許文濤

250100 山東電力工程咨詢院有限公司

【摘要】本文對ND鋼耐侯耐酸鋼板的鋼材成分、力學(xué)性能、使用條件、耐腐蝕原理進(jìn)行了分析，并基于分析結(jié)果提出了ND鋼耐侯耐酸鋼板鋼煙囪制作的焊接工藝方法。該焊接工藝方法對于ND耐酸鋼板鋼煙囪制作焊接工藝具有一定現(xiàn)實指導(dǎo)意義和應(yīng)用價值。

【關(guān)鍵詞】ND耐酸鋼板；鋼煙囪制作；焊接工藝重點分析

1.工程概況

菲律賓項目2×135機(jī)組工程中，全部采用鋼煙囪，高70米。鋼煙囪鋼板內(nèi)筒除頂部7米采用不銹鋼外，其余全部采用ND耐酸鋼板（09CrCuSb），板厚材質(zhì)為5mm，焊接橫焊縫一級焊縫要求，縱橫縫為二級焊縫要求。煙囪內(nèi)筒縱橫焊縫錯距大樣如圖所示：

由于該鋼種在菲律賓項目屬于首次應(yīng)用，根據(jù)《DL／T868-2004火力發(fā)電廠焊接工藝評定規(guī)程》要求，要先焊接工藝評定，然后才能進(jìn)行現(xiàn)場施焊。

2.ND耐酸鋼板（09CrCuSb）的鋼材成分、力學(xué)性能

耐硫酸露點腐蝕用09CrCuSb鋼的在中溫中濃度硫酸(如70℃、50%H2SO2溶液)中發(fā)生鈍化,在表面形成1層富含Cu、Cr、Sb等合金元素的薄膜,故具有較高的耐硫酸腐蝕能力。該鋼含碳量較低,Cr、Cu和Sb等合金元素補償了由于碳含量較低可能引起的強度損失。09CrCuSb的化學(xué)成分（%）及機(jī)械性能參數(shù)如下表一所示：

材質(zhì) C Si Mn S P Cr Cu Sb δb（MPa） δs（MPa）

09CrCuSb ≤0.12 0.20~

0.40 0.35~

0.65 ≤0.035 ≤0.035 0.7~

1.1 0.25~

0.45 0.04~

0.10 0390~

550 ≥245

其碳當(dāng)量計算如下：

Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14

=0.12+0.65/6+0.4/24+1.1/5=0.465(%)

由計算結(jié)果可知，09CrCuSb的含碳量中等，淬硬傾向較小,焊前無須預(yù)熱,是一種低焊接裂紋敏感性鋼材,具有良好的焊接性能。

3.ND鋼耐侯耐酸鋼板（09CrCuSb）的焊接工藝評定

2.1 焊接工藝方法以及焊接材料的選用

焊接方法選用手工電弧焊，焊接材料選用具有同種成分的NDS低氫鈉型藥皮的低合金鋼堿性焊條，規(guī)格型號為φ2.5。焊接需選用，焊前進(jìn)行烘干，溫度380℃，時間約2h。這種焊條電弧燃燒穩(wěn)定，藥皮可均勻熔化，飛濺小、成型美觀，脫渣易清楚，且焊縫具有優(yōu)異的抗硫酸露點腐蝕性能。為保證焊縫全融透及焊接頭性能，便于背清根和減少變形，選用單邊 V型坡口，根據(jù)現(xiàn)場施焊位置進(jìn)行了平焊和垂直俯位的手工電弧焊工藝試驗，采用對接一種坡口型式，試板材質(zhì)09CrCuSb。

2.2 焊前準(zhǔn)備及坡口形式

為確保焊縫質(zhì)量，焊件坡口尺寸及型式應(yīng)符合圖樣和工藝規(guī)定，施焊前須將坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)的油漆、污物及毛刺等清理干凈。在保溫筒中按規(guī)范要求烘干焊條。

焊縫的坡口形式及焊接次序如下圖：

2.3 焊接工藝參數(shù)

表二：焊接工藝參數(shù)

焊道層次 所用焊條 焊接方法 焊條直徑（mm） 焊接電流（A） 焊接電壓（V） 焊接速度cm/min

1 09CrCuSb SMAW φ2.5 100-120 20-22 8-15

2 09CrCuSb SMAW φ2.5 110-130 21-23 13-21

2.4 焊接工藝過程控制

焊接過程中要做到如下要求：

a. 按工藝規(guī)范嚴(yán)格控制線能量，避免降低焊接接頭的力學(xué)性能。

b. 定位焊長度與寬度應(yīng)與材料厚度及焊接位置適宜，焊前將定位焊部位兩端磨平。為避免根部焊道與定位焊的連接處出現(xiàn)裂紋，焊至定位焊部位之前用砂輪機(jī)將定位焊縫全部磨掉，防止產(chǎn)生未焊透缺陷。

c. 引弧必須在坡口內(nèi)進(jìn)行，因為電弧傷及母材表面時會降低該出耐蝕性。焊縫的起點可能會有氣孔出現(xiàn)，在焊縫末端可能會有縮孔裂紋，這是焊弧突然熄滅發(fā)生收縮引起的。解決辦法是磨掉所有的起弧點和收弧點。

2.5焊接完畢后的檢查

在稀硫酸腐蝕條件下，焊接接頭帶有裂紋或未焊透等缺陷時，5mm厚的09CrCuSb鋼在1-2個月內(nèi)就會腐蝕穿透，因此特別注意焊后必須按技術(shù)要求對焊縫進(jìn)行全面檢查。檢查按照如下要求：

a. 焊縫表面不得有裂紋、氣孔、弧坑和夾渣等缺陷，不得保留熔渣和飛濺物。焊接表面不允許咬邊，焊縫與母材呈圓滑過渡。

b. 為保證該鋼的耐硫酸露點腐蝕性能，不僅要求其具有合格的化學(xué)成分，還要保證焊接接頭無裂縫、咬邊等缺陷，焊接接頭必須進(jìn)行100%探傷檢查,符合JB 4730-94Ⅱ級為合格。

2.6 焊接完畢后檢驗結(jié)果

表三：試件檢驗結(jié)果

X射線探傷 彎曲試驗 拉伸試驗（Mpa） 宏觀實驗金相

共拍片 結(jié)果 面彎 背彎 試件1 試件2 試件1、2

2張 Ⅱ級以上 合格 合格 425，

斷母材 405，

斷母材 合格

根據(jù)實驗結(jié)果可以看出，所擬定的焊接工藝滿足焊縫接頭的使用要求，所評定的焊接工藝完全可以應(yīng)用到現(xiàn)場的施工中。

4.ND耐酸鋼板鋼煙囪內(nèi)筒產(chǎn)品焊接工藝重點總結(jié)

ND耐酸鋼煙囪內(nèi)筒橫焊縫為一級焊縫，要求100%的超聲波探傷；縱焊縫為二級焊縫，要求20%的超聲波探傷。焊縫要求較高。為保證焊接質(zhì)量應(yīng)該做到以下要求：

a. ND耐酸鋼板焊接性較好，使用手工電弧焊的焊接方法能夠獲得符合要求的焊接焊縫;

b. 焊接過程中必須嚴(yán)格按照本文中所述要求，清理定位焊焊點、起弧點和滅弧點焊點；

c. 焊接過程中嚴(yán)格遵守本文所示的焊接工藝要求，控制焊接能量輸入；

d. 焊接完畢后，認(rèn)真進(jìn)行焊后檢查，防止各種表面焊接缺陷（比如裂紋、氣孔、弧坑、夾渣、飛濺物等表面缺陷產(chǎn)生，以防影響鋼板的耐腐蝕性能。發(fā)現(xiàn)表面缺陷要認(rèn)真處理，以延長設(shè)備的使用壽命。

e. 要制定完整的焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書，并嚴(yán)格執(zhí)行，才能保證最終的的焊接質(zhì)量。

5.參考文獻(xiàn)

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[6] 鄭文龍 等. 耐硫酸露點用ND鋼性能及其使用情況.壓力容器，1997，（14），19-39.