C―561出口管线的抢修

【摘要】介质为氢氟酸的管线或设备，在某些重要的局部会使用蒙乃尔合金，它是一种镍铜合金，对氢氟酸有着很好的抗腐蚀能力，只是价格太贵，所以只是在关键设备、关键的局部区域才会使用，且相应的备品、备件较少；一旦出现问题很难找到相应的备品、备件，所以蒙乃尔合金的异种钢焊接就成为必然。同时焊接工作又必须在现场进行。通常现场的工作条件比较恶劣，会给焊接工作带来很大的困难。因此制定合理的焊接工艺、采取合适的焊接结构是成败的关键。

【关键词】氢氟酸 蒙乃尔合金 晶粒粗大 气孔 焊接裂纹倾向 腐蚀 熔深 渗透探伤

1 问题

烷基苯厂烷二车间C-561出口管线焊缝处出现裂纹，有微量的介质渗出，介质中含油和氢氟酸，裂纹一但扩大，会导致油和氢氟酸的大量泄漏，从而出现极为严重的后果。

2 失败的焊接工艺

工艺处理合格后用抹布清除渗出的油污和杂质。

（1）直接用J422焊条进行焊接；

（2）采用大电流焊接，结果发现出现热裂纹。

3 原因分析

3.1 经检查和查阅相关资料发现

该温度套管的材质是蒙乃尔合金，其材质成分如下表1所示：

3.2 蒙乃尔合金焊接性分析

（1）在焊接的热循环作用下，焊缝和基本金属容易过热，造成晶粒粗大，使力学性能和耐腐蚀性能下降。

（2）热裂倾向较大；蒙乃尔合金在冶金时晶间液膜是产生凝固裂纹的重要因素，因此硫和硅等杂质的含量必须严格控制，

（3）极易产生气孔；蒙乃尔合金的固液相温度间距小，流动性偏低，在快速冷却的条件下，气体来不及析出，极易产生焊缝气孔。

3.3 现场条件分析

（1）设备内部及相关的管线含有氢氟酸和液态油类，为防止裂纹扩展，可拆除清理后焊接。

（2）因裂纹扩展至法兰颈部，直接补焊裂纹会扩展，给焊接工作带来极大的负面影响，同时无蒙乃尔法兰更换。

（3）该处的工作压力小于0.1MPa，因此在焊缝的强度上要求不高，这给焊接材料的选择带来了较大的余地。

3.4 失败的焊接工艺的分析：

（1）焊接前未能做到严格清理焊缝表面，油污和锈蚀没能得到很好清理和控制，至使铅、硫、磷和某些低熔点元素增加了蒙乃尔合金的焊接裂纹倾向。

（2）大电流的焊接使得焊接线能量增加，焊缝和基本金属过热，造成晶粒粗大，使力学性能和耐腐蚀性能下降；焊接熔池的过分搅动导

至焊缝成型不良；此外药皮过烧，使脱氧元素过多烧损，焊缝金属氧化。

（3）因有油渗出，焊接的高温使得油汽化，导至焊缝有大量气孔产生。

（4）未能及时分辨温度套管的材质是蒙乃尔合金，焊条选择出现较大失误，J422焊条是以铁为主的碳钢焊条，焊接时从蒙乃尔合金中渗出少量的铜，铜与铁形成低熔点的共晶因而产生裂纹。这是最重要的一条影响因素。

（5）裂纹扩展至法兰颈部，必须将裂纹彻底磨掉，并裂纹前端钻止裂孔。4 制定合理的施工方案

（1）直接补焊是要坚决否定的，它会促使裂纹的扩展，与油会起火，这在安全问题上是行不通的；此外，油污的汽化是无法避免的。因此，选择合理的焊接结构是最重要的一个难题。

（2）要因地制宜地根据现有的条件选用合适的焊接材料，并制定详尽可靠的施工方案，其中包括合理的焊接工艺。

（3）基于上述的问题：我们作了以下一套预焊前施工方案：

①在裂纹前端钻止裂孔。

②彻底磨掉裂纹及其它缺陷

③清理焊缝周围油污等污物。

5 制定合理的焊接工艺

5.1 焊缝补焊的焊接工艺简介如下

（1）蒙乃尔合金的焊接使用氩弧焊+手工电弧焊，具体工艺如下：

①焊丝选用Techalloy 418 为蒙乃尔合金焊丝。

②焊条牌号：纯镍焊条：Ni112（GB标准型号：ENi-0，AWS标准型号：ENi-1）。

③坡口形式为角焊缝，单面焊双面成形的单“V”形坡口。因为蒙乃尔合金的熔深较小，因此严格控制钝边为1～2mm，坡口角度为30度，间隙为1 mm。

④电源极性：直流反接。

⑤焊接参数： 采用小电流、短弧焊

⑥打底焊氩弧焊：焊丝直径Φ1.0焊接电流为90～100A，反面加纯铜垫板（带R槽）并通氩保护。氩气流量：焊枪保护12L/min，垫板通氩保护8L/min。；盖面焊手工焊：焊条直径Φ3.2用小电流（80A～90A）。

⑦焊接手法：左右轻轻摆动由下向上，这是为了加大熔深，使焊缝成形美观。

⑧焊后用着色试剂进行渗透探伤检查。

6 结果

焊接后使用一周，未发现裂纹和腐蚀穿孔现象，也未出现变形等强度不足等现象，这证明该施工方案是成功的。

7 结语

（1）工程施工前特别是焊接施工之前对现场情况的获取，验证与分析是极为重要的一个步骤；否则产生的后果很可能是非常不利的。只有对现场的情况了然于胸，才能制定出合理有效的施工方案和焊接工艺。

（2）焊缝前端钻止裂孔，必不可少。

（3）蒙乃尔合金的焊接在压力等级较低的情况下，使用纯镍焊条：Ni112（GB标准型号：ENi-0，AWS标准型号：ENi-1）。

（4）该施工方案和焊接工艺对今后的现场抢修具有一定的借鉴意义。

参考文献

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[2] 陈伯桂.金属焊接性基础[M].机械工业出版社，1983

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