厚壁压力容器的焊接质量控制.pdf

《厚壁压力容器的焊接质量控制.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《厚壁压力容器的焊接质量控制.pdf（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第 1 5卷第 4期 2 0 0 3 年 8月 中 国 海 上 油 气(工 程)C HI NA OF F S H OR E OI L A ND GA S(E NGI NE E R I N G)VO 1 1 5No 4 Au g，2 0 0 3 厚壁压 力容器 的焊接质量控 制 刘 晓 昀 海洋石油工程股 份有限公 司，天津塘沽，3 0 0 4 5 2 摘要介绍锦州 93工程厚壁压力容器的焊接质量控制 系统和制造过程 中焊接质量的控制措 施。生产实际运行证明，该压力容器焊接质量可靠，各项参数均满足技术要求，对今后类似压力容 器焊接质量的控制有一定的指导作用。关键词压力容器焊接质量热处理质量控制

2、钢制压力容器 目前 已广泛应用 于石油、化工行 业中，但其运行条件 比较严格，尤其是储存易燃、易 爆、有毒介质的压力容器，其制造质量与国家和人 民 生命财产密切相关，稍有问题就会带来安全隐患，为 此国家质量技术监督局制定了严格的质量措施和一 系列的监察规程。压力容器的整个制造过程分为设 计、工艺、材料、焊接、热处理、检验、理化及无损检验 等质量控制环节，其 中焊接质量控制环节是最重要 的环节之一。锦州 93工程有 3个高压容器，由于 工作压力较高，采用了整体补强设计，其中 2个容器 的设计壁厚为 3 8 r n l T l，1 个设计壁厚为 6 0 r n l T l，焊接 难度高，工作量大。

3、为保证工程焊接质量，该项 目除 严格按照海洋石油工程股份有限公司的压力容器质 量保证体系和质量保证手册 的规定执行外，还制定 了完善的焊接质量控制措施。1 焊接质量控制系统 锦州 9 3厚壁压力容器项 目焊接质量控制系 统大致可分为以下控制环节，其流程如图 1所示。1 1 焊接材料质量控制 用于压力容器主要受压元件的焊接材料必须为 符合国家标准、正规生产厂家生产的产品，具有合格 的产品证书及清晰、牢 固的标志。产品经确认符合 订货技术要求后，按照焊接材料管理制度进行验收、入库、保管及发放。1 2 焊接工艺评定 按照 压力容器安全技术监察规程，G B 1 5 0 钢制压力容器 和J B 4 7

4、0 8(钢制压力容器焊接工艺 评定 标准最新版要求，鉴定所拟定的焊接工艺的合 理性和可靠性，验证焊接工艺评定指导书中设计的 各项工艺参数和措施的可行性，并要严格执行焊接 工艺评定管理制度规定。评定合格的焊接工艺才能 应用于压力容器的焊接。1 3 焊工资格审查 焊工技能水平的高低是保证锅炉压力容器产品 焊接质量的关键因素。按照国家规定的 锅炉压力 容器压力管道焊工考试与管理规则 对焊工进行理 论知识及操作技能考试，并经市级焊工考试监管会 认可，成绩合格者方能担任规定项 目的焊接工作。1 4 焊接工艺编制 在焊接工艺评定合格的基础上编制焊接工艺。依据产品设计图纸、技术规格书、压力容器安全技 术监察

5、规程、G B 1 5 0(钢制压力容器 和J B T 4 7 0 9 钢制压力容器焊接规程 的要求，结合锦州9 3 工 程压力容器简体壁厚、体积较大的结构特点，制定合 理的施焊工艺。施焊前项 目人员要对焊接过程中可 能发生的技术问题向施工部 门交待清楚，并在必要 时到焊接现场指导工作。1 5 产品焊接试板试验 为检验产品焊接接头的机械性能，按照 压力容 器安全技术监察规程、G B 1 5 0 钢制压力容器 和 J B 4 7 4 4(钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检 验 的要求，采用 与施焊产 品相 同的材料和焊接工 艺，对产品的焊接试板进行试验，焊后与产品一同进 行焊后热处理。产品的焊接

6、试板焊缝机械性能试验 合格后才可进行下一道工序。1 6 焊缝返修 焊缝超标缺陷的返修，按照 压力容器安全技术 监察规程 的规定进行，即：返修前，必须先分析产生 缺陷的原因并制定返修工艺；返修过程中，焊接检验 人员要做好详细的现场返修纪录；返修完成后，按原 焊缝检验要求进行检验。维普资讯 http:/ 第 1 5卷第 4期 刘晓昀：厚壁压力容器的焊接质量控制 图纸、技术要求的理解消化 焊接工艺评定指导书编 制 焊接责任工程审核 焊接责任工程师审核 卜_ _ 1焊接工艺评定 总工程师批准 焊接材料订货计划 焊接责任工程师批准 焊接材料报检 总工程 师批准 焊 接工艺 文件编 制 焊接责任工程师批准

7、 焊接责任工程师批准 卜 _ _ 入库 -_ 发放 卜 _-施 焊 1 _ _ 1持证焊工 产品试板焊接 热 处 理 力学性能试验 焊接责任工程师批准 产品焊接 竣工资料编制整理 资料归档 图 1 焊接质量控制流程图 1 7 焊后热处理 为改善焊接接头的机械性能，消除焊接残余应 力，按照 压力容器安全技术监察规程 钢制压力容 器 和设计图纸的要求，对壁厚超过 3 4 m l n的碳钢 压力容器需进行焊后热处理，热处理质量控制流程 如 图 2所 示。1 8 焊接无损检验 按照 压力容器安全技术监察规程、G B 1 5 0 钢制压力容器 和设计图纸的要求，对焊缝进行外 观检验及无损探伤检验。热处理

8、完成后，要对关键 焊缝进行抽检，必要时对焊缝交叉处进行硬度测试。检验不合格的焊缝要按照质量保证手册规定的程序 进行返修。在压力容器制造过程中，为保证焊接质量，根据 质量控制环节，按照加工工序重要程度和相互联系，对不同系统指定若干个质量控制点，其 中关键 的控 制点作为停点，检验合格后方 可进行下一道工序。对控制点规定出控制内容、责任人员及职责，以确保 每道工序的质量。2 焊接质量控制措施 为保证锦州 93厚壁压力容器焊接施工质量，主要从以下几个环节进行 了焊接质量控制。2 1 焊接材料及焊接方法选择 鉴于锦州 9 3项 目厚壁压力容器的结构特点，为防止产生裂纹，确定选择具有优 良的低温韧性及抗

9、 裂性能强的焊条及焊丝作为焊接材料。因该项 目焊 接工作量较大，简体焊缝全部采用高效率的埋弧 自动 焊工艺焊接，而以往采用手工电弧焊工艺焊接的简体 合拢 口内环缝，用改装的埋弧 自动焊小车，实现了内 环缝 自动焊，提 高了焊接 自动化程度及效率，减轻 了 劳动强度，净化 了施工环境，从而减小 了焊缝缺陷产 生的概率。筒体与接管等焊缝采用手工钨极氩弧焊 及手工电弧焊工艺，操作方便、灵活，易于掌握。2 2 焊接工艺评定试验 合格的焊接工艺评定试验是编制焊接工艺文件 维普资讯 http:/ 1 4 中 国 海 上 油 气(工 程)2 0 0 3正 图纸、技术要求的理解消化 热处理工艺评定指导书编 制

10、 热处理责任工程师审核 总工程师批准 热处理工艺评定 热处理 责任工程师审核 总工程 师批准 热处理工艺文件编制 热处理责任工程师批准 热处理 准备 热 处 理 L不合格广一 _ 产品检验卜 返 修 热处理报告 资料归档 图 2 厚壁压力容器焊 后热处理质量控制流程图 的基础。在综合考虑产品的结构设计及现场设备、人员实际情况后，按照 钢制压 力容器焊接工艺评 定 标准 的要求制定出详细 的焊接工艺评定实施细 则。进行工艺评定时，焊接技术人员及各控制点责 任人对评 定过程 的质量 进行 了严格 的控制，并在 D NV第三方检验机构监督下顺利完成 了锦州 93 厚壁压力容器焊接工艺评定的试验项 目

11、，该项 目所 有性能指标均满足设计要求。2 3 焊工资格考试及管理 参加该项 目考试的焊 工，全部通过了规定项 目 的考试并获得证书。项 目组对这批焊工进行统一管 理，并建立了焊工履历档案。2 4 焊接工艺施工文件编制 焊接工艺文件是指导现场施工的技术文件，直 接影响施工进度及焊接质量。对产品的结构设计及 现场设备、人员 实际情况研究分析后，按照相关法 规、标准要求及质量保证手册的规定，遵循安全、可 靠、经济的原则，编制出包括焊接工艺指导书，焊接 工艺首页、焊接返修工艺、产品焊接试板工艺、热处 理工艺等施工文件。较重要的焊接工艺指导书、焊 接工艺首页及热处理 工艺文件，须经 国家压力容器 质量

12、监督部门及 D NV第三方检验机构审查、确认。2 5 焊接施工质量控制 该项 目焊接施工正值冬季，气候条件比较恶劣，焊接施工安排在车间 内进行。焊接前，对焊接检验 人员、焊接施工人员专门介绍了工艺文件，强调了特 殊技术要点，要求焊工严格执行 焊接工艺文件。为 保证焊接操作的正确实施，焊接检验人员进行了现 场监督检查，对每个焊工执行工艺 的情况进行 了检 查，发现问题及时纠正。对重要部位的焊缝，选派操 作技能较高的焊工施焊。特别是压力容器筒体与接 管的焊接，由于筒体壁较厚，最小的接管直径仅为 5 0 8 l n l D _，坡 口焊填充金 属量较大，约束应力非常 大，很容易产生裂纹。为防止焊接冷

13、裂纹产生，适当 地提高了预热温度，采用电加热进行预热，对温度重 点监测，并将检查数据做了详细施焊记 录。焊接时 采用小线能量、多层多道焊工艺。为减小焊接拘束 应力及控制层间温度，筒体内、外坡 口交替焊接，保 证了焊接应力均匀分布。焊接完成后，焊工 自检焊缝质量，并在规定位置 打上焊工钢印代号，项 目组依据检验合格率高低实 行奖惩，鼓励焊工提高操作水平，并建立焊工技术档 案，提高了焊接一次合格率。合理的焊接顺序及施焊工艺不仅能减小焊接变 形及焊接应力，而且能防止产生冷裂纹。在焊接过 程中，随时测量焊件层与层之间焊接变形 的大小，及 时调节焊接顺序及参数，并采用对称 焊、连续焊、窄 焊道、控制焊接

14、热输入的操作方式施焊。2 6 产品焊接试板制备 该项 目 3个容器分别制备了焊接试板，试板与 压力容器简体一同焊接、检验，热处理后进行 了焊缝 力学性能试验。试验结果显示各项参数满足标准要 求，证明了焊接工艺的合理性。2 7 焊缝返修质量控制 该项 目焊接检验时发现 了未熔合、气孔、夹杂缺 陷，分析产生的原因后制定 了返修工艺。返修前采 取预热、焊接参数控制、焊后缓冷等措施，焊接检验 维普资讯 http:/ 第 l 5卷第 4期 刘晓昀：厚壁压力容器的焊接质量控制 人员现场监督，并做好返修记录，较好地控制了返修 质量。2 8 焊后 热处 理 焊后热处理是压力容器制造工艺过程中重要的 工艺 环节

15、，对厚 壁 压 力 容器 更 是 如 此。焊 后热 处 理 的目的是：1)松弛焊接残余应力及稳定结构形状 和 尺寸；2)软化热影 响区，提 高焊缝金属 的塑性及断 裂韧性；3)提高抗应力腐蚀的能力；4)释放焊缝金 属中的有害气体氢气，防止延迟裂纹的产生。该项 目 3个厚壁压力容器均须进行焊后热处 理。为提高焊后热处理的质量，缩短施工周期，根据 每台容器 的热处理要求，分 2炉采用组装式电阻炉 整体热处理，温度 由计算机控制，温差小，运行平稳。为准确地反映热处理温度，将热电耦点焊在简体上，且置于温度可能变化的位置，既要测定筒体真实的 温度，又要尽量减小筒体不 同部位的温差。焊件热 处理前，制定了

16、完善的热处理工艺规程，DNV第三 方检验机构对热处理设备、人员资质及热处理工艺 方案等进行了确认。在热处理过程中，责任工程师、检验人员及操作人员全程监控 整个工艺过程，对每 个热电耦温控点的加热升温速度、保温温度、保温时 间、降温速度等关键工艺参数重点监控，发现问题及 时解决。由于采用了合理的热处理工艺及严格的质 量管理，热处理后的产品各项参数均达到技术要求，出据 的 热 处 理 报 告 获 得 D NV 第 三 方 检 验 机 构 的 确认。2 9 焊接 无损 检验 焊接完成后对焊缝进行 了外观及无损探伤检 验，无损检验一次合格率达到 9 9 7。对检验不合 格的焊缝按质量保证手册 的规定进

17、行 了返修，对热 处理后的产品进行 了表面质量、外观尺寸检验，对焊 缝进行 了 1 0 0 外观及无损探伤。对简体交叉焊缝 处的焊接金属及热影响区硬度，用便携式硬度计进 行了测试。各项检验结果满足技术要求，质量可靠。3 结束语 锦州 9 3厚壁压力容器制造项 目采取合理 的 焊接工艺及严格的质量控制措施，较好地保证了产 品质量，取得 了满意的效果。(收稿 日期：2 0 0 3 0 2 2 8；编辑：许敏)作 者 简 介 周俊昌：高级工程师，1 9 5 5年出，1 9 8 2年毕业于西南 石油学院钻井工程 专业，2 0 0 2年获西 南石 油学院石油 天然气工 程专业博 士学位，现任中海石油(中

18、国)有 限公 司上海分公 司作业部经理 金伟 良：教授，1 9 6 1年生，1 9 8 2年毕业于大连工学院海洋工程专业，现在 浙江大学 主要 从事海洋工 程、结构 工程方面 的研究 工 作 囝嗣伶：经济师，1 9 5 5年生，1 9 8 0年毕业于天津大学，现在渤海石油管道涂敷工程公司工作 刘 晓昀：工程师，1 9 6 8年生，1 9 9 2年毕业 于西安 石油学 院焊接工艺与设备专业，现在海洋石 油工程股份有 限公 司设计公司工作 洪毅：高级工 程师，1 9 6 6年生，1 9 8 6年毕业 于华东石油学 院，现为中海石油研究 中心开发设计 院机 电部仪控责任师 徐孝轩：1 9 7 8年生

19、，1 9 9 7年毕业于江苏石油化工学院，现为石油大学(北京)油气储运工程硕士研究生，从事多相管流和油田地 面集输方面的研究工作 宋安：高级工程师，1 9 4 9年生，1 9 7 5年毕业于天津大学 海工 专业，现在天津大学建筑工程学院从事冰力学实验研究 向守安：高级工程师，1 9 4 7年生，1 9 8 7年毕业于河北 广播电视大学工企 自动化专业，现在 中海石油研究 中心开发设 计院工作 雷方辉：高级工程师，1 9 5 6年生，1 9 8 1 年毕业于青岛海洋学院物理海洋 系，现在中海石油研究 中心开发设计院工作 杨进：副教授，中国矿业 大学 在读博士研究生；1 9 8 9年毕业于石油大学(华 东)钻井工程 专业，1 9 9 6年获石油大学硕 士学位，现在石油大学(北京)工作，长期从事油气井工程方面研究 李成见：高级工程师，1 9 6 7 年生，1 9 8 9 年毕业于西南石油学院开发系采油工程专业，现为渤海石油采油工程技术服务公司总工 程师 李三喜：高级工程师，1 9 6 4年生，1 9 8 8年毕业于大庆石油学院采油工程专业，现在中海石油(中国)有限公司平湖油气田钻井完 井项 目组工作 田锋：工 程师，1 9 7 3年生，1 9 9 7年毕业 于哈尔滨工程大学船舶与海洋工程系，现 在海洋 石油工 程股 份有限公 司设计公 司工作 本刊编辑部 维普资讯 http:/