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摘 要：本文简要分析了洗涤塔远传液位计接管焊缝熔合线部位产生裂纹的原因，介绍了洗涤塔接管改造及改造后的焊接工艺。
关键词：洗涤塔 接管 改造 焊接工艺
1 前言
兖州煤业榆林能化有限公司 60 万吨/年甲醇项目气化工段3 台洗涤塔（壳体材质：复合钢板13MnNiMoNbR+00Gr17Ni14Mo2 ，δ=78+4㎜），其远传液位计接管Lla、 L2a、Llb、L2b 自 2009 年运行以来 5 次在筒体焊缝处出现泄漏现象， 其中 B/L2b 接管于 2015 年 3 月份第二次出现泄漏现象，严重影响设备长期运行，对安全生产造成重大影响。
2 改造前产生裂纹原因分析
2.1 13MnNiMoNbR执行标准GB6654-1996《压力容器用钢板》；
2.2 13MnNiMoNbR化学成分%，m/m及碳当量：
（1） 13MnNiMoNbR化学成分
（2）碳当量
根据Ce=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]×100%计算得知该钢的碳当量为0.47%～0.65%。
2.313MnNiMoNbR主要力学性能：
抗拉强度σb=570～720MPa 屈服点σa=390Mpa
伸长率 δ5=18% 冲击功Akv=34J
2.413MnNiMoNbR筒体与00Gr17Ni14Mo2接管焊接裂纹原因分析
（1）原因一：由13MnNiMoNbR碳当量值可知该材料焊接性一般，热影响区淬硬倾向较大；
（2）原因二：筒体材料强度较高、厚度较大，且筒体与接管热膨胀系数不同，局部热处理难以消除焊接应力，容易产生冷裂纹。
（3）原因三：筒体与接管为异种材料焊接，两种材料物理化学性质相差较大，不易焊接。
（4）原因四；接管含碳量C ：≤0.030，筒体含碳量C ：≤0.15，焊接及热处理时碳从筒体通过熔合区向焊缝扩散，导致靠近熔合区筒体脱碳软化，同时导致焊缝金属增碳硬化。
3 改造方案
3.1设备性能参数
设计压力： 7.l6Mpa 设计温度： 280℃
工作压力： 6.25Mpa 工作温度：250℃
介质：合成气、激冷气 塔板数： 4 层
容器类别：三类 筒体：φ内=3800×19594㎜
全容积： 144m3
洗涤塔的主体材料
壳体材料：复合钢板 13MnNiMoNbR+316L，δ=78+4
接管材料： 20MnMoNbⅢ+ 堆焊 OOCr17Ni14Mo2
3.2改造方案
将现有每台洗涤塔4 个接管材质由00Crl7Ni14Mo2Ⅲ改成 20MnMoNbⅢ+堆焊 OOCrl 7Ni14Mo2 以便于焊接，更换设备原有接管。
4 焊接工艺
4.1 更换前的准备
（1）提前准备需更换的接管（己堆焊、加工完成）；
（2）拆除接管附近设备保温层，保证有足够的施工空间；
（3）置换设备内部介质（人孔己打开） ，保证无任何可燃、易爆、有毒气体存在；
（4）提前准备设备修理改造所需的电源线，加热用可燃气体；
（5）根据实际需要设备内外搭建施工脚手架、起吊用可移动支架；
（6）焊机、碳弧气刨设备、热处理设备及加热带、角磨机、气体加热工具、测温枪及其它专用设备；
（7）焊材、气刨用碳棒；
（8）角磨片。
4.2 更换过程
（1）火焰预热设备 L1ab 、L2ab 接管与筒体焊缝至温度二三 1500C ，测温 枪控制温度。
（2）碳弧气刨清除原有焊缝，从设备上拆除 L1ab 、L2ab 接管，完全去除原有焊缝及堆焊层、热影响区并加工坡口， 砂轮打磨去除淬硬层至露出金属光泽。
（3）打磨部位 100%PT 检测，确保坡口无缺陷，满足 NB/T47013.5-2005标准 I级合格。
（4）火焰预热坡口及周围各≥150㎜ 至温度≥ 150℃，测温枪控制温度。
组焊接管与设备基层，在整个组焊过程中温度控制在150～250℃，直至消氢处理。基层焊接按表1执行。
（5）焊后立即进行消氢处理，采用履带电热器，按热处理工艺表1执行。
（6）焊缝 100%PT 检测，满足 NB/T47013.5-2005 标准 I级合格。
（7）焊缝 100%UT 检测，满足 NB/T47013.3-2005 标准 I级合格。
（8）火焰预热待堆焊部位至温度二三 1000C 至过渡层堆焊完毕，耐蚀层堆焊控制层间温度运 1000C ，测温枪控制温度。
（9）堆焊过渡层及耐蚀层，按表二执行。
（10）堆焊焊缝 100%PT 检测，满足 NB/T47013.5-2005 标准 I级合格。
（11）堆焊层 100%UT 检测，满足 NB/T47013.3-2005 标准 I级合格。
（12）无损检测合格后进行消应力热处理，热处理工艺按表2执行。
（13）热处理后焊缝 100%UT 检测，满足 NB/T47013.3-2005 标准 I级合 格。堆焊层表面 100%PT 检测，满足 NB/T47013.5-2005 标准 I级合格。
4.3 水压试验
接管更换结束后按照压力试验的要求，对设备进行水压试验，试 验压力 P=9.1MPa （设备底部压力），水压试验过程以无渗漏、无可见 变形、无异常响声为合格。
4.4 注意事项
（1）焊接前一定要彻底清理焊接区表面，坡口两侧应打磨出金属光泽后再进行焊接；
（2）在焊接过程中焊条适当微摆动，摆动幅度不超过3倍焊条直径。在焊缝接口再引弧时，应采用反向引弧技术，以利调整接口处焊 缝平滑并 且能有利于抑制气孔的发生。采用逆向收弧，把弧坑填满， 防止弧坑裂纹，必要时要对弧坑进行打磨；
（3）热处理时用焊条固定l 只铠式热电偶，应保证热电偶与金属充分接触，焊缝内外加热保温，加热片应安放在外侧，降温至室温后拆除保温；
（4）加热时用保温棉包好，加热带应环绕包括接管在内的筒体全圆周加热，且在垂直于焊缝方向上自焊缝边缘加50mm。
5结束语
本次将洗涤塔液位计接管材质由00Crl7Ni14Mo2Ⅲ改成 20MnMoNbⅢ+堆焊 OOCrl 7Ni14Mo2，既保證了接管与筒体之间良好的焊接性，又通过对接管堆焊OOCrl7Ni14Mo2使接管在高温环境下具有良好的耐腐蚀性能。经我公司实践，按照本文焊接工艺更换接管后，随系统整体进行压力试验合格，试压后进行焊缝表面的100%PT检测，符合JB/T4730-2005标准中的Ⅰ级合格，无裂纹等缺陷存在，满足设计要求。
关键词：洗涤塔 接管 改造 焊接工艺
1 前言
兖州煤业榆林能化有限公司 60 万吨/年甲醇项目气化工段3 台洗涤塔（壳体材质：复合钢板13MnNiMoNbR+00Gr17Ni14Mo2 ，δ=78+4㎜），其远传液位计接管Lla、 L2a、Llb、L2b 自 2009 年运行以来 5 次在筒体焊缝处出现泄漏现象， 其中 B/L2b 接管于 2015 年 3 月份第二次出现泄漏现象，严重影响设备长期运行，对安全生产造成重大影响。
2 改造前产生裂纹原因分析
2.1 13MnNiMoNbR执行标准GB6654-1996《压力容器用钢板》；
2.2 13MnNiMoNbR化学成分%，m/m及碳当量：
（1） 13MnNiMoNbR化学成分
（2）碳当量
根据Ce=[C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15]×100%计算得知该钢的碳当量为0.47%～0.65%。
2.313MnNiMoNbR主要力学性能：
抗拉强度σb=570～720MPa 屈服点σa=390Mpa
伸长率 δ5=18% 冲击功Akv=34J
2.413MnNiMoNbR筒体与00Gr17Ni14Mo2接管焊接裂纹原因分析
（1）原因一：由13MnNiMoNbR碳当量值可知该材料焊接性一般，热影响区淬硬倾向较大；
（2）原因二：筒体材料强度较高、厚度较大，且筒体与接管热膨胀系数不同，局部热处理难以消除焊接应力，容易产生冷裂纹。
（3）原因三：筒体与接管为异种材料焊接，两种材料物理化学性质相差较大，不易焊接。
（4）原因四；接管含碳量C ：≤0.030，筒体含碳量C ：≤0.15，焊接及热处理时碳从筒体通过熔合区向焊缝扩散，导致靠近熔合区筒体脱碳软化，同时导致焊缝金属增碳硬化。
3 改造方案
3.1设备性能参数
设计压力： 7.l6Mpa 设计温度： 280℃
工作压力： 6.25Mpa 工作温度：250℃
介质：合成气、激冷气 塔板数： 4 层
容器类别：三类 筒体：φ内=3800×19594㎜
全容积： 144m3
洗涤塔的主体材料
壳体材料：复合钢板 13MnNiMoNbR+316L，δ=78+4
接管材料： 20MnMoNbⅢ+ 堆焊 OOCr17Ni14Mo2
3.2改造方案
将现有每台洗涤塔4 个接管材质由00Crl7Ni14Mo2Ⅲ改成 20MnMoNbⅢ+堆焊 OOCrl 7Ni14Mo2 以便于焊接，更换设备原有接管。
4 焊接工艺
4.1 更换前的准备
（1）提前准备需更换的接管（己堆焊、加工完成）；
（2）拆除接管附近设备保温层，保证有足够的施工空间；
（3）置换设备内部介质（人孔己打开） ，保证无任何可燃、易爆、有毒气体存在；
（4）提前准备设备修理改造所需的电源线，加热用可燃气体；
（5）根据实际需要设备内外搭建施工脚手架、起吊用可移动支架；
（6）焊机、碳弧气刨设备、热处理设备及加热带、角磨机、气体加热工具、测温枪及其它专用设备；
（7）焊材、气刨用碳棒；
（8）角磨片。
4.2 更换过程
（1）火焰预热设备 L1ab 、L2ab 接管与筒体焊缝至温度二三 1500C ，测温 枪控制温度。
（2）碳弧气刨清除原有焊缝，从设备上拆除 L1ab 、L2ab 接管，完全去除原有焊缝及堆焊层、热影响区并加工坡口， 砂轮打磨去除淬硬层至露出金属光泽。
（3）打磨部位 100%PT 检测，确保坡口无缺陷，满足 NB/T47013.5-2005标准 I级合格。
（4）火焰预热坡口及周围各≥150㎜ 至温度≥ 150℃，测温枪控制温度。
组焊接管与设备基层，在整个组焊过程中温度控制在150～250℃，直至消氢处理。基层焊接按表1执行。
（5）焊后立即进行消氢处理，采用履带电热器，按热处理工艺表1执行。
（6）焊缝 100%PT 检测，满足 NB/T47013.5-2005 标准 I级合格。
（7）焊缝 100%UT 检测，满足 NB/T47013.3-2005 标准 I级合格。
（8）火焰预热待堆焊部位至温度二三 1000C 至过渡层堆焊完毕，耐蚀层堆焊控制层间温度运 1000C ，测温枪控制温度。
（9）堆焊过渡层及耐蚀层，按表二执行。
（10）堆焊焊缝 100%PT 检测，满足 NB/T47013.5-2005 标准 I级合格。
（11）堆焊层 100%UT 检测，满足 NB/T47013.3-2005 标准 I级合格。
（12）无损检测合格后进行消应力热处理，热处理工艺按表2执行。
（13）热处理后焊缝 100%UT 检测，满足 NB/T47013.3-2005 标准 I级合 格。堆焊层表面 100%PT 检测，满足 NB/T47013.5-2005 标准 I级合格。
4.3 水压试验
接管更换结束后按照压力试验的要求，对设备进行水压试验，试 验压力 P=9.1MPa （设备底部压力），水压试验过程以无渗漏、无可见 变形、无异常响声为合格。
4.4 注意事项
（1）焊接前一定要彻底清理焊接区表面，坡口两侧应打磨出金属光泽后再进行焊接；
（2）在焊接过程中焊条适当微摆动，摆动幅度不超过3倍焊条直径。在焊缝接口再引弧时，应采用反向引弧技术，以利调整接口处焊 缝平滑并 且能有利于抑制气孔的发生。采用逆向收弧，把弧坑填满， 防止弧坑裂纹，必要时要对弧坑进行打磨；
（3）热处理时用焊条固定l 只铠式热电偶，应保证热电偶与金属充分接触，焊缝内外加热保温，加热片应安放在外侧，降温至室温后拆除保温；
（4）加热时用保温棉包好，加热带应环绕包括接管在内的筒体全圆周加热，且在垂直于焊缝方向上自焊缝边缘加50mm。
5结束语
本次将洗涤塔液位计接管材质由00Crl7Ni14Mo2Ⅲ改成 20MnMoNbⅢ+堆焊 OOCrl 7Ni14Mo2，既保證了接管与筒体之间良好的焊接性，又通过对接管堆焊OOCrl7Ni14Mo2使接管在高温环境下具有良好的耐腐蚀性能。经我公司实践，按照本文焊接工艺更换接管后，随系统整体进行压力试验合格，试压后进行焊缝表面的100%PT检测，符合JB/T4730-2005标准中的Ⅰ级合格，无裂纹等缺陷存在，满足设计要求。