浙江至德鋼業有限公司承接某化工廠60萬噸／年醋酸項目一期工程20萬噸／年醋酸項目中的3臺關鍵設備 一洗滌塔的制作。該設備的制造采用了不(bu)銹鋼(gang)復合板，其外形尺寸為Φ2988mm×（90＋4）mm×22124mm。設備總質量為123t；塔體材質為Q345R＋316L；工作溫度為230～260℃；工作壓力為6.27～6.37MPa；物料名稱為合成氣、激冷水；設備焊后要求進行整體熱處理。不銹鋼復合板洗滌塔的結構參數見表5-53。
一、不銹鋼復合板焊接(jie)性(xing)分析
不銹鋼(gang)(gang)復合(he)板焊(han)接的(de)(de)(de)最關鍵是過渡層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接，其(qi)屬于異種鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)焊(han)接，焊(han)接時要兼顧(gu)基層(ceng)和復層(ceng)2種不同(tong)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)(de)性能。應選用合(he)適的(de)(de)(de)填充材料，同(tong)時要嚴格控(kong)制焊(han)接熱輸(shu)人(ren)，使碳(tan)鋼(gang)(gang)基層(ceng)一側熔深較(jiao)淺，以減少(shao)焊(han)縫(feng)金(jin)屬的(de)(de)(de)稀(xi)釋(shi)和基層(ceng)合(he)金(jin)化。
二(er)、焊接工藝(yi)制定
1. 坡口形(xing)式確定
根據圖(tu)樣要求和工藝條件，縱縫(feng)、拼縫(feng)的坡(po)口(kou)采用雙U形(xing)＋V形(xing)的坡(po)口(kou)形(xing)式，如圖(tu)5-26a所示(shi)；環縫(feng)的坡(po)口(kou)采用UV形(xing)的坡(po)口(kou)形(xing)式，如圖(tu)5-26b所示(shi)。
采用這(zhe)兩種坡(po)口形(xing)式的優點為：
①. 縱縫(feng)(feng)、拼縫(feng)(feng)的(de)(de)基層(ceng)采(cai)用雙U形(xing)坡口，可以(yi)(yi)提高效率，減少(shao)焊(han)(han)接變形(xing)，防止筒(tong)體產生(sheng)內棱角，避免焊(han)(han)縫(feng)(feng)內部(bu)存在(zai)過(guo)大的(de)(de)焊(han)(han)接應(ying)力；而環縫(feng)(feng)的(de)(de)基層(ceng)采(cai)用UV形(xing)坡口，可以(yi)(yi)減少(shao)過(guo)渡層(ceng)與復層(ceng)的(de)(de)填(tian)充金(jin)屬量，以(yi)(yi)提高效率，同時(shi)也(ye)減少(shao)復層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)多次受熱，以(yi)(yi)免熔合(he)線附近產生(sheng)晶間腐(fu)蝕(shi)。
②. 焊接過渡層時(shi)熔合(he)比小，可降(jiang)低焊縫金屬的稀釋率，以保證(zheng)過渡層焊縫性能。
③. 能避免基層(ceng)(ceng)焊縫焊到復層(ceng)(ceng)上，以保證復層(ceng)(ceng)的(de)耐蝕性(xing)。
2. 焊接材料選擇
為了保證焊(han)(han)(han)(han)縫質(zhi)量，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時應嚴格控制焊(han)(han)(han)(han)縫中有害雜質(zhi)元素(su)S、P的含(han)量和焊(han)(han)(han)(han)縫金屬的C含(han)量，限制焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱輸(shu)入及高溫度停留時間。不銹鋼復合板洗滌(di)塔的焊(han)(han)(han)(han)材選用情況見(jian)表 5-54 。
3. 焊接技(ji)術要求
a. 焊(han)(han)接(jie)不銹鋼復合板洗滌塔所采用的焊(han)(han)接(jie)參數見表5-55。焊(han)(han)接(jie)基層時的消氫溫(wen)度為(wei)300～350℃／2h。
b. 關鍵部件的焊接技術要求
①. 封頭拼接
封頭拼(pin)接(jie)(jie)最為(wei)(wei)關鍵(jian)的(de)(de)(de)(de)是制訂焊接(jie)(jie)順序(xu)、成(cheng)形(xing)(xing)工藝(yi)(yi)和(he)熱處(chu)理(li)工藝(yi)(yi)。為(wei)(wei)了保(bao)證基(ji)層(ceng)(ceng)Q345R的(de)(de)(de)(de)設計(ji)強度，封頭在熱成(cheng)形(xing)(xing)后(hou)(hou)要進(jin)(jin)行恢復(fu)(fu)力(li)學性能(neng)的(de)(de)(de)(de)正火(huo)處(chu)理(li)；而不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)敏化溫度區間為(wei)(wei)500～800℃，若在此區間時間停留(liu)過(guo)(guo)長，則會導致復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)晶(jing)界析(xi)出σ相，產生組織脆化，引起晶(jing)間腐(fu)蝕。為(wei)(wei)了保(bao)證復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)快速冷(leng)卻和(he)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)空冷(leng)，封頭熱壓成(cheng)形(xing)(xing)后(hou)(hou)采(cai)用復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)噴霧水的(de)(de)(de)(de)快冷(leng)工藝(yi)(yi)。為(wei)(wei)了保(bao)證過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊縫質(zhi)量，在基(ji)層(ceng)(ceng)焊接(jie)(jie)完成(cheng)后(hou)(hou)，進(jin)(jin)行封頭的(de)(de)(de)(de)成(cheng)形(xing)(xing)和(he)正火(huo)處(chu)理(li)。在母材(cai)試板合格后(hou)(hou)，進(jin)(jin)行過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)，復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)在去應力(li)處(chu)理(li)后(hou)(hou)進(jin)(jin)行，確保(bao)設備的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)質(zhi)量。封頭的(de)(de)(de)(de)拼(pin)接(jie)(jie)工藝(yi)(yi)評定力(li)學性能(neng)見表5-56。
②. 筒體焊接
筒體焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時先(xian)進(jin)行(xing)內側基層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，采用(yong)埋(mai)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)時應預留3～5mm不焊(han)(han)(han)，再(zai)用(yong)焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)填充，以(yi)免(mian)將埋(mai)弧焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)在復(fu)層(ceng)上(shang)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)完畢后進(jin)行(xing)消氫(qing)處理(li)(li)；再(zai)從外(wai)側用(yong)碳(tan)弧氣刨進(jin)行(xing)清根，用(yong)角磨(mo)機打磨(mo)掉滲碳(tan)層(ceng)；對(dui)外(wai)側進(jin)行(xing)基層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)完畢后進(jin)行(xing)消氫(qing)處理(li)(li)；對(dui)基層(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)進(jin)行(xing)100％的(de)RT無損檢測，RT合格后對(dui)復(fu)層(ceng)側的(de)基層(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)余高進(jin)行(xing)磨(mo)平，再(zai)對(dui)基層(ceng)表面進(jin)行(xing)100％PT無損檢測；再(zai)進(jin)行(xing)過渡層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，待(dai)熱處理(li)(li)后進(jin)行(xing)復(fu)層(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。
③. 錐體的焊接
錐(zhui)(zhui)(zhui)體(ti)(ti)由四節組成，其(qi)中兩節為(wei)8（錐(zhui)(zhui)(zhui)體(ti)(ti)壁厚）100mm＋4mm，一節為(wei)860mm＋4mm，一節為(wei)830mm＋4mm。錐(zhui)(zhui)(zhui)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)夾角為(wei)60°，錐(zhui)(zhui)(zhui)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)坡口在立(li)車上加工。其(qi)中8100mm＋4mm和860mm＋4mm的(de)(de)(de)錐(zhui)(zhui)(zhui)體(ti)(ti)環焊(han)縫在專用(yong)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)輔助工裝進行埋弧焊(han)焊(han)接(jie)外側基層，如(ru)圖5-27所示。830mm＋4mm 頂(ding)端(duan)的(de)(de)(de)錐(zhui)(zhui)(zhui)體(ti)(ti)環焊(han)縫采用(yong)了全(quan)焊(han)條電弧焊(han)的(de)(de)(de)工藝。
④. 殼(ke)體(ti)與(yu)堆(dui)焊接管的焊接
坡口(kou)的制備如圖5-28a所示。大(da)厚壁殼體(ti)與(yu)堆(dui)(dui)焊接(jie)管的基(ji)層(ceng)(ceng)焊接(jie)，由于剛(gang)度(du)大(da)、拘(ju)束度(du)大(da)，其預熱溫度(du)應(ying)比殼體(ti)對接(jie)的預熱溫度(du)要高(gao)，預熱溫度(du)應(ying)控制在(zai)200℃以(yi)上(shang)。為了(le)(le)減輕大(da)厚堆(dui)(dui)焊接(jie)管在(zai)筒體(ti)上(shang)的焊接(jie)變(bian)形(xing)，在(zai)筒體(ti)內部(bu)安裝工裝支撐，同(tong)時從焊接(jie)工藝(yi)、焊接(jie)順序(xu)方(fang)面加以(yi)控制焊接(jie)變(bian)形(xing)，采(cai)用(yong)細焊條、小電流、分(fen)(fen)段焊、多層(ceng)(ceng)多道焊等方(fang)法。為了(le)(le)防止(zhi)打底(di)層(ceng)(ceng)焊縫(feng)因(yin)收縮應(ying)力過大(da)而(er)引(yin)起焊縫(feng)開裂，打底(di)焊層(ceng)(ceng)一(yi)般分(fen)(fen)為6～8段，后(hou)續焊道可以(yi)逐步減少分(fen)(fen)段數，可以(yi)降低焊接(jie)殘余應(ying)力。基(ji)層(ceng)(ceng)焊后(hou)立即進行消氫處(chu)理和保溫緩冷，冷卻至常溫后(hou)對基(ji)層(ceng)(ceng)焊縫(feng)進行100％UT無損檢(jian)測(ce)。UT無損檢(jian)測(ce)合(he)格后(hou)，再按(an)要求進行過渡(du)層(ceng)(ceng)的焊接(jie)和熱處(chu)理后(hou)進行復層(ceng)(ceng)的焊接(jie)。
⑤. 殼體與不銹鋼接管(guan)的焊接
坡口的(de)(de)(de)制備如圖5-28b所示。采(cai)(cai)(cai)用(yong)對殼體開孔(kong)處的(de)(de)(de)基層預先進行堆焊(han)過渡層的(de)(de)(de)工藝(yi)，焊(han)接(jie)時采(cai)(cai)(cai)用(yong)短弧(hu)、小(xiao)電流、反(fan)極(ji)性、快速窄(zhai)道(dao)(dao)焊(han)和(he)多層多道(dao)(dao)焊(han)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)工藝(yi)，從而(er)保(bao)證了焊(han)接(jie)質(zhi)量(liang)。嚴格(ge)控制道(dao)(dao)間溫度(du)，一般不(bu)要高于150℃。由于此處的(de)(de)(de)剛度(du)、拘束度(du)和(he)焊(han)接(jie)應力都非常大，對不(bu)銹鋼之間的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)也(ye)采(cai)(cai)(cai)取(qu)了預熱(re)100℃以上的(de)(de)(de)工藝(yi)。焊(han)接(jie)后(hou)進行保(bao)溫緩冷，冷卻至常溫后(hou)對角焊(han)縫進100％UT無損(sun)檢測。
4. 焊縫的返修要求
a. 表面缺陷的返修
缺陷(xian)經修磨清除(chu)(chu)后，修磨處的厚度(du)不(bu)(bu)應(ying)(ying)小于設計厚度(du)，磨除(chu)(chu)厚度(du)應(ying)(ying)小于容(rong)器名義(yi)厚度(du)的2％且不(bu)(bu)大1mm，超出時(shi)應(ying)(ying)予補焊(han)。缺陷(xian)清除(chu)(chu)后，應(ying)(ying)進行外觀檢查，要求表面光滑平整(zheng)、過渡平緩(huan)，表面需作無損檢測。
b. 局部缺(que)陷的返修
在(zai)焊(han)(han)縫缺(que)陷返修(xiu)(xiu)(xiu)前應對返修(xiu)(xiu)(xiu)周圍進行預熱(re)，預熱(re)溫度(du)為100～150℃，并(bing)應用超聲波檢測(ce)儀測(ce)定(ding)缺(que)陷深度(du)，根(gen)據缺(que)陷深度(du)確定(ding)在(zai)哪一(yi)側返修(xiu)(xiu)(xiu)，清除缺(que)陷時，應控制在(zai)鋼(gang)板(ban)厚度(du)的2/3以內（從返修(xiu)(xiu)(xiu)側表面計算），若超過焊(han)(han)縫深度(du)2/3仍殘留缺(que)陷時，應立(li)即(ji)停止清除并(bing)進行補焊(han)(han)，補焊(han)(han)時應采(cai)用多層(ceng)多道焊(han)(han)，不需要擺動焊(han)(han)。然后在(zai)其背面再次(ci)清除缺(que)陷，進行補焊(han)(han)，補焊(han)(han)長度(du)應＞80mm。
5. 焊接(jie)不銹鋼復(fu)層時的(de)注意事項
a. 焊(han)接(jie)前應在坡口兩側(ce)各100mm范圍內，涂刷“防飛(fei)濺(jian)劑(ji)”，以防止飛(fei)濺(jian)沾污(wu)復層(ceng)表面。
b. 焊接時采用小熱(re)輸入(ru)、快(kuai)速焊、短弧焊、不(bu)擺動、多道(dao)焊的方法。
c. 嚴格控(kong)制道間溫度，不超過工藝要求。
三、焊后熱處(chu)理工(gong)藝的(de)制定
1. 封頭的正火處理工(gong)藝
封(feng)頭在熱成形后(hou)，為了保證(zheng)基層Q345R的設計強(qiang)度(du)，需要(yao)(yao)進(jin)(jin)行恢復力學性(xing)能的正火處理，Q345R的正火工(gong)藝要(yao)(yao)求溫度(du)控制在880～940℃。封(feng)頭經過正火處理后(hou)，對(dui)同爐母材試板進(jin)(jin)行力學性(xing)能分析和(he)對(dui)復層進(jin)(jin)行晶間腐蝕試驗，結果都達到了設計要(yao)(yao)求。
2. 筒(tong)片卷制后的熱(re)處(chu)理工藝
筒(tong)體(ti)壁厚大于圓筒(tong)內徑的3％時(shi)，應進行處理(li)(li)(li)。筒(tong)體(ti)卷制成形后，進行了消除卷制應力(li)的熱處理(li)(li)(li)，其熱處理(li)(li)(li)溫(wen)度為（580±10）℃。
3. 設(she)備的去應(ying)力熱處理工藝(yi)
不銹鋼復合板的(de)焊(han)(han)后熱(re)處理(li)(li)，要避免復層(ceng)母材和焊(han)(han)接(jie)接(jie)頭中鉻碳(tan)化合物析出和形(xing)成σ相，采用較低(di)的(de)熱(re)處理(li)(li)溫度，即（580±10）℃的(de)退火(huo)工藝，保(bao)溫時(shi)間按正(zheng)常所(suo)需時(shi)間進(jin)行(xing)(xing)保(bao)溫。由于錐體(ti)(ti)的(de)復層(ceng)若要在最(zui)后焊(han)(han)接(jie)，其焊(han)(han)接(jie)環(huan)境比較惡(e)劣，所(suo)以把設備分為上(shang)下兩段(duan)進(jin)行(xing)(xing)整體(ti)(ti)熱(re)處理(li)(li)，而在錐體(ti)(ti)與筒體(ti)(ti)連接(jie)的(de)第二(er)節筒體(ti)(ti)上(shang)進(jin)行(xing)(xing)收口，焊(han)(han)接(jie)完(wan)畢后，進(jin)行(xing)(xing)局部熱(re)處理(li)(li)。
四、防止(zhi)復層損傷(shang)的幾項措施
1. 為了防止復(fu)合板的損傷(shang)，應對復(fu)層用(yong)粘膠布(bu)進行保(bao)護；卷板時，對滾(gun)筒(tong)用(yong)麻繩或包不銹鋼皮進行保(bao)護。
2. 起吊時用(yong)專用(yong)工裝(zhuang)卡具進行起吊。
3. 焊工在筒體內進行焊接時，必須穿布鞋或膠鞋。
五、根據設計圖樣的要求，焊縫檢(jian)測質(zhi)量應(ying)達(da)到BI級(ji)
焊(han)(han)(han)接完畢對(dui)設備縱、環焊(han)(han)(han)縫(feng)進行100％的(de)y射(she)線檢測，焊(han)(han)(han)縫(feng)一次合(he)格率(lv)達(da)到(dao)98％，未出現裂(lie)紋、未熔合(he)等缺陷(xian)；對(dui)復層進行100％PT無損檢測，結(jie)果(guo)達(da)到(dao)100％I級合(he)格要求。對(dui)設備焊(han)(han)(han)接試(shi)板進行了力學性能試(shi)驗，結(jie)果(guo)完全(quan)達(da)到(dao)設計要求。
洗滌塔(ta)的(de)成(cheng)功制(zhi)(zhi)作，對設(she)備制(zhi)(zhi)造廠家解決(jue)了大(da)厚型不銹鋼復(fu)合板設(she)備的(de)焊接(jie)技術和(he)制(zhi)(zhi)作積累了豐富的(de)經(jing)驗，對今后同類大(da)型設(she)備的(de)制(zhi)(zhi)作有很(hen)好的(de)借鑒(jian)和(he)指導意義。
