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1、石油化工工程质量监督案例2016年 3 月前 言1 石油化工建设工程涉及的专业广泛，使用的材料、设备种类繁多，其生产装臵大多处于高温高压、易燃易爆、有毒有害的苛刻条件下，工程技术复杂，建设难度大。抓好工程质量是中国石化长期重视的一项工作。前事不忘，后事之师。在石油化工工程质量监督案例中，不仅可以为工程技术人员在今后处理相似问题时提供参考，更重要的是可以给我们工程建设人员以提醒，防止此类事件的再次发生，达到避免或减少这些质量问题( 事故)和安全隐患发生频率的目的。1. 1Cr5Mo钢管道焊接质量问题【背景】某炼油工程，监督工程师在延迟焦化装臵发现：施工单位没有按工艺管线监督计划2 中的开工条件确
2、认这一停监点的要求进行报监，就开始工艺配管的施工，正在施工的工艺配管的材质为 1Cr5Mo。通过监督工程师进一步检查，又发现如下问题： 管端焊接坡口修磨后未进行100%渗透检查，就直接进行焊接施工。 部分焊工在焊接施工过程中，未按施工方案要求对焊口两端进行封堵，造成管段内有“过堂风”流动。 焊工焊接时未按要求采取焊前预热措施就进行焊接，且焊后消氢处理不及时。 焊口进行预热时， 多个焊口加热用一个测温点进行温度控制，以完成热处理的个别焊口表面没有发现加热氧化的痕迹； 焊接工艺指导书没有发放到焊工，方案交底未落实， 焊工在焊接施工中没有执行焊接工艺。（6）部分施工队伍是通过劳务分包合同，进行分包施
3、工，而施工单位因疏于管理，形成了“以包代管”的局面。【评析】在本案例中，施工单位没有进行停监点的申报就开展下一工序的施工，其不仅严重违反了国家关于基本建设的法律法规，而且也违背了自然规律。施工单位除了未履行停监点的报验义务外，其自身的质量管理也存在重大的缺陷，首先，其技术管理人员没有将有关技术要求向现场操作人员进行交底；其次，未能有效地将分包队伍的管理纳入到其自身的质量保证体系当中，从而引起对分包队伍的管理流于形式；第三，其内部的工序管理也存在失控现象。本案例中，尽管没有提到监理单位和EPC 总承包单位，但就铬钼钢的焊接而言，他们除应当将焊接前的条件确认作为停止点检查外，还应将热处理的过程和热
4、处理的温度测量作为其检查控制的重点工作内容。总而言之，上述问题主要是行为质量问题，表现在劳务分包单位和发包的施工单位内部质量管理体系没有建立健全，导致施工过程中质量管理体系运行失控。【处臵】监督工程师采取了以下处理措施： 及时与业主沟通，下达暂时停工令，要求施工单位对质量管理体系出现的问题进行原因分析，定出合适的整改措施；要求相关监理机构加强现场管理，确保质量管理体系的运行始终处于受控状态。 在严格执行施工工艺和加强过程管理的同时，采取相应的检测手段，对已成线的管道焊接质量进行必要的、合理的检查，根据检查结果，定出合适的解决方案，并予以认3 真执行。2. 不锈复合钢管焊接问题【背景】某大炼油厂
5、的常减压装臵转油线，其材质为不锈复合钢管（20+0Cr18Ni9）,直径为400-1200 ，厚度为（ 12+3）。监督工程师在现场巡检时发现： 施工单位焊接施工时采用外坡口， 接头型式如图 056-1所示，焊接顺序如图056-2 所示。焊接材料选用：第一层钨极氩弧焊TIG 打底，焊丝为0Cr20Ni10；第二、第三层为过渡层，手工电弧焊，焊条E309；第四层至顶层，手工电弧焊，焊条 E4315。进一步检查经监理审批的焊接施工方案，发现不符合 石油化工不锈复合钢焊接规程SH/T3527-1999 第 6.3.1 条的规定：“焊接宜先焊基层，后焊过渡层和复层，且焊接基层时不得将基层金属沉积在复层
6、上。但条件受到限制时，也可先焊复层，再焊过渡层和基层，在这种情况下，基层的焊接应选用与过渡层焊接相同的焊接材料”。本案例中，即第四层至顶层的焊条选用错误。【评析】石油化工不锈复合钢焊接规程SH/T3527-1999 第 6.3.1 条的规定：“焊接宜先焊基层，后焊过渡层和复层” ，主要考虑到如果先焊过渡层和复层后焊接基层，在焊接基层时会对复层的金属重复加热，使复层抗腐蚀能力下降。也就是说，复层金属经过敏化温度加热后，抗晶间腐蚀的能力将下降。因此在焊接复合材料时，应该尽可能地先焊接基层，后焊接复层。如本案例中，管直径大于900 时，应优先采用上述焊接工艺。当然焊接坡口4 的形式可以选择内侧或外侧
7、坡口，管道焊接时经常选用外侧坡口，如图056-3 所示；容器焊接时经常选用内侧坡口，如图056-3 所示。管道直径足够大时，内部焊接难度不大时也可以选用内侧坡口。总之在把握基层、过渡层、复层的焊接顺序后，焊接坡口可以根据施工的难易程度进行选择。 在管道施工时， 由于空间的限制， 先焊接基层无法实施， 故 SH/T3527-1999第 6.3.1条的规定： “当条件受到限制时，也可先焊复层，再焊过渡层和基层，在这种情况下，基层的焊接应选用与过渡层焊接相同的焊接材料”。 当然这样的焊接顺序对于复层的抗腐蚀性能不利，如果复层对于抗腐蚀性能要求很高，设计应重新考虑选择管道材料。 复层焊接材料的选用：
8、选用与复层相同的焊接材料理论上是可行并合适的，但从实践来看，在管道安装现场，这样做控制难度比较大。在现场管道组对时，由于管子的直径偏差及管子的不圆度，管道组对特别是管子和管件组对存在错口是难以避免的，由于复层厚度只有 3 ，这样复层焊道（第一层焊道）容易超出复层达到基层和复层的交界处，在交界处形成复杂组织。综合来看，采用图056-1 的焊接坡口，焊接时宜全部采用焊接过渡层的焊接材料 E309。【处臵】监督工程师书面要求施工单位立即停止复合管焊接施工，重新编制焊接工艺，并报监理审批。最终，采取的施工措施及焊接方案为： 将已经焊接完成的复合管焊接 （共 23 道焊口 )切除，按照重新编制的焊接工艺
9、施焊。 重新编制的焊接工艺： 当管子直径大于等于900时，先焊外侧基层焊缝，考虑焊接操作条件，开外侧坡口，如图 056-3 所示，第一层焊缝采用TIG 焊，焊丝采用 TIG-J50，其余采用手工电弧焊，5 焊条采用 E4315 ；内侧砂轮清根（由于外侧焊缝第一层采用了TIG焊，清根容易实施），焊接过渡层两层，并超过复层与基层结合部，最后焊接复层。 但管直径小于 900时，采用图 056-1 的焊接坡口， 焊接时全部采用焊接过渡层的焊条 E309。3. 承插法兰焊口泄漏【背景】某千万吨炼油工程双脱装臵开车过程中，4 道 Dg50 的承插法兰焊口（材质为20#钢）发生泄漏，焊口为一次阀后的仪表管线
10、，由仪表施工单位的同一名焊工焊接，焊接方法为钨级氩弧焊，焊接一遍成型。【评析】从现场开裂的焊缝实物看： 焊缝的有效厚度明显不够， 这也是采用钨级氩弧焊易出现的问题。由于钨级氩弧焊的操作性好，焊缝有效厚度小时也能够成型较好，但采用手工电弧焊时，焊缝厚度小时无法成型。另外焊缝只焊接一遍也不符合相关施工规范要求。 法兰与管子组对时存在问题。管子与法兰之间未按照GB20801 规定留间隙，如图057-1 所示。因此可以认为承插焊缝开裂是由于焊缝有效厚度严重不足，组队时法兰与管子未留间隙而致使应力较大，而引起强度开裂。承插焊口组对时，间隙必须保证满足要求，承插焊法兰应按照图057-1规定进行组对，其他承
11、插焊焊接接头按照图057-2 进行组对；焊接过程中控制角焊缝必须按标准要求焊接至少两层，重视角焊缝外观质量检查。6 【处臵】从本案例来看，焊缝开列属于施工质量问题：组对时法兰与管子未留间隙，焊缝只焊接一遍不符合施工规范要求，焊缝外观检查不认真或没有进行，焊缝有效厚度不足没有被发现。因此采取以下处臵措施； 承插焊法兰全部更换为对接焊法兰。 对所有碳钢管道承插焊口的外观质量进行100%检查，检查结果进行记录，责任到人，对于焊角高度不足或只焊一遍的焊口进行补焊；补焊时采用E4315焊条手工电弧焊焊接。4. 碳钢阀门的验收及试验问题【背景】某百万吨乙烯工程电站锅炉，本体阀门按合同约定应由锅炉厂供货，监
12、督工程师在检查时，发现阀门的验收、试验、组对焊接存在以下问题： 已通过外观验收的阀门，仍存在较多的问题：设计公称压力PN25 的阀门，阀体与阀门铭牌上的公称压力标识不一致，阀体上为PN32，铭牌上为 PN25；截止阀阀体上未标注流向； DN20 以下的小口径阀门进出口不同芯。 小口径阀门试压时，进出口采用锥形铁块塞压密封，其中，锅炉厂供货的PN25、DN50 碳钢焊接阀，在未达到试验压力时，阀门进出口就出现了变形开裂。 预制阀组时，有4 只 PN25、DN50 碳钢焊接阀（锅炉厂供货）的电焊焊点和阀体剥离，这一情况引起了监督工程师重视，进一步对阀体进行了硬度检测和材质光谱分析，7 其硬度值达到
13、HB300350，碳含量达 0.7%1.0%。到监督工程师检查时，这种阀门已有部分交付现场安装。【评析】针对所出现的问题，监督工程师从以下几个方面进行原因分析： 材料验收：我国现行工程建设法律法规、 标准规范均有明确规定， 用于工程的材料、设备进场时应进行检查验收。建设单位虽组织了阀门验收，但主要是核对数量，质量验收流于形式，以至于小阀门明显的外观缺陷都未检查到，也反映锅炉厂未对该阀门进行认真检验。 阀门试验：阀门试压时进出口一般采用材质较软的平垫片密封。本案例中，使用锥形铁块塞压阀门进出口进行密封，试压时实际上给阀门进出口处附加了一张力，导致阀进出口处超压、变形损伤和开裂，损坏了阀门。 阀体
14、材料：阀上焊点与阀体剥离、进出口试压出现变形开裂的现象表明，锅炉厂供货的 PN25、DN50 碳钢焊接阀的阀体材料塑性不好，初步判断材质可能存在问题，进一步的硬度检测和材质光谱分析证实了监督工程师的判断是正确的。【处臵】发现上述问题以后，监督工程师要求： 建设单位、施工单位和监理单位要严格材料验收程序，防止不合格材料用于工程。 改变焊接阀门试验时的密封方法，必须采用软材料平垫片。 锅炉厂供货的 PN25、DN50 碳钢焊接阀停止使用，已安装的阀门全部拆回。 对其他材料建议增大抽查力度。5. 不锈钢管线焊接质量问题【背景】某气化装臵气化炉合成气出口不锈钢管线规格为DN800 20 ，设计压力为2
15、.5MPa,设计温度为250，该管线采用双面焊接。监督工程师在现场巡监时发现：已安装的管线焊缝外观有咬边、表面气孔、表面夹渣等质量缺陷。进入管内检查发现内壁没有进行探伤的部分焊口存在未打磨、未焊透、焊缝外观质量差、内部焊缝漏焊等现象。监督工程师随即进行了全面、仔细的检查，还发现该管线存在以下问题： 无损检测单位对该管线的探伤检测未按焊缝长度的百分比进行检测，而是按焊口总8 数的百分比进行检测，故只抽测了四道焊口。 现场焊接的焊工资格未按规定进行报验，存在无证施焊的可能。 监理单位现场未参与探伤位臵的确定，而由检测单位人员直接与焊工确定检测位臵。【评析】原因分析： 对于咬边、 表面气孔和未焊透等
16、焊接质量缺陷，首先要了解焊接参数的选择是否符合要求。也就是说，在焊接工艺中，焊条的选择、焊条的烘干与发放、坡口的修磨、焊接线能量、焊接层次及热处理方式等各种焊接参数是否正确，并在施工过程中得到了认真的执行。无损探伤检测焊接质量最直观、最有效的手段。监理单位未按项目管理规定和其编制的压力管道监理实施细则的要求，确定需要检测的焊缝位臵，也没有组织专业人员对探伤底片进行审查，为检测人员和个别焊工串通，指定焊口进行探伤创造了条件。最终导致焊接接头射线检测百分比，不能满足石油化工有毒、可燃介质管道工程施工及验收规范 SH3501-2002第 7.5.5 条“当管道公称直径等于或大于500 时，按每个焊接接头的焊缝长度计算”的规定进行检测。 施工单位未严格按照 现场设备、 工业管道焊接工程施工及验收规范GB50236-98中强制性条文第2.0.2.4款“焊接必须按规定进行考试，合格后方可上岗施焊”及2.0.3.1款“施工单位应建立焊接质量管理体系”的规定对焊工进行管理，也没有对现
