謝玉林

（蘇州龍峰鈦鎳設備有限公司）

蘇州龍峰鈦鎳設備有限公司承接了鄂爾多斯煤炭深加工示范項目——年產25 萬噸管式高壓聚乙烯裝置中多臺進料罐的制造合同，此種進料罐屬夾套形式，內筒體直徑較小，且無人孔設計， 另有通過夾套筒體與內筒相焊接的斜插管。在焊接過程中牽涉到低溫復合板先焊復層這種與常規(guī)復合板焊接順序相反的焊接工藝，增加了焊接工序的難度，通過努力徹底解決了引發(fā)劑進料罐夾套容器的組裝順序、復合鋼容器封閉環(huán)焊縫單面焊和外伸斜插管角焊縫的焊接工藝，保證了該引發(fā)劑進料罐的焊接質量。

1 設計參數(shù)及執(zhí)行標準

引發(fā)劑進料罐的主要設計參數(shù)見表1， 其結構如圖1 所示。

表1 引發(fā)劑進料罐主要設計參數(shù)

引發(fā)劑進料罐的設計、制造和檢驗按國家標準規(guī)范執(zhí)行， 涉及的標準規(guī)范為：GB 150—2011《壓力容器》、NB/T 47013—2015 《承壓設備無損檢測》和TSG 21—2016《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》。

2 制造工序

按照圖1 所示，引發(fā)劑進料罐的制造工序如下：

a.先將內筒的上封頭與內筒體進行焊接，焊接完畢后對該環(huán)焊縫按照圖紙要求進行100%RT檢測，符合NB/T 47013.2—2015 Ⅱ級合格，其中上封頭上A1、A2 接管是伸至筒體內的接管，提前組焊A1、A2 接管會影響該焊縫即1B 焊縫的RT檢測，所以先焊1B 環(huán)縫；

b.劃線開孔，除 T1、T2 斜插管（如果先組焊了T1、T2 斜插管，夾套將無法與內筒組裝）以外的內筒體上所有接管孔，包括內筒下封頭上的接管開孔；

c.對以上劃線開孔的接管全部組對焊接，采用以往焊接方法（先焊基層，再焊復層）焊接完畢后， 按照圖紙要求對接管角焊縫進行100%PT 檢測，符合標準NB/T 47013.5—2015Ⅰ級合格；

d.組焊內筒體與下封頭即2B 焊縫并進行100%RT 檢測， 符合標準 NB/T 47013.2—2015Ⅱ級合格；

圖1 引發(fā)劑進料罐結構簡圖

e.由于 GB 150—2011 標準在 11.4.8 條中規(guī)定“帶夾套容器應先進行內筒耐壓試驗，合格后再焊夾套，然后再進行夾套內的耐壓試驗”，因此需對內筒進行第1 次耐壓試驗， 試驗壓力3.75MPa， 耐壓試驗檢驗除 T1、T2 斜插管孔以外內筒體的縱、環(huán)焊縫以及其他接管焊縫的強度與泄漏性，合格后放水用壓縮風吹干內部；

f.對T1、T2 斜插管劃線開孔并進行預組裝，檢查斜插管的組對間隙和傾斜角度；

g.首先組裝夾套與內筒體， 然后組裝焊接T1、T2 斜插 管 ， 對 T1、T2 斜插管 角 焊 縫 進 行100%PT 檢測， 符合標準 NB/T 47013.5—2015Ⅰ級合格， 最后對夾套上的其他附件進行組裝焊接；

h.對整個設備的尺寸、表面質量、接管方位及附件等項目進行總體檢驗，合格；

i.內筒體進行第2 次耐壓試驗， 試驗壓力3.75MPa， 主要檢驗 T1、T2 斜插管角焊縫以及其他焊縫的強度與泄漏性，合格后放水用壓縮風再次吹干內部；

j.夾套容器進行耐壓試驗， 試驗壓力1.25MPa， 檢驗夾套容器上所有焊縫的強度與泄漏性。

3 制造難點

由于該引發(fā)劑進料罐的結構相對較小，無人孔設計，所以內筒的最后一道環(huán)焊縫和斜插管的焊接必須是單面焊，但由于內筒體材料為低溫鋼復合板（S31603+09MnNiDR）,這與通常焊接復合板的順序恰好相反，需先焊復層，再焊過渡層與基層。 另外，焊接復合板要注意3 個方面的問題：

a.因稀釋率與結晶區(qū)間的影響，焊縫容易產生結晶裂紋；

b.因操作規(guī)程與填充材料的影響，焊縫熱影響區(qū)容易產生液化裂紋；

c.碳遷移等因素容易造成熔合區(qū)脆化。

根據(jù)以上特點，筆者決定通過制定完善的內筒體與下封頭封閉環(huán)焊縫（2B）的焊接工藝和T1、T2 斜插管的焊接工藝來保證引發(fā)劑進料罐的焊接質量。

3.1 內筒體與下封頭封閉環(huán)焊縫（2B）的焊接工藝

由于內筒內部復層不銹鋼用鎢極氬弧焊焊接時背面無法進行有效的氣體保護，經與設計人員溝通增加了襯環(huán)的設計，這樣就解決了不銹鋼焊接的背面保護問題。 2B 焊縫坡口如圖2 所示，焊接過渡層時，必須選用含鉻、鎳較多的焊接材料，保證焊縫金屬含一定量的鐵素體組織，以提高抗裂性，使之即使受到基層的稀釋，也不會產生馬氏體淬硬組織，所以選用了A042 焊條，基層的焊材選擇要符合設計所需的力學性能和低溫沖擊韌性， 所以基層選擇了A042 與W707 兩種性能完全不同的焊材進行焊接工藝評定。

圖2 2B 焊縫坡口設計圖樣

內筒體與下封頭封閉環(huán)焊縫（2B）的焊接工藝評定數(shù)據(jù)見表2。

表2 焊接工藝評定報告數(shù)據(jù)

由表2 可以看出： 用A042 奧氏體焊條焊接基層可保證焊接性能的優(yōu)良性； 選擇W707 低溫焊條焊接基層時，由于焊縫脆化導致彎曲試件在復合板結合部位開裂，并且焊縫熱影響區(qū)韌性降級而不合格。

3.2 T1、T2 斜插管的焊接工藝

T1、T2 斜插管材料為 S31603， 與筒體材料S31603+09MnNiDR 焊接，T1、T2 斜插管也是一個單面焊，為了確保T1、T2 斜插管復層具有良好的耐腐蝕層， 首先在低溫鋼的坡口表面用A042 焊條堆焊了一層厚度3mm 的不銹鋼層， 對堆焊層焊縫進行 100%PT 檢測， 符合標準 NB/T 47013.5—2015Ⅰ級合格，有堆焊層可以避免由于熔入過多基層而出現(xiàn)復層耐腐蝕不良的現(xiàn)象。 同樣，由于接管背面無法氬氣保護、斜插管焊接角度的影響和氬弧焊電弧難以伸到接管坡口底部的原因，選擇用焊條電弧焊進行打底焊接，焊條牌號 A042， 規(guī)格 φ3.2mm， 填充蓋面用 A042 焊條，規(guī)格φ4.0mm，由于斜插管的角度使焊接操作難度增加， 經與設計人員溝通將套管規(guī)格由φ273mm×12mm 變更為長圓孔的套管形式 （圖3）， 這樣就解決了焊接保護與焊接操作難的問題，繼而保證了斜插管角焊縫的焊接質量。

圖3 套管設計變更圖樣

4 結束語

通過對多臺此類設備的制造，成功解決了這種筒體直徑較小、無人孔設計的夾套容器所帶來的制造工序方面的難題和復合鋼板先焊復層所帶來的一系列焊接中的難點。 同時，優(yōu)化了套管和2B 焊縫坡口的結構， 滿足了設備制造相關標準的各項要求，為今后此類設備的制造與檢驗提供了一條可借鑒經驗。