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高温异种钢管道焊缝开裂原因分析及解决措施

文档作者：胡江平文档来源：中石化宁波工程有限公司		点击数：	更新时间： 2023年02月08日
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高温异种钢管道焊缝开裂原因分析及解决措施
胡江平
(中石化宁波工程有限公司，浙江宁波315103)
摘要：石化装置中，异种钢连接常见。在高温工况下，异种钢管道焊接焊缝质量要求高，管道强度及管道应力
应满足高温工况条件．控制不好焊缝处易发生开裂。结合高温异种钢管道焊缝开裂的实际案例，分析开裂原因，
并提出处理方案，即高温工况下，异种钢通过法兰连接，但应核算异种钢法兰密封面的膨胀量。
关键词：高温管道异种钢焊接开裂
在石油化工管道的设计过程中高温工况、异
种钢焊接等情况越来越多．由于石油化工装置的
工况复杂．异种钢焊接设计带来新的问题也逐渐
增多。例如某装置上应用耐高温材料奥氏体不锈
钢TP304H．此种材料具有热裂纹敏感性．由于其
热导率小、线膨胀系数大。在焊接局部加热和冷却
条件下．焊接接头部位的高温停留时间长．焊缝及
热影响区在高温状态承受较高的拉伸应力与拉伸
应变，容易产生热裂纹⋯。异种钢焊接。如合金钢和
不锈钢之间的异种钢焊接．需要注意碳的迁移和
合金元素的稀释．还要注意预热、层间温度、焊后
热处理规范的合理选择等[2]．焊接质量不好导致焊
缝在实际工况应用中出现问题时有发生。高温异
种钢管道焊接质量是否满足要求与实际工况的温
度、焊接的材料、焊接的方法、焊后热处理以及焊
接管道的应力水平等因素都有关系．任何一个环
节考虑不周全都有可能引起潜在的问题。在实际
工程项目中．应尽量避免异种钢焊接，尤其是在特
别高温的工况。
下面选取实际装置中发生的高温异种钢管道
焊缝开裂事例作为案例．具体分析其产生的原因
及解决措施．供管道材料设计人员参考。
1背景资料介绍
某化工装置反应器出口管线焊缝开裂．介质
为烃类，设计温度为650℃，设计压力为0．4MPa，
口径为DN750mln，壁厚为25 mm。现场情况如图1
所示。
图1 反应器出121管线现场开裂情况
经核查。开裂焊缝为一个整体管件中的焊缝，
管件由两段异种钢材料焊接而成，上段(I段)管
道材质为ASTM A387 Gr．11．焊接ASTM A182
F11法兰：下段(Ⅱ段)管道材质为ASTM A240 Gr．
310S：开裂处在上段与下段的焊缝处，即ASTM
A387 Gr．1 1与ASTM A240 Gr．310S的焊接位置，
如图2所示、
图2反应器出口管线焊缝开裂
开裂处的两段管子管壁厚度相同。焊缝平整
光滑，内部和外部经过打磨，并清除所有的熔渣。
焊条为高合金材料．预热和焊后热处理按照ASME
收稿13期：2017一01—20：收到修改稿日期：2017—02—27。
作者简介：胡江平，男，1983年9月出生，硕士研究生学历，工
程师。2009年毕业于西安交通大学材料科学与工程专业，现在中石
化宁波工程有限公司工艺安装室从事管道材料设计工作。联系电
话：0574—87974741；E—mail：hujp．snec@sinopec．corn。

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