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【摘 要】本文针对临氢装置高压焊接阀门更换的特点、工序、技术要求，重点从消氢热处理、焊接工艺、焊后热处理等方面阐述了高压阀门焊接的质量控制措施。
【关键词】临氢阀门焊接质量控制
某石化厂的加氢尾油综合利用装置将56台国产高压阀门更换为进口高压阀门。待更换的阀门中，9台阀体材质为F321，11台阀体材质为A335F22，36台阀体材质为A105N；阀门规格分别为DN25/DN40/DN50，压力等级分别为CL1500/CL2500；46台为对接焊阀门，10台为承插焊阀门。由于需更换的阀门分别在反应器冷氢管道、热高压分离器液位计上下游管道、冷高压分离器液位计上下游管道、新氢压缩机入口出口管道等高压管道上，均接触临氢介质，施工质量控制非常重要。
一．施工准备的质量控制
1．编制施工技术方案
详细准确的施工技术方案是保证施工质量的基础，也是施工过程的执行依据。技术方案应包括施工概况、编制依据、施工工序、施工技术要求、质量保证措施、HSE保证措施和应急措施、人力和主要机具计划等方面。其中，重点是根据国家和行业有关施工验收规范，以及材料和现场实际情况，确定施工工序、技术要求和质量保证措施。
2．新阀门检验
新阀门检验应包括外观检查、材质检验、严密性试验和耐压试验。其中，外观检查和材质检验主要是按照阀门设计图测量阀体的长度和口径，对F22、F321等合金钢阀体材质还要进行光谱检测。严密性试验和耐压试验主要通过水压检查阀门内密封、上密封、填料等密封性能和阀体的强度，试验结果必须符合国家和行业有关阀门验收的规范，以及阀门设计图执行的规范要求。
二．施工过程的质量控制
1．消氢热处理
因为待更换的阀门均使用在临氢管道上，所以在割除原有阀门前必须对原有阀门焊缝进行消氢热处理，目的是使渗入管道和焊缝中的氢原子析出，防止新阀门焊接时产生气孔和裂纹。使用热处理机控制电加热带对原有阀门焊缝位置进行消氢热处理，热处理温度为300℃，恒温时间3小时。
2．阀门组对
使用氧气乙炔火焰割除原有阀门时，必须根据新阀门的阀体长度确定割除的位置，避免割除的部分过长。但是，必须把原有的焊缝全部割除，并将管道端口切出60°V型坡口。焊接阀门组对前，用磨光机将坡口打磨成光滑表面，接口内外表面在坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其它影响焊接质量的物质，同时坡口内壁也要用内孔磨光机去除熔滴、毛刺等，并打磨光滑。然后，对坡口进行渗透检测，执行《承压设备无损检测》（JB/T4730-2005）要求Ⅰ级合格。
组对时，阀门定位焊要求与正式焊接工艺相同，定位焊长度一般为10～15mm，高度为2～4mm，且不超过管壁厚的2/3，焊缝不应有裂纹等缺陷，在施焊打底层前要用磨光机将定位焊焊缝两侧磨成缓坡形，以利于接头处充分融合。
3．焊接工艺
阀门焊接采用氩弧焊打底、手工焊填充的焊接工艺。必须根据阀门和管道材质选用焊材，焊丝在使用前应清除其表面的油污、锈蚀等；焊条使用前应烘干，烘干的焊条放在焊条筒内，随用随取，焊条的药皮不得有脱落或明显裂纹。
焊接工艺参数如下：
⑴阀体材质+管道材质：A105N+A106
焊丝TGS-50，φ2.0；焊条J427，φ3.2，烘干350℃/2h
焊接电流：打底80～100A，填充90～120A
焊接电压：打底10～13V，填充22～26V
热处理温度650℃，恒温2h
⑵阀体材质+管道材质：F321+TP321
焊丝ER-321，φ2.0；焊条A137，φ3.2，烘干250℃/2h
焊接电流：打底80～100A，填充90～110A
焊接电压：打底10～13V，填充19～22V
层间温度＜100℃
热处理温度900℃，恒温2h
⑶阀体材质+管道材质：F22+P11
焊丝TGS-1CM，φ2.0；焊条R307，φ3.2，烘干350℃/2h
焊接电流：打底90～120A，填充100～130A
焊接电压：打底10～15V，填充20～25V
焊前预热和层间温度≥200℃，后热温度及时间200～350℃且≥15分钟
热处理温度750℃，恒温2h
阀体材质为F22的阀门组对定位焊后，先用电加热带对阀门两端坡口进行预热，预热温度≥200℃，预热时间≥15分钟，预热范围为从焊缝中心向两侧各不小于3倍壁厚，且≥50mm。预热完成后，应立即进行焊接，且应从没有定位焊的位置开始施焊。施焊至定位焊的位置时，用磨光机将定位焊打磨去除并将坡口修磨好再施焊。此外，阀体材质F22的阀门焊接应保持层间温度，如果完成打底层焊接后不能立即焊接填充层，必须用50mm厚度的保温棉将焊缝完全包裹，防止焊缝因冷却速度较快产生冷裂纹。而重新开始焊接时，应再次对焊缝进行预热，填充层施焊完成后，必须用氧气乙炔火焰加热进行后热，然后保温缓冷。
阀体材质为F22和F321的阀门，材质中含铬量＞3%或合金元素总含量＞5%，底层焊道施焊时除了要求采用钨极氩弧焊，还要求焊缝内侧充氩气保护。
根据施工规范的要求，焊接时禁止在管道或閥门表面引弧，以免造成管道或阀门损伤。焊缝外观成型应良好，且应平滑过渡，焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔和飞溅等缺陷存在；焊缝的咬边深度应≤0.5mm，连续长度应≤100mm。焊接完成后应及时清理焊缝表面的熔渣和周围的飞溅等。
4．焊后热处理
由于更换的阀门均使用在临氢管道上，为了防止焊缝产生氢致裂纹，同时承插焊阀门焊缝处的厚度比较厚，因此对全部焊缝进行焊后热处理。其中，阀体材质为F22的阀门和阀体材质A105N的阀门焊缝主要是消除应力热处理，阀体材质为F321的阀门焊缝主要是稳定化退火热处理。
热处理使用温度控制仪进行温度控制。由于阀门口径较小，使用绳状电加热带缠绕焊缝和管道进行加热。热处理加热范围为焊缝两侧各不少于焊缝宽度的3倍，且不少于25mm，加热范围以外100mm区域内应予以保温。
热处理加热升温至300℃后，加热速度应根据管子的实际壁厚T按5125/T（℃/h）计算，且每小时升温≤220℃。热处理恒温时间按3×T分钟计算，且≥30min。由于焊缝两侧厚度不一样，考虑阀体厚度较大，为了使焊缝受热均匀，恒温时间取2小时。热处理恒温后的冷却速度应按6500/T（℃/h）计算，且每小时降温≤260℃。阀体材质为F22和A105N的阀门焊缝冷却至300℃后可自然冷却。阀体材质为F321的阀门焊缝恒温后可自然冷却，主要是防止奥氏体不锈钢在450℃～850℃停留时间较长产生晶间腐蚀，加速冷却使铬得到充分扩散均匀，消除贫铬层。
三．施工结束的质量检验
焊缝热处理完成后，对全部焊缝进行硬度检测。检测分别在焊缝、热影响区上各取3点，阀体材质为F22和F321的阀门焊缝的硬度≤HB225，阀体材质为A105N的阀门焊缝的硬度≤HB200。
由于新更换焊接阀门后无法进行管道水压试验，因此焊缝热处理完成后对全部焊缝进行无损检测，检测结果执行JB/T4730-2005要求，其中对接焊缝进行100％射线检测Ⅱ级合格，承插焊缝进行100％渗透检测Ⅰ级合格和100％超声波检测Ⅰ级合格。
参考文献
[1]凌星中,程绪贤编著.《石油化工厂设备检修手册第二分册焊接》,中国石化出版社,2000年3月
[2]王怀义,张德姜,刘耕戊编著.《石油化工厂设备检修手册第十分册工艺管线》,中国石化出版社,2002年2月
[3]徐淼主编.《焊工简明速查手册》,国防工业出版社,2010年5月
【关键词】临氢阀门焊接质量控制
某石化厂的加氢尾油综合利用装置将56台国产高压阀门更换为进口高压阀门。待更换的阀门中，9台阀体材质为F321，11台阀体材质为A335F22，36台阀体材质为A105N；阀门规格分别为DN25/DN40/DN50，压力等级分别为CL1500/CL2500；46台为对接焊阀门，10台为承插焊阀门。由于需更换的阀门分别在反应器冷氢管道、热高压分离器液位计上下游管道、冷高压分离器液位计上下游管道、新氢压缩机入口出口管道等高压管道上，均接触临氢介质，施工质量控制非常重要。
一．施工准备的质量控制
1．编制施工技术方案
详细准确的施工技术方案是保证施工质量的基础，也是施工过程的执行依据。技术方案应包括施工概况、编制依据、施工工序、施工技术要求、质量保证措施、HSE保证措施和应急措施、人力和主要机具计划等方面。其中，重点是根据国家和行业有关施工验收规范，以及材料和现场实际情况，确定施工工序、技术要求和质量保证措施。
2．新阀门检验
新阀门检验应包括外观检查、材质检验、严密性试验和耐压试验。其中，外观检查和材质检验主要是按照阀门设计图测量阀体的长度和口径，对F22、F321等合金钢阀体材质还要进行光谱检测。严密性试验和耐压试验主要通过水压检查阀门内密封、上密封、填料等密封性能和阀体的强度，试验结果必须符合国家和行业有关阀门验收的规范，以及阀门设计图执行的规范要求。
二．施工过程的质量控制
1．消氢热处理
因为待更换的阀门均使用在临氢管道上，所以在割除原有阀门前必须对原有阀门焊缝进行消氢热处理，目的是使渗入管道和焊缝中的氢原子析出，防止新阀门焊接时产生气孔和裂纹。使用热处理机控制电加热带对原有阀门焊缝位置进行消氢热处理，热处理温度为300℃，恒温时间3小时。
2．阀门组对
使用氧气乙炔火焰割除原有阀门时，必须根据新阀门的阀体长度确定割除的位置，避免割除的部分过长。但是，必须把原有的焊缝全部割除，并将管道端口切出60°V型坡口。焊接阀门组对前，用磨光机将坡口打磨成光滑表面，接口内外表面在坡口两侧20mm范围内不得有油漆、毛刺、锈斑、氧化皮及其它影响焊接质量的物质，同时坡口内壁也要用内孔磨光机去除熔滴、毛刺等，并打磨光滑。然后，对坡口进行渗透检测，执行《承压设备无损检测》（JB/T4730-2005）要求Ⅰ级合格。
组对时，阀门定位焊要求与正式焊接工艺相同，定位焊长度一般为10～15mm，高度为2～4mm，且不超过管壁厚的2/3，焊缝不应有裂纹等缺陷，在施焊打底层前要用磨光机将定位焊焊缝两侧磨成缓坡形，以利于接头处充分融合。
3．焊接工艺
阀门焊接采用氩弧焊打底、手工焊填充的焊接工艺。必须根据阀门和管道材质选用焊材，焊丝在使用前应清除其表面的油污、锈蚀等；焊条使用前应烘干，烘干的焊条放在焊条筒内，随用随取，焊条的药皮不得有脱落或明显裂纹。
焊接工艺参数如下：
⑴阀体材质+管道材质：A105N+A106
焊丝TGS-50，φ2.0；焊条J427，φ3.2，烘干350℃/2h
焊接电流：打底80～100A，填充90～120A
焊接电压：打底10～13V，填充22～26V
热处理温度650℃，恒温2h
⑵阀体材质+管道材质：F321+TP321
焊丝ER-321，φ2.0；焊条A137，φ3.2，烘干250℃/2h
焊接电流：打底80～100A，填充90～110A
焊接电压：打底10～13V，填充19～22V
层间温度＜100℃
热处理温度900℃，恒温2h
⑶阀体材质+管道材质：F22+P11
焊丝TGS-1CM，φ2.0；焊条R307，φ3.2，烘干350℃/2h
焊接电流：打底90～120A，填充100～130A
焊接电压：打底10～15V，填充20～25V
焊前预热和层间温度≥200℃，后热温度及时间200～350℃且≥15分钟
热处理温度750℃，恒温2h
阀体材质为F22的阀门组对定位焊后，先用电加热带对阀门两端坡口进行预热，预热温度≥200℃，预热时间≥15分钟，预热范围为从焊缝中心向两侧各不小于3倍壁厚，且≥50mm。预热完成后，应立即进行焊接，且应从没有定位焊的位置开始施焊。施焊至定位焊的位置时，用磨光机将定位焊打磨去除并将坡口修磨好再施焊。此外，阀体材质F22的阀门焊接应保持层间温度，如果完成打底层焊接后不能立即焊接填充层，必须用50mm厚度的保温棉将焊缝完全包裹，防止焊缝因冷却速度较快产生冷裂纹。而重新开始焊接时，应再次对焊缝进行预热，填充层施焊完成后，必须用氧气乙炔火焰加热进行后热，然后保温缓冷。
阀体材质为F22和F321的阀门，材质中含铬量＞3%或合金元素总含量＞5%，底层焊道施焊时除了要求采用钨极氩弧焊，还要求焊缝内侧充氩气保护。
根据施工规范的要求，焊接时禁止在管道或閥门表面引弧，以免造成管道或阀门损伤。焊缝外观成型应良好，且应平滑过渡，焊缝表面不得有裂纹、未熔合、夹渣、气孔和飞溅等缺陷存在；焊缝的咬边深度应≤0.5mm，连续长度应≤100mm。焊接完成后应及时清理焊缝表面的熔渣和周围的飞溅等。
4．焊后热处理
由于更换的阀门均使用在临氢管道上，为了防止焊缝产生氢致裂纹，同时承插焊阀门焊缝处的厚度比较厚，因此对全部焊缝进行焊后热处理。其中，阀体材质为F22的阀门和阀体材质A105N的阀门焊缝主要是消除应力热处理，阀体材质为F321的阀门焊缝主要是稳定化退火热处理。
热处理使用温度控制仪进行温度控制。由于阀门口径较小，使用绳状电加热带缠绕焊缝和管道进行加热。热处理加热范围为焊缝两侧各不少于焊缝宽度的3倍，且不少于25mm，加热范围以外100mm区域内应予以保温。
热处理加热升温至300℃后，加热速度应根据管子的实际壁厚T按5125/T（℃/h）计算，且每小时升温≤220℃。热处理恒温时间按3×T分钟计算，且≥30min。由于焊缝两侧厚度不一样，考虑阀体厚度较大，为了使焊缝受热均匀，恒温时间取2小时。热处理恒温后的冷却速度应按6500/T（℃/h）计算，且每小时降温≤260℃。阀体材质为F22和A105N的阀门焊缝冷却至300℃后可自然冷却。阀体材质为F321的阀门焊缝恒温后可自然冷却，主要是防止奥氏体不锈钢在450℃～850℃停留时间较长产生晶间腐蚀，加速冷却使铬得到充分扩散均匀，消除贫铬层。
三．施工结束的质量检验
焊缝热处理完成后，对全部焊缝进行硬度检测。检测分别在焊缝、热影响区上各取3点，阀体材质为F22和F321的阀门焊缝的硬度≤HB225，阀体材质为A105N的阀门焊缝的硬度≤HB200。
由于新更换焊接阀门后无法进行管道水压试验，因此焊缝热处理完成后对全部焊缝进行无损检测，检测结果执行JB/T4730-2005要求，其中对接焊缝进行100％射线检测Ⅱ级合格，承插焊缝进行100％渗透检测Ⅰ级合格和100％超声波检测Ⅰ级合格。
参考文献
[1]凌星中,程绪贤编著.《石油化工厂设备检修手册第二分册焊接》,中国石化出版社,2000年3月
[2]王怀义,张德姜,刘耕戊编著.《石油化工厂设备检修手册第十分册工艺管线》,中国石化出版社,2002年2月
[3]徐淼主编.《焊工简明速查手册》,国防工业出版社,2010年5月