制氢转化炉炉管的焊接修复

某炼化公司制氢转化炉是一种加热式内装催化剂的管式加热炉，介质为原料混合气（入口工艺通常为水碳比为3～4的水蒸气和烃类混合物，难免混有其他不纯物，如硫化氢、硫化物等），进口温度为460℃，转化产物含有大量的氢，出口温度为800℃，设计压力为2.0MPa。在大修时发现进口炉管系统有多处穿透性裂纹。进口炉管系统是由炉管（HK-40钢）、法兰（1Cr5Mo钢）、集合管（1Cr5Mo钢）、加强接头（06Cr18Ni11Ti钢）和进口尾管（06Cr18Ni11Ti钢）组成。

进口炉管系统焊接修复的各部分坡口尺寸和熔敷顺序图，如图4-28所示。

1.炉管与法兰的焊接修复

对损坏的旧炉管（HK-40钢）和法兰（1Cr5Mo钢）焊接时，焊接接头的热影响区有形成裂纹的倾向。为了防止裂纹的产生，焊后必须进行热处理。在热处理过程中，由于异种材质的差异会引起不同的热膨胀，有产生裂纹的倾向，对焊缝和炉管均为不利。为此，焊接修复时采取了先在法兰（1Cr5Mo钢）待焊处，用INCONEL82焊丝（相当于我国ERNiCr-3焊丝，其化学成分的质量分数（%）为：Ni≥67.0，C≤0.10，Mn2.5～3.5，Fe≤3.0，P≤0.03，S≤0.015，Si≤0.50，Cu≤0.50，Cr18.0～22.0，（Ti≤0.75，Nb+Ti为2.0～3.0），用钨极氩弧焊堆焊6mm厚作为过渡层，堆焊后再进行热处理来消除堆焊层热影响区的马氏体组织。然后与炉管进行焊接，仍采用INCONEL82焊丝，在焊接接头热影响区没有出现淬硬组织，当然也消除了裂纹倾向。

2.其他部位的焊接修复

除了尾管与加强接头之间焊接采用H08Cr19Ni10Ti焊丝外，其余全部采用INCONEL82焊丝，HK-40炉管之间的焊接也可采用H12Cr26Ni21焊丝。

图4-28 炉管系统坡口尺及熔敷顺序图

a）炉管对接 b）法兰堆焊后与炉管对接 c）炉管（集合管）-加强接头-尾管角焊缝

3.炉管系统各部位的焊接参数(www.daowen.com)

可参见表4-66，焊接时管内充氩气进行内保护。

表4-66 炉管各部位的焊接参数

4.焊接修复时操作中注意事项

1）每焊接完一层焊缝均必须用着色渗透法检测，发现裂纹等缺陷时，应及时彻底打磨干净后，方可进行下道焊缝的施焊。

2）用角向砂轮打磨时不能用力过大，同一部位打磨时间不能过长，否则易产生炉管裂纹。

3）不能强行组对，需要调整组对时严禁铁锤敲打或用强力扳扭定位焊缝，定位焊缝两端应修磨成有利于焊接的缓坡形。

4）引弧和收弧应在坡口或焊缝内进行。收弧时必须使用电流衰减装置，衰减时间要长，一般不少于10s，以保证填满弧坑，避免缩孔的出现。重新引弧前要认真检查焊缝和弧坑，若有裂纹应及时磨掉重新焊接。

5）焊接修复后的焊接接头要检测。无论对接焊缝还是角接焊缝，其表面均应进行着色渗透检测，并达到相应标准的要求。所有对接焊缝要进行100%X射线检测，并达到相应技术标准的要求。