此次施工中，最终组对坡口时，发现新管长了约4mm，由于要求旧管不允许移动，只有重新切割打磨。有一个对口不知旧管的壁厚，造成新管重新加工坡口（削薄），这种情况可以用超声波测厚事先确定。

2.2 焊后热处理

根据接管尺寸确定加热功率，按规范要求配足测温用热电偶。由于在加热和保温时会有电流脉冲效应，配电箱负荷最好大于加热功率，防止在热处理过程中负荷不够而导致热处理停止。

另外，需确认加热至保温温度时，控制柜有无问题，需先热处理测试一下。本次施工过程中在现场热处理时，就因加热至720℃时，控制柜出问题，导致跳电，不得已重新再热处理，导致工期延长。

要多备热电偶，做到有损坏时立即更换，要有照片记录存档，作为证明。

3 结语

此次停车大修SS管线更换P11材质三通，任务重，必须保证一次成功。经过现场实际情况分析和对焊接方法的探讨，采取了本文所述的焊接方法，确保了现场焊接质量一次合格，保证了扬子石化公司按期顺利投产，到目前为止，现场管线安全运行正常，焊缝无任何延迟缺陷发生。

◆参考文献

[1] NB/T47014-2011，承压设备焊接工艺评定[S].

[2] SH/T3520-2015，石油化工铬钼钢焊接规范[S].