耿海斌,韓紅彪
河南科技大學,河南洛陽 471003
我公司為天津渤?;び邢挢熑喂咎旖驂A廠制造的設備硫保護器,筒體、封頭材料為14Cr1MoR/022Cr19Ni10復合板,規(guī)格為DN3000×(106+4)mm,簡圖見圖:
表1 設計技術(shù)參數(shù)見
14Cr1MoR鋼淬硬傾向比較大,使焊縫金屬的塑性降低,脆性增大,容易產(chǎn)生裂紋,為保證焊接接頭在高溫、高壓和各種腐蝕介質(zhì)條件下長期安全有效運行,首先進行焊接工藝試驗,其具體如下:
1)焊前準備 試板規(guī)格為500×220×(38+4)mm,采用雙面坡口,焊前先對坡口及其兩側(cè)各至少50mm范圍內(nèi)進行脫脂處理,清理表面的鐵銹、油汚等雜質(zhì),露出金屬光澤;2)焊接方法采用SMAW+SAW,選擇焊接材料時充分考慮到焊縫的稀釋和碳遷移,為保證覆層焊縫的耐蝕性能和基層的抗裂性能,基層焊條:R307H ,¢3.2,¢4;過渡層焊條:A062,¢4;復層焊條 :A002, ¢4;基層焊絲 :H08CrMoA,¢4, 焊劑 :HJ350。焊條烘干溫度為350℃~400℃;
3)預熱溫度和層間溫度 考慮到基層和覆層的線膨脹系數(shù)相差較大,合理的預熱溫度可減小溫差造成的應力以及焊縫中的淬硬組織,但預熱溫度太高,會增大熔合比,考慮到14Cr1MoR鋼的特點,焊前預熱200℃~230℃,層間保持250℃;
4)焊時采用小的焊接線能量,焊條盡量不做橫向擺動,焊時如果出現(xiàn)小的氣孔和裂紋,則必須及時予以清除,焊道表面的氧化物必須在施焊下一道前打磨干凈;
焊接方法焊接層次焊材牌號與規(guī)格烘干溫度 電源極性焊接電流 焊接電壓焊接速度
表2 焊接工藝參數(shù)見
5)施焊完畢對焊縫進行消氫處理。為防止有冷裂紋的產(chǎn)生,24小時后,按JB4730-2005進行RT100%檢測,Ⅰ級合格;
6)按熱處理工藝進行消除應力熱處理,考慮到焊接過程中可能出現(xiàn)返修等情況,保溫時間盡量延長,660±20℃消應力,保溫4.5小時;
7)對試件評定后力學性能見表3
表3
按GB/T4334.5-2000對試樣進行晶間腐蝕試驗合格。
經(jīng)焊接工藝評定各項指標均達到要求。
根據(jù)硫保護器的結(jié)構(gòu)特點,焊接要求,現(xiàn)場情況,制定出合理的焊接工藝。
對于大型復合鋼板的焊接,不論是點焊還是焊接過程中,焊前都要進行預熱,保溫時間應足夠的長,預熱寬度大于壁厚的4倍,不小于200mm,并且在焊接過程中保持此溫度,層間溫度不低于最低預熱溫度。焊接過程中,為了降低冷卻速度,焊接接頭和臨近區(qū)域要及時保溫,每焊完一層焊道應進行徹底清理,用小錘輕擊焊縫以便失散應力,對于雙面坡口,反面焊接前,應進行徹底清根。在施焊過程中,要控制焊接線能量,采用小電流,快速焊,焊縫成形要美觀,焊縫表面的咬邊深度不超過0.5mm,連續(xù)咬邊長度不超過焊縫總長的10%,直線度小于3mm,寬度差小于2mm,氧化皮焊接飛濺汚都應打磨掉。焊接結(jié)束不能立即進行消應力熱處理,應先進行320℃后熱處理(消氫處理),保溫2小時。如果需要返修應制定返修方案,同一部位的返修次數(shù)不能超過2次,返修后應進行局部熱處理。
根據(jù)合格的焊接工藝評定,制定焊接工藝規(guī)程見表5。
對筒體縱環(huán)縫進行100%RT探傷,一次探傷合格率為98%,并得到當?shù)丶夹g(shù)監(jiān)督部門的認可。為我公司在大型耐腐蝕,耐高溫材料的設備制造技術(shù)積累了經(jīng)驗。
表5
[1]NB/T47014-2011承壓設備焊接工藝評定.
[2]NB/T47015-2011壓力容器焊接規(guī)程.
[3]NB/T47016-2011承壓設備產(chǎn)品焊接試件的力學性能檢驗.
[4]TSG R0004-2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程.
[5]NB/47002-2009壓力容器用爆炸焊接復合板.
[6]JB4730-2005壓力容器無損檢測.
[7]焊接手冊第二卷材料的焊接[M].機械工業(yè)出版社,2001.
[8]張文鉞.焊接冶金學基礎原理[M].機械工業(yè)出版社,1997.
[9]GB713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板.
[10]GB24511-2009承壓設備不銹鋼鋼板和鋼帶.