劉博強 蔡偉 范林云 邵青
1 .中國石油西南油氣田川東北作業分公司 四川 成都 610021
2. 上海蘇爾壽工程機械制造有限公司 上海 201306
高含硫天然氣田具有高產、高壓、高酸性的特點,因為高含H2S、CO2以及CL-及有機硫的存在,導致天然氣凈化裝置面臨十分嚴峻和復雜的腐蝕環境。從2017年大修開始,再生塔收集塔盤以下部位受胺液、酸氣以及高溫影響,多處出現大面積腐蝕減薄,主要集中在半貧液進口段,并伴有深度不同的點蝕。經過每年大修檢查,腐蝕區域有明顯擴大趨勢,腐蝕深度也在增加。以下圖1、圖2為C-070603-2在2018年大修和2020年大修時繪制的腐蝕區域圖。
圖1 2018年腐蝕圖
圖2 2020年腐蝕圖
2020年大修期間測的最小厚度值及計算腐蝕速率如表1所示,屬于嚴重腐蝕。
表1 腐蝕速率表
腐蝕分析認為是半貧液所攜帶的H2S和CO2在沿著碳鋼塔壁流動的過程中造成的接觸性的局部腐蝕。2020年大修后,使用的某溶液更易吸收CO2的特性,預計會加劇塔內壁CO2腐蝕。因此決定對C-070603-3/2內壁實施不銹鋼堆焊,使其具有更好的抗腐蝕性能,提升設備的可靠性。
施工之前,對施工單位的機具及材料進行了檢查,確認滿足施工作業條件;并組織相關作業焊工進行入場考試,核實查驗焊工資質證書,確保作業人員符合要求。
堆焊區域:收集塔盤以下3000mm以內塔內壁,A1E和A1F人孔內壁,N6A和N6B接管內壁進行堆焊。具體工序如下:
對收集器以下至下封頭環縫塔內壁,以及DN≥200的人孔及接管內壁,施工前先經過消氫處理,消氫溫度350℃保溫2小時。如圖3、4所示。
圖3 消氫熱處理升溫曲線
圖4 熱處理實際曲線
砂輪機打磨去除收集塔盤以下3000mm以內所有爬梯組件,并將殘余焊縫打磨干凈。
堆焊區域內塔壁表面清理(包括人孔、接管),去除表面氧化層及其他雜物,100% MT檢測后標記腐蝕位置。用砂輪機打磨或等離子氣刨去除腐蝕缺陷,如圖5所示,缺陷清除完畢100%目視檢查,目視檢查合格后100% MT復檢確保腐蝕缺陷全部去除。用UTG定點測厚,確認當前壁厚。
圖5 腐蝕區域打磨
塔璧上腐蝕去除后超過1mm的凹坑,打磨清理去除表面的油污和氧化層,使用GMAW-P或GTAW對凹坑進行手工修補,焊絲為ER50-6。補焊后將多余的厚度打磨去除與周圍母材平齊,100% MT檢測確保表面無缺陷。
將自動堆焊區域6等分,由3臺自動焊機分段施焊,盡量減少焊接變形。自動堆焊前打磨清理去除塔壁表面的油污和氧化層,根據堆焊工藝布置定位點焊相應的自動焊機軌道(如圖6),在塔壁上采用S317L焊絲(圖7)按工藝規程要求的參數進行自動堆焊(圖8),堆焊時控制層間溫度≤150℃,焊接電流控制在120~160A。
圖7 焊絲
圖8 自動焊接
內壁堆焊結束,對新的316L爬梯進行PMI復檢并定位點焊,按工藝規程要求的參數使用半自動GMAW-P焊接爬梯與塔壁角焊縫,焊絲為S317L,見圖9。同時按工藝規程要求的參數使用半自動GMAW-P對人孔和接管進行手工堆焊,見圖10,焊絲為S317L。
圖9 爬梯復檢及焊接
圖10 堆焊接管
堆焊層表面100%目視檢查,對于外觀缺陷,使用GTAW手工修復,焊絲為S317L。修復完成,打磨焊縫余高與周圍堆焊層平齊。
堆焊完畢清理堆焊層表面,以滿足無損檢測要求。對堆焊質量進行驗收,堆焊層無損檢測:100% PT檢測(NB/T 47013.5 Ⅰ級),如圖10,UTG測厚(堆焊層厚度≥3mm),實測壁厚均在24mm以上,PMI檢測(主要合金元素:Cr 13%~18%,Ni 10%~14%,Mo 2%~3%),鐵素體檢測(鐵素體含量4%~12%)。
以上步驟在執行過程中發現了一些問題,主要集中在自動堆焊這一步。在自動堆焊過程中,如果軌道安裝沒有合理規劃,將會導致自動焊接區域分散,并且區域接頭環焊縫和縱焊縫較多,另外如果開始時焊接電流的不穩定也會導致了部分焊道成型不好,焊道與焊道之間存在未熔合,無形中會增加了大量的后期修補工作。第二列再生塔為了避免這一狀況,在軌道安裝之前,先要求安裝人員測量好整個焊接區域高度,計算好分幾層堆焊,將軌道架設為同一高度,自動焊機上下行程裝置調整好起始高度,焊機向上行程控制好每次的位移量,確保焊接區域整體成型,焊縫與焊縫之間融合率達到50%,起始焊接電流先從小數值開始,避免焊肉堆積過多,以上措施確保了二列再生塔后期手工修補工作量大大降低,焊縫成型更美觀??s短了工期,為開廠復產贏得了寶貴的時間。
本次大修二列、三列再生塔總修復面積約80平方米,使用CladFuseTM自動堆焊技術,可以將堆焊熔深控制在0.3-0.5mm,在保證了塔壁母材與堆焊層結合強度的同時,很好的控制稀釋率,確保堆焊層的耐蝕性能,有效的控制變形和應力,預計后期生產過程中腐蝕速率會大幅下降,提升設備的可靠性。