石油化工装置工艺管道支管座焊接要点浅析

石油化工装置工艺管道支管座焊接要点浅析

蒋轶

镇海石化工程股份有限公司 315207 

【摘要】Ⅵ加氢装置因为支管座焊缝出现裂缝，导致生产装置被迫紧急停车检修。在石油化工企业中，工艺管道焊缝质量直接影响到生产装置的长期平稳运行，其中支管座焊缝的根部往往也是应力集中点，相比较对接焊缝，更容易形成裂纹，且该焊缝的无损检测局限性较大，质量控制比较困难。本文通过对石油化工装置工艺管道支管座的施工质量要点进行讨论，确保该支管座的焊缝质量牢固可靠。

关键词：支管座，焊接，质量控制

石油化工装置工艺管道上的支管座是指在主管上直接开孔焊接，连接在主管与支管之间的补强型管件，在有毒有害、高温高压、可燃易爆的工艺管线上尤为多见。相比传统的异径三通、加强管段、补强板等支管连接型式，其具有可靠性高、造价低、系列标准化程度高、设计选型便捷，对主管补强效果好等优点，但是，其特殊的焊缝结构型式也对现场的施工质量控制提出了很高的要求。本文以GB/T 19326锻制支管座为例，谈谈支管座与主管连接处焊缝的焊接质量要点控制。

1、焊工资质要求

焊工要根据《特种设备焊接操作人员考核细则》的要求，取得相应的焊接资质。根据SH/T 3501-2021中的描述，支管座分为插入式焊接支管座和安放式焊接支管座，如下图：

对于插入式焊接支管座的焊缝，为确保焊透，一般在主管开孔处开单侧坡口，支管座处无坡口，该焊缝通常理解为管板焊角焊缝，焊工应取得FG资质；对于安放式焊接支管座则正好相反，一般在支管座处开坡口，而主管开孔处无坡口，该焊缝通常理解为对接焊缝和角焊缝的组合焊缝，焊工持有6G资质即可覆盖。

2、材料进场验收

根据GB/T 19326-2022、GB/T 14383-2021的要求，现场应逐个检查支管座的外观质量，不允许出现裂纹、夹层等缺陷，并且不能够有毛刺、氧化皮及其他附着物，但允许出现零星的、深度小于壁厚的5%且不超过0.8 mm的凹坑、疤痕、皱折、划痕等缺陷。如果超出允差，要安排打磨去除，打磨后该处的壁厚也应符合设计及规范的最低要求。

对于材质为铬钼合金钢、含镍低温钢、不锈钢的支管座，每批次应按10%，不少于1件的比例进行主要合金元素含量验证性检验，一旦出现不合格，则该批次支管座判定为不合格。

另外，采用自由锻工艺成形的支管座，检查质量证明文件时要重点关注厂家注明的支管座表面检测结论，若材质为碳素钢、低温钢和合金钢的，应磁粉检测（I级）合格，若材质为不锈钢的支管座，应渗透检测（I级）合格；对于有抗硫化氢要求的支管座，还要注明硬度试验结果。

3、组对、焊接要求

组对前，要及时清理主管孔内的铁渣、氧化皮以及毛刺，确保管内清洁，推荐使用机械开孔，该方式能够有效减少残留物，降低清理工作量。组对时要在主管和支管座之间留好适当的轴向间隙，然后沿四周均布点焊四处，确保此处焊缝能够焊透。承插式支管座与支管之间也同样要留好轴向间隙，若运行介质属于高温高压，则组对后的轴向间隙要控制在1~3mm之间，以1.5mm为佳，但运行介质为机组的循环油、控制油、密封油的管道承插角焊缝是个例外，往往不需要预留轴向间隙。

焊接时，要严格执行焊接工艺的各项要求，采取开坡口、多层多道焊等措施，保证焊缝外观饱满美观，两侧圆滑过渡，以插入式焊接支管座的管板角焊缝为例，通常焊满需要5道，首道打底焊采用氩弧焊工艺，用较细的焊丝沿支管座底部四周进行整圈施焊，确保焊缝全部焊透：第2道采用手工电弧焊工艺，沿支管座底部四周进行整圈填充：第3道和第4道同样采用手工电弧焊工艺进行填充加强，但往焊缝边缘过渡时，要逐步减少焊接量，做到平滑过渡，避免焊缝凸起；第5道则采用手工电弧焊工艺进行盖面，盖面填角焊缝要平滑过渡到主管。

遇到铬钼合金钢、含镍低温钢、不锈钢的支管座，推荐采用背面充氩的焊接工艺，能够有效防止焊缝氧化。

另外，考虑到温度计等仪表元件的安装常常需要通过支管座插入主管内，施工过程中要控制好支管座的焊缝内侧余高，可采用内磨机打磨平整，避免在插入过程出现卡住现象。

4、焊缝检验检测要求

焊接完成后，支管座底部的整条焊缝应饱满、美观，外形应平缓过渡，对于小口径支管座内侧焊缝无法直接通过目视检查的，可采用内窥镜。焊趾部位如有连续咬边的，要及时安排打磨修补处理，即保证焊缝表面圆滑过渡，也避免了焊趾部位产生较大的应力集中。

支管连接接头焊缝应按设计图纸要求进行无损检测，检测比例通常按照支管座所在工艺管线的质量检查等级来确定，检测方式采用磁粉检测（MT）或者渗透检测（PT），均为Ⅰ级合格。其中，对于铁磁性材质焊缝，例如碳素钢，优先选用磁粉检测（MT），对于非铁磁性材质焊缝，例如奥氏体不锈钢，则选择渗透检测（PT）。

另外，用于有毒有害、可燃易爆等工艺介质环境下的支管座，若支管公称直径等于或大于100mm，且质量检查等级高于2级的，则该承压焊缝要按照SH3501-2021的要求额外增加同等检测比例的射线检测（RT）、相控阵超声检测（PA）、衍射时差法超声检测（TOFD）和超声检测（UT），除超声检测（UT）为Ⅰ级合格外，其余均为Ⅱ级合格。

5、结语

支管座常常被用于比较苛刻的工艺介质环境中，对焊缝施工质量的要求较高，我们从人员资质、材料验收、组对焊接、检验检测四方面进行全过程的质量管控，能够确保使用安全，从而帮助石油化工装置行稳致远。

参考文献：

[1]中华人民共和国工业和信息化部.石油化工有毒、可燃介质钢制管道工程施工及验收规范SH/T3501-2021

[2]连厚波、桑梓心、于吉俊、朱华. 浅谈化工装置对焊支管座焊接质量控制.压力容器制造.2017年第4期