摘 要：大型塔器现场组焊的施工质量控制，对以后的定期检验产生很大的影响。笔者根据多年来现场组焊的大直径设备定期检验发现的问题进行分析，为进一步提高现场组焊的大型设备质量控制有一定的借鉴意义，也为以后此类设备的定期检验提供宝贵经验。

关键词：塔器;现场组焊;定期检验;裂纹;应力

0 引言

塔器属于压力容器，其外形普遍具有壁薄、长径大（高度和直径之比）、内部构件多、吨位大，整体无法运输，需要经过制造厂制造和现场组焊相结合的方法完成设备的制造安装。某烯烃公司分离车间烯烃转化装置2台丁烯分馏塔，设备位号T-13601/T-13602，设备规格Φ4100× 56800×20/50，主体材质Q345R，设计压力0.8MPa，设计温度35/45℃，介质正丁烷、顺-2-丁烯、反-2-丁烯。2台塔器上下封头环缝B1、B3和中间段筒体环缝B2均为现场组焊，设备宏观结构见图1，2017年11月投入使用，2020年5月进行首次定期检验，发现上下封头环缝存在大批量裂纹，共计200余处。

1 现场组焊丁烯分馏塔定期检验概述

实施定期检验之前，笔者详细审查了丁烯分离塔的相关资料，根据该塔器的使用情况、损伤模式及失效模式，依据TSG21-2016《固定式压力容器安全技术监察规程》制定了有针对性的定期检验方案，从而保证2台丁烯分离塔检验质量的控制。

现场2台丁烯分离塔，打开了所有人孔M1～M8，笔者进入所有人孔对该设备内表面进行宏观检验，壁厚测定，主体对接焊缝A1～A5、B1～B3内表面进行荧光湿磁粉检测和脉冲反射法超声波检测，人孔M1～M8以及接管J1～J6与壳体连接的内表面角焊缝进行荧光湿磁粉检测，对安全附件及仪表进行了检验。针对该设备是现场组焊，直径较大，受到诸多因素影响，施工质量存在不足，尤其是筒体和封头椭圆度相差较大时，强行组对，造成该处环焊缝存在很大的应力集中，因此，重点对上下封头拼接焊缝、封头与筒体连接环缝的卡具点部位进行内部荧光湿磁粉检测。

宏观检验发现筒体纵缝存在深度1.0mm的咬边，上下封头环缝两侧有组焊安装时遗留下的机械损伤，塔器内表面未发现腐蚀，壁厚测定未发现减薄，内表面焊接接头荧光湿磁粉检测，发现2台丁烯分离塔上下封头与筒体连接的环缝存在大批量长度不一的裂纹，多达200余处。针对发现的裂纹，笔者对该设备其余对接焊缝进行了扩检，未发现裂纹。脉冲反射法超声波检测未发现超标埋藏缺陷。

2 定期检验中缺陷问题的分析

2.1 材质分析

本次检验的2台丁烯分离塔，主体材质均为Q345R，是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板，具有良好的综合力学性能和工艺性能。Q345R的含碳量较低，而含锰量较高，因此它的Mn/S比都能达到要求，具有良好的抗热裂性能，其焊接性能良好，不易产生裂纹。笔者对下封头环焊缝裂纹附近进行金相抽查检验，裂纹呈穿晶开裂，金相组织为铁素体+珠光体（见图2），该材质对本次裂纹的产生无直接影响。

2.2 现场组焊分析

该塔器纵缝和分段出厂的环缝在制造厂里组对焊接完成，本次定期检验中，磁粉检测未发现裂纹，只有现场组对焊接且没有经过热处理的环缝在磁粉检测中发现大量裂纹。通过分析，存在以下影响焊接接头质量的因素：

①现场组焊施工难度高，施工人员技术水平参差不齐，筒体和封头组对坡口间隙、椭圆度，错变量超标。焊工技术水平、焊接速度、线能量不同，焊接变形不同，焊接环境（风速、湿度、温度）的变化，都会影响焊接质量;②组对用的工卡具、加强圈等工装焊迹处，容易造成应力集中，易产生裂纹;③现场焊接设备、材料管理不到位，焊材烘干、保管、发放等制度执行不到位。

2.3 热处理分析

该分离塔技术要求中，仅对50mm厚的T3筒体和封头拼缝进行了焊后热处理，其余未进行焊后热处理，本次磁粉检测中，对筒体纵缝和热处理过的B2焊缝检测未发现裂纹，只有现场组焊的封头环缝发现大量裂纹。因此，判断热处理对现场组焊的大直径容器，尤其是组对形成很大约束力，产生焊接残余应力的焊缝，在“结构不连续”、“组织不连续”、“应力不连续”等三个不连续部位，极易产生裂纹。

3 現场组焊塔器质量控制的建议和定期检验的重点

3.1 进一步提高现场组焊大型设备质量控制的建议

①严格按照质量技术方案施工，从人、机、料、法、环五个方面精心组织，通过施工前的技术准备、施工中旁站监督和施工后严格检验质量，确保现场组焊设备的质量控制;②重点检查焊缝组对坡口间隙、错变量、棱角度、焊缝余高等是否满足技术要求和相应标准;③重视焊接接头表面无损检测，确保整个实施过程，坚决杜绝漏检、少检，检验过程和质量符合工艺文件和相应标准;④现场组焊的焊接接头，焊前预热，焊后进行局部热处理，降低焊接残余应力。

3.2 现场组焊塔器定期检验的重点

今后在现场组焊塔器的定期检验中，尤其是首次定期检验，除了正常的检验要求外，需重点对现场组焊的焊接接头、工卡具点，机械损伤等应力集中的部位，以及没有进行热处理的现场组焊焊接接头进行内部荧光湿磁粉检测，脉冲反射法超声波检测，为设备定期检验中安全状况等级的评定提供有力的依据。

4 结束语

针对本次2台丁烯分离塔定期检验中发现的问题，再结合多年来现场组焊的大直径设备定期检验的经验，为现场组焊压力容器的施工质量控制提出了合理中肯的建议，也为在役塔器定期检验的环节，提出了重点检验部位和检测方法，从而提高现场组焊设备安全状况的可靠性。

参考文献：

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[2]杨伟.塔器设备现场组焊的施工质量控制[J].当代化工， 2017（7）：1433-1436.

[3]张艳军，王文海.大型塔器现场组对焊缝热处理技术[J].石油化工设备，2013（06）：67-70.

[4]张楠，康丽霞.浅谈丙烷制氢装置核心设备-产品分离塔的定期检验策略[J].山东化工，2018，47（011）：125-128+131.

作者简介：

顾文喜（1987- ），男，汉族，甘肃张掖人，工程师，压力容器检验师，研究方向：压力容器压力管道的检验。