ACES裝置高壓甲銨冷凝器列管角焊縫的修復
作者/來(lái)源:重慶奧林特機電技術(shù)有限公司 日期:2012-05-21 點(diǎn)擊量:1502
摘 要：本文介紹了國內首例ACES裝置高壓甲銨冷凝器雙相不銹鋼換熱列管的管子-管板角焊縫大規模修復案例，結合具體的修復實(shí)施過(guò)程，指出修復重點(diǎn)環(huán)節的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞：高壓甲銨冷凝器 管子-管板角焊縫 雙相不銹鋼焊接
前言
陜西渭河重化工有限責任公司尿素裝置，采用日本東洋工程公司（Toyo Engineering Co.）ACES工藝流程，于1997年建成投入運行至今。
高壓設備中，甲銨冷凝器為固定管板式換熱器，兩臺立式并聯(lián)（位號分別為EA101/102），內部耐蝕材料為DP-12型雙相不銹鋼，制造焊接材料為SUS329型雙相不銹鋼。
經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用后，其管子-管板角焊縫出現大面積腐蝕缺陷，局部已經(jīng)存在泄漏征兆，嚴重威脅到設備的安全運行。并且，國外同樣設備已經(jīng)出現了因管子-管板角焊縫腐蝕造成的嚴重泄漏事故。
2009年3月，在渭化公司統一安排下，重慶奧林特機電技術(shù)有限公司調配專(zhuān)業(yè)力量，對兩臺設備上管箱內的全部管子-管板角焊縫，進(jìn)行了徹底的修復處理。
現將修復過(guò)程及相關(guān)技術(shù)心得，簡(jiǎn)要介紹如下。
1 設備概況
1.1 設備技術(shù)特性
高壓甲銨冷凝器主要設備技術(shù)特性如表1、表2。
表1 EA101主要設備技術(shù)特性
表2 EA102主要設備技術(shù)特性
換熱管材料牌號為SA240/NAR DP-12，其化學(xué)成分見(jiàn)表3。
表3 DP-12化學(xué)成分
1.2 設備腐蝕形貌
2008年大修時(shí)檢查發(fā)現：管子-管板角焊縫存在嚴重的復相晶間腐蝕，和2007年相比，腐蝕加劇趨勢明顯。
具體表征為：表層金屬組織大面積疏松脫落、收弧點(diǎn)發(fā)黑潰爛、焊肉局部穿孔。
腐蝕形貌見(jiàn)圖片1、圖片2、圖片3。
2 修復技術(shù)準備
2.1 修復思路的確定
1）修復范圍：
針對設備實(shí)際腐蝕現狀，參考國外相同設備的泄漏事故，本著(zhù)預防性的原則，決定將兩臺設備上管箱內的全部管子-管板角焊縫進(jìn)行修復。
2）原管子-管板角焊縫焊肉的清除：
由于腐蝕因素，原有制造形成的表層焊肉已經(jīng)不再是穩定的奧氏體-鐵素體雙相組織；若直接在上面補焊，則一定時(shí)間后，表層金屬一旦腐蝕，將直接面臨新的泄漏危險。
因此，我們確定了先將舊焊縫表層焊肉徹底清除，再重新焊接的修復原則。
3）焊接方式：
由于現場(chǎng)修復與實(shí)際制造的工況差別，因此，不考慮使用管子-管板自動(dòng)焊，而是采用傳統的手工鎢極氬弧焊。
4）焊接材料：
根據腐蝕試樣的試驗結果，采用25-22-2型純奧氏體焊絲和DP-3型雙相鋼焊絲，均可滿(mǎn)足耐蝕性能要求；其中，25-22-2材料與DP-12材料進(jìn)行異種鋼焊接獲得的焊縫組織更加穩定，焊接質(zhì)量容易控制。
但，在日本東洋工程公司的強烈堅持下，由于其有成熟的焊接工藝評定等原因，最終確定采用DP-3型雙相鋼焊絲。
其牌號為SUS329J4L DP-3T(UNS S39226)，化學(xué)成分見(jiàn)表4。
表4 DP-3T化學(xué)成分
2.2 焊肉清除機具的選擇
由于雙相鋼本身硬度較高，腐蝕后其表面產(chǎn)物相當硬脆，普通的打磨方式無(wú)法進(jìn)行有效清除，必須采用機械切削。
經(jīng)對比試驗，我們最終選擇了日立造船出產(chǎn)的氣動(dòng)式管端加工機。
其優(yōu)點(diǎn)在于：利用換熱管內壁定心，簡(jiǎn)便可靠；內置式氣動(dòng)馬達，無(wú)級調速，可任意變換切削速度以控制切削力大小；合金刀片雙面對稱(chēng)安裝，可計數進(jìn)刀量控制，能有效保證加工精度。
2.3焊接器具及背保護工裝的準備
1）焊接器具：
為了從施工器具的角度保障焊接可靠，我們選擇了ESAB LTN-250A焊機，氣冷式焊炬內置周向濾網(wǎng)以保證氣流穩定性，噴嘴直徑￠10，鎢極直徑￠2。
2）背保護工裝：
為避免列管內壁熱影響區氧化，焊接時(shí)管內應通氬實(shí)現被保護。
我們專(zhuān)門(mén)設計制作了背保護工裝，通氬氣的嘴子內裝有不銹鋼絲網(wǎng),可使通道截面積盡量增大，使氬氣從保護嘴送出分布在所有焊接時(shí)有可能達到400℃以上的管壁區域，并由列管頂端逸出。
2.4焊接工藝評定及焊工考試
1）焊接工藝評定：
由東洋工程公司提供原始制造使用的焊接工藝評定供參考。
實(shí)際使用時(shí)，和原始工藝評定相比，主要存在以下不同：
①焊接層數不同。
本次修復焊接不存在原始制造時(shí)的打底層；
②焊接材料不同。
本次焊接使用的DP-3T焊絲，為原始制造時(shí)使用焊絲的改良型。
③焊接規范的修正：
在東洋工程公司提供焊接工藝評定的基礎上，出于減小修復焊接過(guò)程對換熱管原內壁熱影響區熱輸入量的考慮，我們建議對焊接規范進(jìn)行了以下修正，并得到了東洋工程公司的認可。
主要調整了焊絲直徑，減小了焊接電流，控制管壁熔深及管內壁熱影響區顏色更為嚴格，
2）焊工考試：
采用東洋工程公司提供的考試試件進(jìn)行。
鋼板（模擬管板耐蝕層）厚度為30mm，材料為DP-12型；換熱管材料、規格與設備內實(shí)際相同；焊絲采用DP-3T ￠1.2/1.6，共焊接兩層。
按與實(shí)際狀況相同的列管間距、管端伸出高度進(jìn)行試件的加工、組裝。
焊接完畢后，由奧林特公司現場(chǎng)技術(shù)負責人會(huì )同日方技術(shù)代表共同進(jìn)行以下項目的考核驗收：
①宏觀(guān)檢查焊縫、管橋三角區外觀(guān)成型及管端完整性；
②對焊縫及管橋三角區進(jìn)行PT檢測；
③將試件剖開(kāi)，對斷面進(jìn)行宏觀(guān)檢查，重點(diǎn)是管壁熔深及換熱管外壁與管板結合根部熔合狀況；
④對斷面進(jìn)行金相檢查。
共8名焊工，每人焊接1塊試件計20根換熱管。
考試結果為：7人一次合格，1人經(jīng)再培訓后合格。
2.5 修復過(guò)程主要質(zhì)量控制點(diǎn)的建立
為確保修復質(zhì)量，建立控制點(diǎn)如表5，并組成專(zhuān)門(mén)質(zhì)量檢查組，按規定時(shí)間表進(jìn)行檢查控制。
表5 修復質(zhì)量控制點(diǎn)明細
說(shuō)明：W為現場(chǎng)確認，H為檢查停止點(diǎn)。
3 修復過(guò)程重點(diǎn)環(huán)節及質(zhì)量要求
3.1 機械加工
清除原焊縫表層焊肉，并形成新的焊接坡口。
1）幾何尺寸：
按圖1所示。
2）外觀(guān)質(zhì)量：
管外壁無(wú)加工損傷；加工面寬窄均勻，管橋三角區無(wú)明顯凸起；加工面無(wú)明顯腐蝕產(chǎn)物殘留。
3.2第一層焊接
1）焊接參數：
2）操作要求：
①瞄準鎢極位置角度大約10°，絕對避免將鎢極朝向管外側。見(jiàn)圖2所示。
②采用高頻，在管板起弧，從焊接部位外側送入焊絲，控制管壁熔深在0.3～0.8mm，最大不得超過(guò)1.0mm。
③管子外壁與管板的結合根部必須焊透，送絲量要保持足夠以免焊縫凹陷；
④收弧采取延時(shí)冷卻；最終收弧點(diǎn)處理方式為重熔或部分打磨，收弧部位要比其它焊接部位高出1.0mm左右。
⑤鎢極尖磨損后要及時(shí)更換。
⑥為了防止溫度上升，不要連續焊接相鄰的管子；采取分道間斷焊接，每根列管角焊縫分三次焊完，即逆時(shí)針?lè )较蛎看魏?20度角。
3）焊縫外觀(guān)成形及尺寸：
按圖4所示進(jìn)行控制。
4）宏觀(guān)檢查：
①焊縫成形：按圖4要求，不允許凹陷部位的存在。
②外觀(guān)缺陷：不允許任何的焊肉表面氣孔、焊縫收弧縮孔、咬邊、裂紋、焊肉過(guò)大。
③內壁熱影響區：顏色只能為正常的銀色或金黃色，允許局部淺藍色存在，不得存在深藍色及內壁燒穿現象。
④換熱管端：除由于管端已經(jīng)存在的原腐蝕減薄及缺口而造成的塌焊以外，不得允許管端熔化現象的存在。
5）滲透探傷：
①焊接后冷卻到40℃進(jìn)行；
②不允許有任何線(xiàn)性及孔型缺陷的存在；凡發(fā)現前述類(lèi)型缺陷，必須返修；
③探傷確認完后清理表面，用脫鹽水沖洗+鋼絲刷清理方式，除去表面殘留的顯像劑，以免影響下一層焊接質(zhì)量。
6）焊縫返修：
①過(guò)程返修：焊接過(guò)程中，焊工自行發(fā)現的缺陷，可按返修技術(shù)作業(yè)程序自行進(jìn)行。
②通知返修：宏觀(guān)檢查及滲透探傷發(fā)現的缺陷，在接到返修通知后進(jìn)行。
③返修技術(shù)作業(yè)程序：焊接冷卻到40℃后，用筆式砂輪打磨消除缺陷，再按焊接要求對返修部位進(jìn)行補焊；補焊部位焊肉要比其它焊接部位高出1.0mm左右。
④返修后質(zhì)量確認：除進(jìn)行宏觀(guān)檢查確認外，還必須進(jìn)行二次滲透探傷。
3.3第二層焊接
1）焊接參數：
2）操作要求：
與第一層焊接相同。
3）焊縫外觀(guān)成形及尺寸：
按圖5所示進(jìn)行控制。
4）管橋三角區成形：
管橋三角區不得形成凹坑，焊接時(shí)必須補平。見(jiàn)圖6所示。
5）宏觀(guān)檢查：
除焊縫成形及官橋三角區外觀(guān)按圖5、圖6所示要求進(jìn)行檢查外，其余檢查要求與第一層焊接相同。
6）滲透探傷：
與第一層焊接相同。
7）焊縫返修：
與第一層焊接相同。
3.4最終檢驗確認：
由于現場(chǎng)不具備在氨滲漏試驗之前進(jìn)行水壓試驗的條件，故最終檢驗確認手段為氨滲漏試驗+管程氣壓試驗。
1）氨滲漏試驗：
按HG/T 3176-2002《尿素高壓設備氨滲漏試驗方法》規定，進(jìn)行殼側氨滲漏試驗。
2）管程氣壓試驗：
結合系統開(kāi)車(chē)升壓過(guò)程進(jìn)行，壓力至操作規定值。
4 修復質(zhì)量檢驗結果
4.1 第一層焊接
1）宏觀(guān)檢查后返修率3%，主要返修原因在于氣孔的處理；
2）PT檢測后返修率1%，主要返修原因仍然是氣孔的處理。
4.2 第二層焊接
1）宏觀(guān)檢查后返修率0.5%，主要返修原因在于官橋三角區凹陷；
2）PT檢測后無(wú)返修。
4.3 氨滲漏試驗
一次合格。
4.4 管程氣壓試驗
一次合格。
4.5 遺留問(wèn)題
1）原內件支撐螺柱附近，共約0.5%的換熱列管，管端被電弧熔塌形成小缺口，但缺口底部均高于焊縫，故不再處理。
2)管板邊緣部位，共約0.3%的換熱列管，靠管箱筒體側，內壁熱影響區顏色發(fā)藍，保留觀(guān)察。
5 運行一年后實(shí)際效果
2010年3月，我們對兩臺設備修復焊接部位，進(jìn)行了全面的腐蝕檢查。
檢查結果發(fā)現：全部修復焊縫表面鈍化良好，金屬光澤明顯，不存在異常腐蝕缺陷；原遺留的局部管內壁發(fā)藍處，無(wú)疏松條帶存在；原遺留的局部管端熔化形成缺口處，無(wú)腐蝕溝槽形成。
實(shí)際腐蝕形貌見(jiàn)圖片4、圖片5。
6 結束語(yǔ)
1）雙相鋼焊縫腐蝕產(chǎn)物的清理，采用機械切削方式最為有效快捷；
2）焊接方案的制訂、焊工的技能培訓、焊接工藝紀律的執行、焊接檢驗控制點(diǎn)的確立，是保障修復施工質(zhì)量的基礎；
3）在管子-管板角焊縫的修復焊接過(guò)程中，控制管壁熔深是關(guān)鍵，焊接氣孔的處理是難點(diǎn)。
作者簡(jiǎn)介：余竹君，男，42歲，1988年畢業(yè)于重慶大學(xué)機械工程系，高級工程師，重慶奧林特機電技術(shù)有限公司副總經(jīng)理。長(cháng)期從事尿素高壓設備腐蝕監測與維修的技術(shù)管理，先后參加過(guò)尿素高壓設備的腐蝕行為研究、耐蝕材料國產(chǎn)化研制、修復技術(shù)開(kāi)發(fā)及應用等多項國際國內合作課題。
關(guān)鍵詞：高壓甲銨冷凝器 管子-管板角焊縫 雙相不銹鋼焊接
前言
陜西渭河重化工有限責任公司尿素裝置，采用日本東洋工程公司（Toyo Engineering Co.）ACES工藝流程，于1997年建成投入運行至今。
高壓設備中，甲銨冷凝器為固定管板式換熱器，兩臺立式并聯(lián)（位號分別為EA101/102），內部耐蝕材料為DP-12型雙相不銹鋼，制造焊接材料為SUS329型雙相不銹鋼。
經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用后，其管子-管板角焊縫出現大面積腐蝕缺陷，局部已經(jīng)存在泄漏征兆，嚴重威脅到設備的安全運行。并且，國外同樣設備已經(jīng)出現了因管子-管板角焊縫腐蝕造成的嚴重泄漏事故。
2009年3月，在渭化公司統一安排下，重慶奧林特機電技術(shù)有限公司調配專(zhuān)業(yè)力量，對兩臺設備上管箱內的全部管子-管板角焊縫，進(jìn)行了徹底的修復處理。
現將修復過(guò)程及相關(guān)技術(shù)心得，簡(jiǎn)要介紹如下。
1 設備概況
1.1 設備技術(shù)特性
高壓甲銨冷凝器主要設備技術(shù)特性如表1、表2。
表1 EA101主要設備技術(shù)特性
|
介質(zhì) 參數 |
殼 側 | 管 側 |
| 蒸汽 | NH3 /CO2/甲銨液 | |
| 設計壓力MPa | 0.8 | 18 |
| 操作壓力MPa | 0.49 | 17.1 |
| 設計溫度℃ | 200 | 220 |
| 操作溫度℃ | 158/158 | 183/176 |
| 材 質(zhì) | SA516M Gr.485 | DP-12 |
| 列管規格 | ￠19×2×10300 | 2820根 |
表2 EA102主要設備技術(shù)特性
|
介質(zhì) 參數 |
殼 側 | 管 側 |
| 蒸汽 | NH3 /CO2/甲銨液 | |
| 設計壓力MPa | 2.1 | 18 |
| 操作壓力MPa | 1.72 | 17.1 |
| 設計溫度℃ | 190 | 220 |
| 操作溫度℃ | 137/155 | 183/176 |
| 材 質(zhì) | SA240 316L-VG | DP-12 |
| 列管規格 | ￠19×2×10300 | 1735根 |
換熱管材料牌號為SA240/NAR DP-12，其化學(xué)成分見(jiàn)表3。
表3 DP-12化學(xué)成分
| C | Si | Mn | P |
| 0.03 | 0.75 | 1.1 | 0.03 |
| S | Cr | Ni | Mo |
| 0.03 | 24.8～26 | 6.5～7.5 | 2.5～3.2 |
| Cu | N | W | |
| 0.2～0.4 | 0.1～0.3 | 0.1～0.3 |
1.2 設備腐蝕形貌
2008年大修時(shí)檢查發(fā)現：管子-管板角焊縫存在嚴重的復相晶間腐蝕，和2007年相比，腐蝕加劇趨勢明顯。
具體表征為：表層金屬組織大面積疏松脫落、收弧點(diǎn)發(fā)黑潰爛、焊肉局部穿孔。
腐蝕形貌見(jiàn)圖片1、圖片2、圖片3。
2 修復技術(shù)準備
2.1 修復思路的確定
1）修復范圍：
針對設備實(shí)際腐蝕現狀，參考國外相同設備的泄漏事故，本著(zhù)預防性的原則，決定將兩臺設備上管箱內的全部管子-管板角焊縫進(jìn)行修復。
2）原管子-管板角焊縫焊肉的清除：
由于腐蝕因素，原有制造形成的表層焊肉已經(jīng)不再是穩定的奧氏體-鐵素體雙相組織；若直接在上面補焊，則一定時(shí)間后，表層金屬一旦腐蝕，將直接面臨新的泄漏危險。
因此，我們確定了先將舊焊縫表層焊肉徹底清除，再重新焊接的修復原則。
3）焊接方式：
由于現場(chǎng)修復與實(shí)際制造的工況差別，因此，不考慮使用管子-管板自動(dòng)焊，而是采用傳統的手工鎢極氬弧焊。
4）焊接材料：
根據腐蝕試樣的試驗結果，采用25-22-2型純奧氏體焊絲和DP-3型雙相鋼焊絲，均可滿(mǎn)足耐蝕性能要求；其中，25-22-2材料與DP-12材料進(jìn)行異種鋼焊接獲得的焊縫組織更加穩定，焊接質(zhì)量容易控制。
但，在日本東洋工程公司的強烈堅持下，由于其有成熟的焊接工藝評定等原因，最終確定采用DP-3型雙相鋼焊絲。
其牌號為SUS329J4L DP-3T(UNS S39226)，化學(xué)成分見(jiàn)表4。
表4 DP-3T化學(xué)成分
| C | Si | Mn | Ni | Cr |
| 0.01 | 0.37 | 0.78 | 9.3 | 25.3 |
| Mo | Cu | W | N | |
| 3.03 | 0.4 | 0.27 | 0.17 |
2.2 焊肉清除機具的選擇
由于雙相鋼本身硬度較高，腐蝕后其表面產(chǎn)物相當硬脆，普通的打磨方式無(wú)法進(jìn)行有效清除，必須采用機械切削。
經(jīng)對比試驗，我們最終選擇了日立造船出產(chǎn)的氣動(dòng)式管端加工機。
其優(yōu)點(diǎn)在于：利用換熱管內壁定心，簡(jiǎn)便可靠；內置式氣動(dòng)馬達，無(wú)級調速，可任意變換切削速度以控制切削力大小；合金刀片雙面對稱(chēng)安裝，可計數進(jìn)刀量控制，能有效保證加工精度。
2.3焊接器具及背保護工裝的準備
1）焊接器具：
為了從施工器具的角度保障焊接可靠，我們選擇了ESAB LTN-250A焊機，氣冷式焊炬內置周向濾網(wǎng)以保證氣流穩定性，噴嘴直徑￠10，鎢極直徑￠2。
2）背保護工裝：
為避免列管內壁熱影響區氧化，焊接時(shí)管內應通氬實(shí)現被保護。
我們專(zhuān)門(mén)設計制作了背保護工裝，通氬氣的嘴子內裝有不銹鋼絲網(wǎng),可使通道截面積盡量增大，使氬氣從保護嘴送出分布在所有焊接時(shí)有可能達到400℃以上的管壁區域，并由列管頂端逸出。
2.4焊接工藝評定及焊工考試
1）焊接工藝評定：
由東洋工程公司提供原始制造使用的焊接工藝評定供參考。
實(shí)際使用時(shí)，和原始工藝評定相比，主要存在以下不同：
①焊接層數不同。
本次修復焊接不存在原始制造時(shí)的打底層；
②焊接材料不同。
本次焊接使用的DP-3T焊絲，為原始制造時(shí)使用焊絲的改良型。
③焊接規范的修正：
在東洋工程公司提供焊接工藝評定的基礎上，出于減小修復焊接過(guò)程對換熱管原內壁熱影響區熱輸入量的考慮，我們建議對焊接規范進(jìn)行了以下修正，并得到了東洋工程公司的認可。
主要調整了焊絲直徑，減小了焊接電流，控制管壁熔深及管內壁熱影響區顏色更為嚴格，
2）焊工考試：
采用東洋工程公司提供的考試試件進(jìn)行。
鋼板（模擬管板耐蝕層）厚度為30mm，材料為DP-12型；換熱管材料、規格與設備內實(shí)際相同；焊絲采用DP-3T ￠1.2/1.6，共焊接兩層。
按與實(shí)際狀況相同的列管間距、管端伸出高度進(jìn)行試件的加工、組裝。
焊接完畢后，由奧林特公司現場(chǎng)技術(shù)負責人會(huì )同日方技術(shù)代表共同進(jìn)行以下項目的考核驗收：
①宏觀(guān)檢查焊縫、管橋三角區外觀(guān)成型及管端完整性；
②對焊縫及管橋三角區進(jìn)行PT檢測；
③將試件剖開(kāi)，對斷面進(jìn)行宏觀(guān)檢查，重點(diǎn)是管壁熔深及換熱管外壁與管板結合根部熔合狀況；
④對斷面進(jìn)行金相檢查。
共8名焊工，每人焊接1塊試件計20根換熱管。
考試結果為：7人一次合格，1人經(jīng)再培訓后合格。
2.5 修復過(guò)程主要質(zhì)量控制點(diǎn)的建立
為確保修復質(zhì)量，建立控制點(diǎn)如表5，并組成專(zhuān)門(mén)質(zhì)量檢查組，按規定時(shí)間表進(jìn)行檢查控制。
表5 修復質(zhì)量控制點(diǎn)明細
| 檢查項目 | 檢查內容摘要 | 檢查類(lèi)別 |
| 機械加工 | 加工位置、加工尺寸 | W |
|
第一層 焊接 |
焊接參數、焊接材料 | W |
| 焊縫成形、焊肉表面氣孔、焊縫收弧縮孔、管壁熔深、管板三角區凹陷及是否存在漏焊 | H | |
| PT檢測 | H | |
|
第二層 焊接 |
焊接開(kāi)始前確認： 缺陷已經(jīng)全部返修、全部PT檢測合格、無(wú)漏焊 |
H |
| 焊接參數、焊接材料 | W | |
| 焊縫成形、焊縫腰高、焊肉表面氣孔、焊縫收弧縮孔、管壁熔深、管板三角區凹陷及是否存在漏焊 | H | |
| PT檢測 | H | |
|
交付氨滲漏前確認： 缺陷已經(jīng)全部返修、全部PT檢測合格、無(wú)漏焊 |
H | |
| 氨滲漏試驗 | 殼側氨滲漏 | H |
| 壓力試驗 | 管程氣壓試驗 | H |
說(shuō)明：W為現場(chǎng)確認，H為檢查停止點(diǎn)。
3 修復過(guò)程重點(diǎn)環(huán)節及質(zhì)量要求
3.1 機械加工
清除原焊縫表層焊肉，并形成新的焊接坡口。
1）幾何尺寸：
按圖1所示。
2）外觀(guān)質(zhì)量：
管外壁無(wú)加工損傷；加工面寬窄均勻，管橋三角區無(wú)明顯凸起；加工面無(wú)明顯腐蝕產(chǎn)物殘留。
3.2第一層焊接
1）焊接參數：
| 焊接電流 | 外側保護氣 | 內側保護氣 | 焊絲直徑 |
| 70-80A | 10～15L/min | 5～10L/min | ￠1.2 |
2）操作要求：
①瞄準鎢極位置角度大約10°，絕對避免將鎢極朝向管外側。見(jiàn)圖2所示。
②采用高頻，在管板起弧，從焊接部位外側送入焊絲，控制管壁熔深在0.3～0.8mm，最大不得超過(guò)1.0mm。
③管子外壁與管板的結合根部必須焊透，送絲量要保持足夠以免焊縫凹陷；
④收弧采取延時(shí)冷卻；最終收弧點(diǎn)處理方式為重熔或部分打磨，收弧部位要比其它焊接部位高出1.0mm左右。
⑤鎢極尖磨損后要及時(shí)更換。
⑥為了防止溫度上升，不要連續焊接相鄰的管子；采取分道間斷焊接，每根列管角焊縫分三次焊完，即逆時(shí)針?lè )较蛎看魏?20度角。
3）焊縫外觀(guān)成形及尺寸：
按圖4所示進(jìn)行控制。
4）宏觀(guān)檢查：
①焊縫成形：按圖4要求，不允許凹陷部位的存在。
②外觀(guān)缺陷：不允許任何的焊肉表面氣孔、焊縫收弧縮孔、咬邊、裂紋、焊肉過(guò)大。
③內壁熱影響區：顏色只能為正常的銀色或金黃色，允許局部淺藍色存在，不得存在深藍色及內壁燒穿現象。
④換熱管端：除由于管端已經(jīng)存在的原腐蝕減薄及缺口而造成的塌焊以外，不得允許管端熔化現象的存在。
5）滲透探傷：
①焊接后冷卻到40℃進(jìn)行；
②不允許有任何線(xiàn)性及孔型缺陷的存在；凡發(fā)現前述類(lèi)型缺陷，必須返修；
③探傷確認完后清理表面，用脫鹽水沖洗+鋼絲刷清理方式，除去表面殘留的顯像劑，以免影響下一層焊接質(zhì)量。
6）焊縫返修：
①過(guò)程返修：焊接過(guò)程中，焊工自行發(fā)現的缺陷，可按返修技術(shù)作業(yè)程序自行進(jìn)行。
②通知返修：宏觀(guān)檢查及滲透探傷發(fā)現的缺陷，在接到返修通知后進(jìn)行。
③返修技術(shù)作業(yè)程序：焊接冷卻到40℃后，用筆式砂輪打磨消除缺陷，再按焊接要求對返修部位進(jìn)行補焊；補焊部位焊肉要比其它焊接部位高出1.0mm左右。
④返修后質(zhì)量確認：除進(jìn)行宏觀(guān)檢查確認外，還必須進(jìn)行二次滲透探傷。
3.3第二層焊接
1）焊接參數：
| 焊接電流 | 外側保護氣 | 內側保護氣 | 焊絲直徑 |
| 80-90A | 10～15L/min | 5～10L/min | ￠1.6 |
2）操作要求：
與第一層焊接相同。
3）焊縫外觀(guān)成形及尺寸：
按圖5所示進(jìn)行控制。
4）管橋三角區成形：
管橋三角區不得形成凹坑，焊接時(shí)必須補平。見(jiàn)圖6所示。
5）宏觀(guān)檢查：
除焊縫成形及官橋三角區外觀(guān)按圖5、圖6所示要求進(jìn)行檢查外，其余檢查要求與第一層焊接相同。
6）滲透探傷：
與第一層焊接相同。
7）焊縫返修：
與第一層焊接相同。
3.4最終檢驗確認：
由于現場(chǎng)不具備在氨滲漏試驗之前進(jìn)行水壓試驗的條件，故最終檢驗確認手段為氨滲漏試驗+管程氣壓試驗。
1）氨滲漏試驗：
按HG/T 3176-2002《尿素高壓設備氨滲漏試驗方法》規定，進(jìn)行殼側氨滲漏試驗。
2）管程氣壓試驗：
結合系統開(kāi)車(chē)升壓過(guò)程進(jìn)行，壓力至操作規定值。
4 修復質(zhì)量檢驗結果
4.1 第一層焊接
1）宏觀(guān)檢查后返修率3%，主要返修原因在于氣孔的處理；
2）PT檢測后返修率1%，主要返修原因仍然是氣孔的處理。
4.2 第二層焊接
1）宏觀(guān)檢查后返修率0.5%，主要返修原因在于官橋三角區凹陷；
2）PT檢測后無(wú)返修。
4.3 氨滲漏試驗
一次合格。
4.4 管程氣壓試驗
一次合格。
4.5 遺留問(wèn)題
1）原內件支撐螺柱附近，共約0.5%的換熱列管，管端被電弧熔塌形成小缺口，但缺口底部均高于焊縫，故不再處理。
2)管板邊緣部位，共約0.3%的換熱列管，靠管箱筒體側，內壁熱影響區顏色發(fā)藍，保留觀(guān)察。
5 運行一年后實(shí)際效果
2010年3月，我們對兩臺設備修復焊接部位，進(jìn)行了全面的腐蝕檢查。
檢查結果發(fā)現：全部修復焊縫表面鈍化良好，金屬光澤明顯，不存在異常腐蝕缺陷；原遺留的局部管內壁發(fā)藍處，無(wú)疏松條帶存在；原遺留的局部管端熔化形成缺口處，無(wú)腐蝕溝槽形成。
實(shí)際腐蝕形貌見(jiàn)圖片4、圖片5。
6 結束語(yǔ)
1）雙相鋼焊縫腐蝕產(chǎn)物的清理，采用機械切削方式最為有效快捷；
2）焊接方案的制訂、焊工的技能培訓、焊接工藝紀律的執行、焊接檢驗控制點(diǎn)的確立，是保障修復施工質(zhì)量的基礎；
3）在管子-管板角焊縫的修復焊接過(guò)程中，控制管壁熔深是關(guān)鍵，焊接氣孔的處理是難點(diǎn)。
作者簡(jiǎn)介：余竹君，男，42歲，1988年畢業(yè)于重慶大學(xué)機械工程系，高級工程師，重慶奧林特機電技術(shù)有限公司副總經(jīng)理。長(cháng)期從事尿素高壓設備腐蝕監測與維修的技術(shù)管理，先后參加過(guò)尿素高壓設備的腐蝕行為研究、耐蝕材料國產(chǎn)化研制、修復技術(shù)開(kāi)發(fā)及應用等多項國際國內合作課題。