1 工程概况

某石化蜡油加氢裂化装置中氢气管线主要采用TP321 不锈 钢 管 道， 规 格 分 别 为Φ457×40mm、Φ508×50mm、Φ560×54mm 等三种，设计压力：，设计温度：405-454℃，全部属于SHA 级管道。

2 TP321 厚壁管道焊接工艺

2.1 TP321 厚壁管道焊接工艺原理

由于TP321 不锈钢材料含有一定量的稳定化元素Ti、Nb，所以采用的焊接材料中也含有一定量的稳定化元素Ti 或Nb，减少了晶间铬的碳化物析出[1]。

2.2 TP321 厚壁管道焊接过程

2.2.1 焊前准备

编制管道焊接施工方案，并进行交底；编制焊接工艺评定报告和焊接工艺规程（焊接作业指导书）；选择合格的焊工，并进行培训；焊材、焊接设备和工机具的准备。

2.2.2 焊材的进场验收

检查焊材质量证明文件是否齐全，是否符合订货合同及产品标准要求；标志标识是否清晰明显，标记内容是否齐全；外观质量是否符合订货合同、产品标准及施工验收规范要求；是否依据国家标准要求对焊材进行了复检等[2]。

2.2.3 坡口加工

本工程中，TP321 厚壁管线壁厚40-66mm，现场采用的坡口形式及尺寸如下图1：

图1 坡口形式及尺寸

坡口采用机械缓慢加工，坡口边缘及其两边50mm 范围内的油脂、杂物等应清除干净，使之露出金属光泽，不得有裂纹、分层、夹渣等缺陷。

2.2.4 组对

壁厚相同的管子或管件组对时，其内壁应平齐，外壁错变量不应大于2mm；壁厚不同的管子或管件组对时，将厚壁侧按1：4 的斜率进行打磨。组对前，检查坡口表面及其两侧20mm 范围内是否有氧化物、油污、毛刺和其他有害杂质。SHA 级管道组对错边量为壁厚的10%，且不大于0.5mm。内壁差0.5mm 或外壁差2mm。

2.2.5 焊接

（1）焊接方法：钨极氩弧焊打底，手工电弧焊盖面，背面冲氩保护。

（2）焊接工艺参数。①层数：1、2；焊接方：GTAW；焊接材料：ER347；焊材规格：2.4mm；电源极性：DCEN；焊接电流：80-130A；焊接电压：12-14V；焊接速度：6-10cm/min。②层数：3、4；焊接方：SMAW；焊接材料：ER347-15；焊材规格：3.2mm；电源极性：DCEP；焊接电流：80-110A；焊接电压：22-25V；焊接速度：8-12cm/min。③层数：5 层以上；焊接方：SMAW；焊接材料：ER347-15；焊材规格：4.0mm；电源极性：DCEP；焊接电流：120-150A；焊接电压：24-26V；焊接速度：10-15cm/min。

（3）冲氩保护。正面保护气体：Ar、99.99%、10-15L/min /6-10L/min

（4）预热及层间温度控制。根据焊接工艺规程，焊接前的预热没有要求，所以焊前预热不是质量控制的要点，关键是层间温度的控制，现场须不定时的抽查，确保层间温度控制在100℃以内。

（5）操作要点。焊接过程中必须采用小电流、短电弧、不摆动、窄焊道、多层多道焊、层间接头错开，严格控制焊接线能量和层间温度。

（6）施焊环境。奥氏体不锈钢焊接环境温度应不低于-5℃。

电弧焊焊接时，风速不应等于或大于8m/s，气体保护焊焊接时，风速不应等于或大于2m/s。

下雨、下雪或相对湿度不应大于90%

2.2.6 焊后稳定化热处理

焊接完成后对焊缝整体热处理，具体热处理工艺参数：

加热方法：电加热；

加热范围：以焊缝中心线为基准，每侧不小于焊缝宽度的3 倍；

热处理温度：900±10℃；

恒温时间：2 小时；

升温速度：300℃以上时为≤120℃/h；

冷却速度：700℃以上时为≤100℃/h

冷却方式：700℃以下时空冷

焊后稳定化热处理是管道焊接质量控制的重要工序。

2.3 焊后检验

2.3.1 外观检验

焊缝外观质量不允许有表面裂纹，气孔，夹渣及熔合性飞溅，不允许有咬边及表面凹陷，表面余高小于1+0.05B，且不大于3mm，错边小于0.1s，且不大于2mm。

2.3.2 无损检测

根据焊接工艺评定的要求，需做以下检测：

焊接完成后进行100% 的RT 检测，Ⅱ级合格；100% 的PT检测，I级合格；稳定化热处理后进行100% 的RT 检测，Ⅱ级合格；100% 的PT 检测，I级合格。

2.3.3 强度/ 严密性试验

强度试验可检查焊接接头的致密性和焊接接头的强度，是对整体焊接质量的综合性考核；严密性试验主要用来发现贯穿性裂纹、气孔、夹渣、未焊透等缺陷[3]。

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