樊繼春

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院三明分院，福建 漳州 365000）

1 序言

某化工企業(yè)吸收塔于2002年6月建成投用。該塔高48.4m，塔體材料，操作壓力2.9MPa。塔體分成兩段，下段直徑2800mm，壁厚30mm，上段直徑1800mm，壁厚22mm，上段有13個(gè)筒節(jié)。

2012年停產(chǎn)大修，在對(duì)該塔進(jìn)行全面檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該塔最高處的7個(gè)筒節(jié)內(nèi)壁有大量形狀不規(guī)則的坑狀腐蝕，局部腐蝕特別嚴(yán)重有20多處，最長(zhǎng)連續(xù)腐蝕區(qū)120mm×50mm，腐蝕坑深度最大有7mm。該企業(yè)決定大修期間對(duì)吸收塔進(jìn)行改造，更換這7個(gè)筒節(jié)及上封頭，重新制作一塔段與原塔體組對(duì)焊接，更換的塔段材料采用不銹鋼材料。塔段組對(duì)詳見(jiàn)示意圖。

福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院三明分院對(duì)該塔段的安裝改造進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)。該塔的改造監(jiān)檢有以下三個(gè)特點(diǎn)：一是停產(chǎn)大修期間，臨時(shí)決定更換腐蝕嚴(yán)重的塔節(jié)，制造安裝時(shí)間非常緊，必須加班加點(diǎn)趕工才能按時(shí)完成，容易出現(xiàn)差錯(cuò)。二是由一家壓力容器制造廠設(shè)計(jì)制造由這7個(gè)筒節(jié)及上封頭組成的塔段，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，再由另一家安裝公司完成組對(duì)焊接和耐壓試驗(yàn)。三是更換的塔段位于吸收塔的最高處，在吊裝組對(duì)焊接后，如果塔段的制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量存在超標(biāo)缺陷，將難以整改，可能影響設(shè)備的正常使用，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的安全隱患。

2 改造監(jiān)檢應(yīng)重視的幾個(gè)問(wèn)題

2.1 重視對(duì)制造資料的審查

2.1.1 審查設(shè)計(jì)文件

雖然塔段只是半成品，也應(yīng)按現(xiàn)行壓力容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。應(yīng)有設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)總圖上應(yīng)加蓋壓力容器設(shè)計(jì)許可證印章，設(shè)計(jì)、校核、審核簽字手續(xù)完整。

2.1.2 審查出廠資料

塔段制造完成運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，制造單位應(yīng)提供塔段制造合格證，塔段質(zhì)量證明書，包括主要受壓元件材質(zhì)和復(fù)驗(yàn)數(shù)據(jù)、無(wú)損檢測(cè)報(bào)告、外觀和幾何尺寸檢查報(bào)告、塔段制造監(jiān)督檢驗(yàn)證書。雖然塔段不是完整的一臺(tái)壓力容器產(chǎn)品，但它是吸收塔重要組成部分，制造單位也應(yīng)按照《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定提供這些資料。

2.1.3 材料交貨狀態(tài)應(yīng)為固溶熱處理

因?yàn)閵W氏體不銹鋼板在軋制過(guò)程中，組織內(nèi)部會(huì)有碳化鉻析出，引發(fā)晶間腐蝕。晶間腐蝕是形成腐蝕裂紋并導(dǎo)致泄漏的最主要原因。經(jīng)過(guò)固溶熱處理，使沉積在晶界上的碳化鉻重新溶解到奧氏體組織中去，可以達(dá)到提高抗晶間腐蝕的能力。所以GB150.2－2011《壓力容器》明確規(guī)定，奧氏體型（S3××××）鋼板以固溶熱處理狀態(tài)交貨[1]。

監(jiān)檢人員應(yīng)核查筒體和封頭的材料質(zhì)量證明書是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。如果設(shè)計(jì)文件有規(guī)定對(duì)奧氏體型不銹鋼材料制造的容器進(jìn)行焊后熱處理，以及對(duì)封頭成形后進(jìn)行固溶處理，還應(yīng)審查熱處理報(bào)告。

2.2 重視對(duì)安裝資料的審查

2.2.1 對(duì)安裝單位安裝資質(zhì)的審查要嚴(yán)格

目前工程建設(shè)領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)很激烈，有資質(zhì)的承包企業(yè)低價(jià)中標(biāo)，再分包或轉(zhuǎn)包給無(wú)資質(zhì)單位施工的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，應(yīng)要求安裝施工單位提供壓力容器安裝改造維修許可資格證書原件，證書中安裝單位名稱應(yīng)與《特種設(shè)備安裝改造維修告知單》和安裝合同中安裝單位名稱一致。

吸收塔為Ⅱ類壓力容器，按《壓力容器安裝改造維修許可規(guī)則》TSG R3001-2006的規(guī)定，該塔改造單位應(yīng)具有1級(jí)壓力容器安裝改造維修許可資格，或具有D2類壓力容器制造許可資格才能實(shí)施改造。

2.2.2 重視對(duì)施工方案的審查

2.2.2.1 檢查焊工資格

因組對(duì)環(huán)焊縫一側(cè)材料為不銹鋼，另一側(cè)材料為低合金鋼，屬異種鋼焊接。焊接位置為橫焊，焊件厚度22mm。按TSG Z6002－2010《特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則》，為了能適用焊件焊縫金屬厚度，參加施焊的焊條電弧焊焊工應(yīng)具有SMAW－FeⅣ－2G－12－Fef4考試合格項(xiàng)目[2]。

2.2.2.2 檢查施焊工藝

焊接方法采用焊條電弧焊。根據(jù)焊件材料種類、性能要求、化學(xué)成分和工作條件來(lái)選擇合適的焊材。組對(duì)焊縫為異種鋼焊接，耐腐蝕要求一般，可選用普通奧氏體不銹鋼焊條E309-16（牌號(hào)為A302）。組對(duì)坡口采用不對(duì)稱的X型坡口，焊前將坡口清理干凈，坡口兩側(cè)各100mm范圍內(nèi)涂上白堊粉，防止鋼材表面金屬飛濺物。

為保證焊接質(zhì)量，合理安排焊接次序。先施焊內(nèi)表面，填充焊縫內(nèi)表面與母材平齊。用電弧氣刨?gòu)耐獗砻媲甯?，再用角向磨光機(jī)打磨坡口，徹底清除熔渣，消除熱影響區(qū)對(duì)焊接接頭耐腐蝕性的影響，坡口邊緣及根部露出金屬光澤，然后再施焊焊縫外表面。為減少焊接應(yīng)力，施焊時(shí)分多層焊接，在焊接工藝評(píng)定所確認(rèn)的范圍內(nèi)，采用較小的焊接電流，較大的焊接速度，避免焊接接頭過(guò)熱。施焊時(shí)同時(shí)采取防風(fēng)措施。

2.2.2.3 檢查引用的焊接工藝評(píng)定項(xiàng)目

檢查焊接工藝中引用的焊接工藝評(píng)定報(bào)告。組對(duì)焊縫兩側(cè)的母材為異種鋼，按NB/T 4714-2011《承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定》，屬Fe-1類母材，屬Fe-8類母材，應(yīng)按這兩類母材相焊進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。筒體壁厚為22mm，即焊件厚度為22mm，為了能適用于焊件母材厚度的有效范圍，焊接工藝評(píng)定報(bào)告中的試件母材厚度T應(yīng)大于10mm。因焊接位置的改變是次要因素，所以如果改造單位提供的焊接工藝評(píng)定報(bào)告的焊接位置不是橫焊，就不需重新評(píng)定，但需重新編制焊接工藝規(guī)程[3]。

2.3 吊裝前重視對(duì)更換塔段制造質(zhì)量的檢查

2.3.1 檢查與塔壁連接的墊板材料是否與塔壁的材料相同

塔段在吊裝前塔內(nèi)壁焊接用于安裝塔盤的支撐圈和支撐耳板，塔體外壁現(xiàn)場(chǎng)焊接平臺(tái)和爬梯，上封頭現(xiàn)場(chǎng)焊接用于裝卸填料用的塔頂?shù)踔Ｋ兄稳投宓牟牧蠎?yīng)與塔壁材料相同，平臺(tái)、爬梯和塔頂?shù)踔c塔體連接應(yīng)有墊板過(guò)渡，墊板材料為不銹鋼，不應(yīng)采用碳鋼材料，避免角焊縫滲碳，引起局部腐蝕。

2.3.2 檢查筒節(jié)和封頭材料標(biāo)記并進(jìn)行壁厚測(cè)定

因制造時(shí)間緊，有可能發(fā)生材料牌號(hào)和厚度差錯(cuò)，造成混用和誤用。吊裝前檢查筒節(jié)和封頭上材料標(biāo)記是否與質(zhì)證書一致，檢測(cè)更換塔段各個(gè)筒節(jié)和封頭壁厚值是否符合設(shè)計(jì)要求，并做好記錄。塔段的幾何尺寸、焊縫質(zhì)量、接管方位由制造單位負(fù)責(zé)，但監(jiān)檢人員有必要在吊裝前對(duì)一些重要項(xiàng)目進(jìn)行抽查復(fù)核。

2.3.3 檢查塔段是否進(jìn)行酸洗、鈍化

為了消除奧氏體不銹鋼制容器表面形成的油污、擦傷、鐵銹及金屬飛濺等污物，使其表面清潔、光亮、均勻，改善工件的外觀質(zhì)量，提高產(chǎn)品的耐腐蝕性能，因此，對(duì)有抗腐蝕要求的奧氏體不銹鋼制容器表面應(yīng)進(jìn)行酸洗、鈍化處理。焊縫及熱影響區(qū)的酸洗鈍化起生成牢固保護(hù)膜防止腐蝕的作用，如果酸洗鈍化不足或有缺損，應(yīng)補(bǔ)做。

2.4 重視組對(duì)直線度的檢查

更換的塔段與吸收塔吊裝組對(duì)時(shí)，如果直線度超標(biāo)將造成塔體傾斜，塔內(nèi)液體分布器就無(wú)法安裝水平，投用后會(huì)造成液體沿塔壁的不均勻流動(dòng)，可能引起沖刷腐蝕，所以應(yīng)嚴(yán)格控制組對(duì)的直線度。組對(duì)時(shí)在地面上架設(shè)兩臺(tái)經(jīng)緯儀，測(cè)量組對(duì)直線度，兩經(jīng)緯儀相互成90°，在兩個(gè)方向同時(shí)觀測(cè)。按JB/T4710-2005《鋼制塔式容器》的規(guī)定，任意3000mm長(zhǎng)度筒體直線度偏差≤3mm，同時(shí)筒體總長(zhǎng)度＞15000mm時(shí)，筒體直線度總偏差≤0.5L/1000+8。垂直度符合要求后，才能將更換塔段組對(duì)點(diǎn)焊固定。

2.5 重視對(duì)耐壓試驗(yàn)過(guò)程的監(jiān)督

（1）耐壓試驗(yàn)前的準(zhǔn)備。試壓液體用潔凈水，試壓前先取水樣化驗(yàn)，試壓用水氯離子含量不應(yīng)超過(guò)25mg/L，應(yīng)審查氯離子含量分析化驗(yàn)報(bào)告。

（2）耐壓試驗(yàn)時(shí)采用兩個(gè)量程相同并且經(jīng)過(guò)檢定合格的壓力表，在塔頂便于觀察的部位安裝一只壓力表，在試壓泵出水口與設(shè)備進(jìn)水口之間安裝一只壓力表。

（3）根據(jù)TSG R7001-2004《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》[4]，在用容器的耐壓試驗(yàn)壓力為本次檢驗(yàn)核定的工作壓力的1.25倍。耐壓試驗(yàn)前，應(yīng)當(dāng)對(duì)壓力容器進(jìn)行應(yīng)力校核，其環(huán)向薄膜應(yīng)力值在液壓試驗(yàn)時(shí)，不得超過(guò)試驗(yàn)溫度下材料屈服點(diǎn)的90%與焊接接頭系數(shù)的乘積。校核應(yīng)力時(shí)，所取的壁厚為實(shí)測(cè)壁厚最小值扣除腐蝕量。

2012年全面檢驗(yàn)時(shí)，用超聲波測(cè)厚儀檢測(cè)塔體每個(gè)筒節(jié)、封頭、接管和變徑段的壁厚，與上一次全面檢驗(yàn)的測(cè)厚值比較，確定平均年腐蝕速率，據(jù)此計(jì)算出到下次全面檢驗(yàn)時(shí)筒體、封頭、接管和變徑段所需的有效厚度，再根據(jù)圓筒的計(jì)算應(yīng)力公式，算出耐壓試驗(yàn)時(shí)筒體的環(huán)向應(yīng)力，再進(jìn)行應(yīng)力校核。

（4）試壓合格后對(duì)組對(duì)焊縫內(nèi)外表面進(jìn)行酸洗鈍化。

3 結(jié)束語(yǔ)

吸收塔是合成氨生產(chǎn)企業(yè)重要的大型塔類設(shè)備，其更換塔段的改造監(jiān)督檢驗(yàn)與其它容器的改造監(jiān)督檢驗(yàn)相比有特殊之處。監(jiān)檢工作不能只偏重于對(duì)組對(duì)環(huán)焊縫焊接質(zhì)量和耐壓試驗(yàn)的監(jiān)督，而應(yīng)重視對(duì)制造資料和安裝資料的審查，重視在組對(duì)焊接前對(duì)更換塔段制造質(zhì)量的檢查，重視對(duì)組對(duì)垂直度及耐壓試驗(yàn)壓力的把關(guān)。監(jiān)督檢驗(yàn)人員要根據(jù)塔器的特點(diǎn)開(kāi)展監(jiān)督檢驗(yàn)工作，從更換塔段的設(shè)計(jì)開(kāi)始提前介入監(jiān)檢，安裝過(guò)程中監(jiān)檢人員在主要見(jiàn)證點(diǎn)及時(shí)到位監(jiān)督檢查，確保吸收塔的改造監(jiān)檢質(zhì)量。

[1] 全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) GB150.2-2011，壓力容器[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2] 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 TSG Z6002-2010，特種設(shè)備焊接操作人員考核細(xì)則[S]．北京：新華出版社，2010.

[3] 全國(guó)鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì) NB/T 47014-2011，承壓設(shè)備焊接工藝評(píng)定[S]．北京：新華出版社，2011.

[4] 中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院 TSG R7001-2004，壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則[S]．北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2004.