王艷花

摘 要：本文就N08926+Q345R復(fù)合板材質(zhì)焊縫氯離子應(yīng)力腐蝕，耐晶間腐蝕性能試驗(yàn)，耐點(diǎn)蝕性能進(jìn)行檢驗(yàn)，為該種材質(zhì)在化工行業(yè)中的應(yīng)用和推廣起到示例作用。

關(guān)鍵詞：不銹鋼復(fù)合板;N08926;焊接;耐腐蝕試驗(yàn)

1. 背景概述

自十八大以來(lái)，“綠水青山就是金山銀山”的認(rèn)識(shí)深入人心，保護(hù)環(huán)境成為共識(shí)，在化工行業(yè)，化工設(shè)備數(shù)量與日俱增，塔器采用不銹鋼+碳鋼的復(fù)合板材質(zhì)，相比于碳鋼材質(zhì)，不僅減輕設(shè)備重量，節(jié)約了制造成本，同時(shí)兼顧了設(shè)備的強(qiáng)度，增強(qiáng)設(shè)備的耐腐蝕性，降低社會(huì)重金屬銅、鋅、鉻、鎳的使用量，提高經(jīng)濟(jì)效益。本文就我單位制作的中海石油寧波大榭石化有限公司加工高酸原油適應(yīng)性改造項(xiàng)目常壓塔為例進(jìn)行闡述，常壓塔為舊設(shè)備改造，更換原設(shè)備頂封頭、上部筒體與封頭焊縫線(xiàn)以下5880mm筒體及塔盤(pán)和相關(guān)管口。常壓塔材質(zhì)，規(guī)格如下：材質(zhì)：N08367（覆層）+Q345R（基層） 設(shè)備規(guī)格：DN5400×（4+16）×55655

2. 材料替代

復(fù)合鋼板基層碳鋼鋼板化學(xué)成分和力學(xué)性能符合GB/T713-2014中的規(guī)定，不銹鋼覆層鋼板N08367化學(xué)成分和力學(xué)性能符合 ASME SB-688中的規(guī)定，復(fù)合板剪切強(qiáng)度不小于260MPa，復(fù)合板結(jié)合界面要求進(jìn)行100% UT檢驗(yàn)，復(fù)合板界面結(jié)合率應(yīng)符合NB/T47002.2-2009中B1級(jí)的規(guī)定;N08367分批進(jìn)行腐蝕性能試驗(yàn)，試驗(yàn)分別為氯離子應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，耐晶間腐蝕性能試驗(yàn)，耐點(diǎn)蝕性能對(duì)比試驗(yàn)。采購(gòu)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上進(jìn)口N08367材料缺貨，期貨無(wú)法滿(mǎn)足工期要求，材料廠(chǎng)家推薦同標(biāo)準(zhǔn)N08926替代N08367，

標(biāo)準(zhǔn)中材料成分對(duì)比如下表：

材料質(zhì)保書(shū)中元素對(duì)比如下：

兩種材質(zhì)耐腐蝕性與化學(xué)性能相近，參照中石化北海煉油廠(chǎng)常壓塔采用N08926替代N08367材質(zhì)，該設(shè)備于2020年7月份投產(chǎn)運(yùn)行未發(fā)現(xiàn)異常情況。經(jīng)與設(shè)計(jì)單位和建設(shè)單位溝通，同意采用N08926替代N08367材質(zhì)。經(jīng)過(guò)多方比較，鋼板制造廠(chǎng)家選擇南京寶泰特種材料股份有限公司。

3. 制作試件

3.1試件下料，組對(duì)：鋼板到貨，核對(duì)鋼材外觀、質(zhì)量證明書(shū)，對(duì)覆層和基層鋼板進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，驗(yàn)收合格后下料。試件下料500mm*125mm*2塊，500mm在鋼板軋制方向，將試件尺寸用黑色油漆筆在取樣鋼板上繪制，嚴(yán)禁在不銹鋼覆層面用硬印做標(biāo)記。下料可以采用機(jī)械加工，亦可以使用等離子切割，坡口采用機(jī)械加工，機(jī)械加工可以減少等離子切割造成的坡口不平整，滿(mǎn)足焊接工藝對(duì)坡口要求，坡口樣式詳見(jiàn)坡口圖。根據(jù)GB/T150.4中第6.5.1規(guī)定，不銹鋼復(fù)合板對(duì)口錯(cuò)邊量不大于鋼板覆層厚度的50%，且不大于2mm。試件組對(duì)錯(cuò)變量不得大于2mm。

3.2 焊接

3.2.1焊材選用 不銹鋼復(fù)合板的耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)來(lái)自鋼板中Cr，Ni等金屬元素形成的表面防護(hù)膜，因此，當(dāng)焊接方法不當(dāng)，容易造成焊縫中Cr，Ni元素稀釋?zhuān)瑹o(wú)法保證常壓塔的耐蝕性，Cr、Ni含量較高焊接時(shí)候容易出現(xiàn)裂紋。因此不銹鋼復(fù)合板焊接的難點(diǎn)在過(guò)渡層焊接。所以焊縫坡口選擇將覆層部位坡口深度增加1mm，增大焊縫過(guò)渡層空間，過(guò)渡層焊縫厚度不得小于2mm，根據(jù)上述焊接要求和AWS A5.11標(biāo)準(zhǔn)匯總材料的用途，以及焊接位置的工藝條件，選用Cr、Ni元素含量較高的ENiCrMo-3，焊材廠(chǎng)家選用墨西哥林肯電力有限公司。采用的復(fù)合板坡口形式如下圖：

3.2.2 施焊 選擇本單位經(jīng)過(guò)國(guó)家考試合格并安全教育培訓(xùn)合格的持證焊工進(jìn)行作業(yè)，復(fù)合板焊接按照NB/T47015-2011中規(guī)定，復(fù)合板焊接先焊基層，然后焊接過(guò)渡層，最后焊接覆層。焊接前對(duì)坡口用丙醇或者不銹鋼絲刷進(jìn)行清理，坡口周?chē)?5mm范圍內(nèi)沒(méi)有氧化皮、鐵屑等雜質(zhì)，坡口進(jìn)行100%PT檢測(cè)Ⅰ級(jí)合格?；鶎硬捎肎TAW焊接方式，焊材ER50-6采用此種焊接方式焊縫可以單面焊接，雙面成型，優(yōu)點(diǎn)是線(xiàn)能量輸入小，焊接過(guò)程飛濺少避免對(duì)覆層鋼板的二次污染。基層焊接完成，清理過(guò)渡層坡口，進(jìn)行100%UT和100%PT檢測(cè)Ⅰ級(jí)合格，合格后開(kāi)始過(guò)渡層、面層焊接，焊接采用SMAW焊接方法，焊材ENiCrMo-3，短弧焊接，單層多道焊接，直線(xiàn)或者小幅度擺動(dòng)，每層應(yīng)清理干凈焊縫表面藥皮。嚴(yán)格控制線(xiàn)能量輸入，起弧點(diǎn)可以設(shè)置在焊接方向前方，收弧時(shí)應(yīng)填滿(mǎn)弧坑收弧，焊接過(guò)程應(yīng)時(shí)刻觀察液態(tài)金屬的流動(dòng)性，防止產(chǎn)生收縮裂紋，焊后焊縫在空氣中自然冷卻。

3.2.3 無(wú)損檢測(cè) 試件焊縫要求沒(méi)有咬邊、夾渣、氣孔、裂紋、弧坑、凹陷等缺陷，表面進(jìn)行100% PT檢測(cè)Ⅰ級(jí)合格，焊縫進(jìn)行100% RT檢測(cè)Ⅱ級(jí)合格，RT檢測(cè)等級(jí)AB級(jí)。所有無(wú)損檢測(cè)符合NB/T47013-2015中的規(guī)定，所有檢驗(yàn)合格，將鋼板郵寄至江蘇榮大材料腐蝕檢驗(yàn)有限公司進(jìn)行腐蝕性能試驗(yàn)。

4. 試驗(yàn) 按照?qǐng)D紙技術(shù)要求，該試件需要進(jìn)行腐蝕性能試驗(yàn)，試驗(yàn)包括：

氯離子應(yīng)力腐蝕性能試驗(yàn)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ASTM G36或YB/T5362， 45%MgCl，155℃，試驗(yàn)進(jìn)行2個(gè)周期，每個(gè)周期96h，不斷裂或不發(fā)生宏觀裂紋為合格;耐晶間腐蝕性能試驗(yàn)，硫酸-硫酸鐵法，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)ASTM G28或者GB/T15260， 120h，腐蝕率比值≤1.5合格;耐點(diǎn)蝕性能對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) ASTM G48，臨界點(diǎn)腐蝕溫度（CPT）不應(yīng)低于覆層材料的臨界點(diǎn)腐蝕溫度。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，G36試驗(yàn)無(wú)裂紋和斷裂，結(jié)論合格。G28腐蝕速率1.03，試驗(yàn)結(jié)論合格。G48試驗(yàn)臨界點(diǎn)腐蝕溫度為60℃。

結(jié)論：

三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，N08926+Q345R復(fù)合板的防腐蝕性能滿(mǎn)足常壓塔圖紙和技術(shù)要求，坡口形式的選擇，ENiCrMo-3焊材選擇，焊接的方法，焊接順序的選擇均符合耐腐蝕要求，在有效的施工工期里，完成制造任務(wù)，達(dá)到甲方加工高酸原油適應(yīng)性改造項(xiàng)目設(shè)備的制造要求，明確了N08926替代N08367的可行，為同類(lèi)制造行業(yè)的材質(zhì)替代做出示范。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T150.1～150.4-2011《壓力容器》

[2]NB/T47015-2011《壓力容器焊接規(guī)程》

[3]NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無(wú)損檢測(cè)》

[4]ASTM SA-240《壓力容器和一般用途耐熱鉻及鉻鎳不銹鋼鋼板、薄板和鋼帶》

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