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不锈钢复合钢板储气罐焊接质量控制(不锈钢焊接论文焊接技师论文)
文章转载自:中国学术期刊网 发表时间:2013-4-13 10:07:30

不锈钢复合钢板储气罐焊接质量控制
 
摘 要:文章结合一台不锈钢复合钢板储气罐制造实例,阐述了奥氏体不锈钢复合钢板容器在制造过程中,如何进行焊接材料和焊接工艺的选择,以得到力学性能优良、又具有良好耐蚀性的焊接接头,从而达到控制设备制造质量的目的
  关键词:复合钢板;焊接工艺;检验
  不锈钢复合钢板是一种新型材料,它是由复层(不锈钢) 和基层(碳钢、低合金钢)组成的。通常复层只有1.5~3.5mm。比单体不锈钢可节约60%~70%的不锈钢,具有很高的经济价值。
  不锈钢复合钢板储气罐的焊接主要包括壳体复合钢板的焊接,不锈钢接管与复合钢板壳体的焊接等方面。本文通过2009年山东宏易城实业有限公司一台不锈钢复合钢板储气罐的制造实例,阐述了该类奥氏体不锈钢复合钢板容器的焊接特点和采取的工艺措施,对壳体复合钢板的焊接,不锈钢接管与复合钢板壳体的质量控制进行分析总结。
  不锈钢复合钢板储气罐新宝三娱乐参数如表l所示。
  1焊接性分析
  母材Q345R+0Cr18Ni9复合钢板,属奥氏体复合钢板,按JB4733-1996《压力容器用爆炸不锈钢复合钢板》B1级正火状态交货,复合钢板的化学成分和力学性能见表2。

  从表2看出,不锈钢复合钢板的基层和复层在化学成分和性能等方面有较大的差异,而且其所使用的焊接材料也同样存在较大的差异,因此稀释作用强烈,使得焊缝中奥氏体形成元素减少,含碳量增多,增大结晶裂纹的倾向,焊接熔合 

区则可能出现马氏体组织而硬度、脆性增加,同时由于基层与复层的含Cr量差别较大,促使C向复层迁移扩散,而在其交界处焊缝金属区域形成增碳层和脱碳层,加剧熔合区的脆化或另一侧热影响区的软化[1]。为有效地防止稀释和碳迁移问题,在基层和复层之间加一隔离层即过渡层。过渡层材料选择的是否正确,工艺是否得当,直接影响着焊接工作的成败。因此可以说复合钢板容器制造的关键是焊接问题,而焊接工作的关键又是过渡层的焊接。

  2不锈钢复合钢板焊接工艺

  2.1焊接方法选择

  工艺选用与实际新宝平台相同的焊接方法。由于储气罐直径较小,DN800mm,焊接方法选用如下:

  壳体。AB类焊接接头基层、过渡层、复层均采用焊条电弧焊。

  2.2焊缝坡口形式选择

  坡口选择原则上以熔合比越小越好,以尽量减少焊缝金属的化学成分和性能的波动。

  由于热加工的影响会引起相析出和晶粒长大等组织的变化,这些将会降低材料的耐蚀性,因此坡口的加工尽量采用机械加工。若采用等离子切割时,复层应朝上,切割后用机械方法去除端面及热影响区的缺陷。

  (1)坡口开在基层侧

  坡口开在基层侧,减少了过渡层和复层的焊接工作量以及不锈钢焊条的消耗,但是在容器内部清根,易对复层金属造成渗碳层和飞溅落在复层表面留下腐蚀隐患,同时容器内部工作环境较外部恶劣,碳弧气刨容易给操作者造成危害。

  (2)坡口开在复层侧

 

坡口开在复层侧,加大了过渡层和复层的焊接量和不锈钢焊条的消耗,但是在容器外面清根的方式更容易受到操作者的欢迎。同时预先去除部分复层材料使基层与复层完全分开的做法,避免在焊基层时可能会熔掉复层材料的弊端,从结构上来保证焊接质量。

  2.3焊接材料的选用

  (1)基层Q345RR之间采用手工焊,选用J507焊条;埋弧焊选用H10Mn2焊丝,HJ431焊剂。

  (2)过渡层的焊接选用25%Cr-13%Ni型焊条,以保证能补充基层对复层造成的稀释,为同时更好地保证焊接接头的防晶问腐蚀的要求,选用低碳的A302不锈钢焊条。

  (3)复层选用的焊接材料应保证熔敷金属的主要合金元素含量不低于复层母材标准规定的下限值。本设备复层0Cr18Ni9之间采用焊条电弧焊,选用与之化学成分相近的A102

  焊材的化学成分和力学性能见表3、表4、表5

  2.4焊工资格

  焊接过渡层和复层的焊工应具有堆焊的资格。

  2.5工艺措施

  (1)焊接顺序焊接时,按照先焊基层,再焊过渡层,最后焊复层焊缝的顺序进行。

  (2)工艺参数见表6

  (3)工艺措施

  a)焊条焊前须按规定进行烘干处理;

 

b)过渡层、复层焊接均宜采用反极、直线运条和多层多道焊;

  c)过渡层、复层焊接均宜采用小电流、快速焊。

  3新宝平台焊接中的应用

  3.1焊件定位焊

  组对时应以复层为基准对齐,错边量为不大于1.5mm,不允许采用打磨复层金属的方法来减小错边量。定位焊一定要焊在基层金属上,不允许用不锈钢焊条在基层上定位焊,更不能在不锈钢上用低合金钢焊条焊接。

  3.2焊前清理

  焊前应清理焊接区域及其周围20mm范围内的水、油、锈及渣等污物。

  3.3焊接实施和注意事项

  (1)焊接时,严格按评定合格的焊接工艺进行;

  (2)焊接基层时不得熔化复层,复层金属熔人基层焊缝会产生焊接裂纹;

  (3)基层钢板侧尽量选用抗裂性能较强的碱性焊条;

  (4)合理选择过渡层的焊接材料,过渡层的填充金属必须能允许基层的稀释;

  (5)为减少基层对过渡层的稀释,过渡层焊接应尽量选用小直径焊条,采用小电流、快速焊;,

  (6)过渡层的焊接采用反极性、直线运条和多道焊;

  (7)过渡层的熔焊金属在基层处的厚度宜为1.52.5mm,在复层处的厚度为 0.51.5mm

  (8)为防止重复加热使焊缝的抗蚀性能降低,复层焊缝应在最后焊接;

  (9)复层的焊接应采用多道焊,层问温度控制在60以下[1];

 

(10)壳体复层焊缝表面应磨平,余高控制在0.5mm以下;

  (11)合理制定“T”形焊接接头处基层与过渡层焊缝焊接程序,即为避免纵缝端部的过渡层焊缝熔入环向基层焊缝中,要求纵缝两端部附近的过渡层和复层焊缝,必须在环向基层焊缝焊完后再焊接;

  (12)不锈钢接管与复合钢板壳体的焊接,应先用过渡层焊A302填满坡口,最后用A102进行复层焊接。

  3.4检验

  (1)A,B类焊接接头进行20%X射线检测,JB/T4730.2

  -2005级合格;

  (2)A,B类焊接接头在焊完基层焊缝后,进行100%磁粉检测,合格后方可施焊过渡层;

  (3)所有复合钢板焊接接头的复层表面应进行100%渗透检测,JB/T4730.5-2005级合格;

  (4)设备制造完毕后,按设计要求进行壳程的水压试验;

  (5)设备试压用水的氯离子浓度测试,不大于25mg/L为合格。

  4效果

  设备交付使用一年有余,运行良好。实践证明,焊接工艺得当,焊后质量优良,保证了新宝平台的安全使用。

  参考文献:

  [1]中国机械工程学会焊接学会。焊接手册。北京:机械工业出版社。2001:812.

 

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