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高溫異種鋼管道焊縫開裂原因分析及解決措施

文檔作者：胡江平文檔來源：中石化寧波工程有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年02月08日
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高溫異種鋼管道焊縫開裂原因分析及解決措施
胡江平
(中石化寧波工程有限公司，浙江寧波315103)
摘要：石化裝置中，異種鋼連接常見。在高溫工況下，異種鋼管道焊接焊縫質(zhì)量要求高，管道強(qiáng)度及管道應(yīng)力
應(yīng)滿足高溫工況條件．控制不好焊縫處易發(fā)生開裂。結(jié)合高溫異種鋼管道焊縫開裂的實(shí)際案例，分析開裂原因，
并提出處理方案，即高溫工況下，異種鋼通過法蘭連接，但應(yīng)核算異種鋼法蘭密封面的膨脹量。
關(guān)鍵詞：高溫管道異種鋼焊接開裂
在石油化工管道的設(shè)計(jì)過程中高溫工況、異
種鋼焊接等情況越來越多．由于石油化工裝置的
工況復(fù)雜．異種鋼焊接設(shè)計(jì)帶來新的問題也逐漸
增多。例如某裝置上應(yīng)用耐高溫材料奧氏體不銹
鋼TP304H．此種材料具有熱裂紋敏感性．由于其
熱導(dǎo)率小、線膨脹系數(shù)大。在焊接局部加熱和冷卻
條件下．焊接接頭部位的高溫停留時(shí)間長．焊縫及
熱影響區(qū)在高溫狀態(tài)承受較高的拉伸應(yīng)力與拉伸
應(yīng)變，容易產(chǎn)生熱裂紋?。異種鋼焊接。如合金鋼和
不銹鋼之間的異種鋼焊接．需要注意碳的遷移和
合金元素的稀釋．還要注意預(yù)熱、層間溫度、焊后
熱處理規(guī)范的合理選擇等[2]．焊接質(zhì)量不好導(dǎo)致焊
縫在實(shí)際工況應(yīng)用中出現(xiàn)問題時(shí)有發(fā)生。高溫異
種鋼管道焊接質(zhì)量是否滿足要求與實(shí)際工況的溫
度、焊接的材料、焊接的方法、焊后熱處理以及焊
接管道的應(yīng)力水平等因素都有關(guān)系．任何一個(gè)環(huán)
節(jié)考慮不周全都有可能引起潛在的問題。在實(shí)際
工程項(xiàng)目中．應(yīng)盡量避免異種鋼焊接，尤其是在特
別高溫的工況。
下面選取實(shí)際裝置中發(fā)生的高溫異種鋼管道
焊縫開裂事例作為案例．具體分析其產(chǎn)生的原因
及解決措施．供管道材料設(shè)計(jì)人員參考。
1背景資料介紹
某化工裝置反應(yīng)器出口管線焊縫開裂．介質(zhì)
為烴類，設(shè)計(jì)溫度為650℃，設(shè)計(jì)壓力為0．4MPa，
口徑為DN750mln，壁厚為25 mm。現(xiàn)場情況如圖1
所示。
圖1 反應(yīng)器出121管線現(xiàn)場開裂情況
經(jīng)核查。開裂焊縫為一個(gè)整體管件中的焊縫，
管件由兩段異種鋼材料焊接而成，上段(I段)管
道材質(zhì)為ASTM A387 Gr．11．焊接ASTM A182
F11法蘭：下段(Ⅱ段)管道材質(zhì)為ASTM A240 Gr．
310S：開裂處在上段與下段的焊縫處，即ASTM
A387 Gr．1 1與ASTM A240 Gr．310S的焊接位置，
如圖2所示、
圖2反應(yīng)器出口管線焊縫開裂
開裂處的兩段管子管壁厚度相同。焊縫平整
光滑，內(nèi)部和外部經(jīng)過打磨，并清除所有的熔渣。
焊條為高合金材料．預(yù)熱和焊后熱處理按照ASME
收稿13期：2017一01—20：收到修改稿日期：2017—02—27。
作者簡介：胡江平，男，1983年9月出生，碩士研究生學(xué)歷，工
程師。2009年畢業(yè)于西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)，現(xiàn)在中石
化寧波工程有限公司工藝安裝室從事管道材料設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電
話：0574—87974741；E—mail：hujp．snec@sinopec．corn。

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