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銹鋼復合板，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(gang)復合板洗滌塔的結構參數見表5-53。
一、不銹鋼復合板焊接性分(fen)析
不(bu)銹鋼(gang)(gang)復(fu)合板焊(han)接(jie)的(de)最關(guan)鍵是過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接(jie)，其(qi)屬于異種鋼(gang)(gang)的(de)焊(han)接(jie)，焊(han)接(jie)時(shi)要(yao)兼(jian)顧基層(ceng)(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)2種不(bu)同鋼(gang)(gang)材的(de)性能。應(ying)選用合適的(de)填(tian)充(chong)材料(liao)，同時(shi)要(yao)嚴格控制焊(han)接(jie)熱輸人，使碳鋼(gang)(gang)基層(ceng)(ceng)(ceng)一(yi)側熔(rong)深較(jiao)淺(qian)，以減(jian)少焊(han)縫金屬的(de)稀釋(shi)和基層(ceng)(ceng)(ceng)合金化(hua)。
二、焊(han)接工藝制(zhi)定
1. 坡(po)口形式確定(ding)
根據圖樣要求和工藝條件，縱縫(feng)、拼縫(feng)的(de)坡口采(cai)用(yong)雙U形(xing)＋V形(xing)的(de)坡口形(xing)式，如圖5-26a所示(shi)；環縫(feng)的(de)坡口采(cai)用(yong)UV形(xing)的(de)坡口形(xing)式，如圖5-26b所示(shi)。
采(cai)用這兩種坡口形式(shi)的優(you)點(dian)為：
①. 縱縫(feng)、拼(pin)縫(feng)的(de)基(ji)層采(cai)用雙U形(xing)坡口，可以提高效(xiao)(xiao)率(lv)，減少焊接變(bian)形(xing)，防止筒體產生(sheng)(sheng)內棱角，避免焊縫(feng)內部(bu)存在過(guo)大的(de)焊接應力；而環縫(feng)的(de)基(ji)層采(cai)用UV形(xing)坡口，可以減少過(guo)渡層與復層的(de)填充金(jin)屬量，以提高效(xiao)(xiao)率(lv)，同時也(ye)減少復層焊縫(feng)的(de)多次受(shou)熱，以免熔(rong)合線附近產生(sheng)(sheng)晶間腐(fu)蝕。
②. 焊(han)接過渡層時熔合比(bi)小(xiao)，可降低焊(han)縫金屬的稀釋率，以保證過渡層焊(han)縫性(xing)能。
③. 能避免基層(ceng)焊縫焊到復層(ceng)上(shang)，以保(bao)證復層(ceng)的耐蝕性。
2. 焊接材(cai)料選擇
為了保證焊(han)縫質量，焊(han)接時應嚴格控制焊(han)縫中有害雜質元(yuan)素S、P的(de)含量和焊(han)縫金屬(shu)的(de)C含量，限制焊(han)接熱(re)輸入及高(gao)溫(wen)度(du)停留時間(jian)。不銹(xiu)鋼復合板洗滌塔的(de)焊(han)材選用情況見表 5-54 。
3. 焊接技術要求
a. 焊(han)(han)接不銹(xiu)鋼復合板洗滌塔所采(cai)用的焊(han)(han)接參數(shu)見表(biao)5-55。焊(han)(han)接基(ji)層時的消氫溫(wen)度為300～350℃／2h。
b. 關鍵(jian)部件的焊接技術要求
①. 封(feng)頭拼接
封(feng)(feng)頭拼(pin)接最為(wei)關鍵的(de)是制訂焊(han)接順序(xu)、成(cheng)形(xing)(xing)工(gong)藝和熱處(chu)理(li)工(gong)藝。為(wei)了保證基層(ceng)(ceng)(ceng)Q345R的(de)設計強度，封(feng)(feng)頭在(zai)熱成(cheng)形(xing)(xing)后(hou)要(yao)進行恢(hui)復(fu)力(li)學(xue)性(xing)能的(de)正火處(chu)理(li)；而不銹鋼的(de)敏化溫度區(qu)間(jian)(jian)為(wei)500～800℃，若在(zai)此(ci)區(qu)間(jian)(jian)時間(jian)(jian)停留(liu)過長，則會導致(zhi)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)晶界析出σ相，產生組織脆化，引起晶間(jian)(jian)腐蝕。為(wei)了保證復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)快(kuai)(kuai)速冷(leng)(leng)卻和基層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)空冷(leng)(leng)，封(feng)(feng)頭熱壓成(cheng)形(xing)(xing)后(hou)采用復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)噴霧水(shui)的(de)快(kuai)(kuai)冷(leng)(leng)工(gong)藝。為(wei)了保證過渡層(ceng)(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)縫質量(liang)，在(zai)基層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)接完成(cheng)后(hou)，進行封(feng)(feng)頭的(de)成(cheng)形(xing)(xing)和正火處(chu)理(li)。在(zai)母材(cai)試板合格后(hou)，進行過渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接，復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)接在(zai)去應力(li)處(chu)理(li)后(hou)進行，確保設備的(de)焊(han)接質量(liang)。封(feng)(feng)頭的(de)拼(pin)接工(gong)藝評定力(li)學(xue)性(xing)能見表5-56。
②. 筒體焊接
筒體焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時先(xian)進行(xing)(xing)內側(ce)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，采用(yong)埋(mai)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)時應預留3～5mm不(bu)焊(han)(han)(han)，再(zai)用(yong)焊(han)(han)(han)條電弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)填充，以免將(jiang)埋(mai)弧(hu)(hu)焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)在(zai)復層(ceng)(ceng)上，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)完畢后(hou)(hou)進行(xing)(xing)消氫處理(li)(li)；再(zai)從外側(ce)用(yong)碳弧(hu)(hu)氣刨進行(xing)(xing)清根(gen)，用(yong)角磨機(ji)打(da)磨掉(diao)滲碳層(ceng)(ceng)；對外側(ce)進行(xing)(xing)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)完畢后(hou)(hou)進行(xing)(xing)消氫處理(li)(li)；對基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)進行(xing)(xing)100％的(de)RT無損檢測，RT合格后(hou)(hou)對復層(ceng)(ceng)側(ce)的(de)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)余高進行(xing)(xing)磨平，再(zai)對基(ji)層(ceng)(ceng)表面進行(xing)(xing)100％PT無損檢測；再(zai)進行(xing)(xing)過渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)，待(dai)熱(re)處理(li)(li)后(hou)(hou)進行(xing)(xing)復層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)(jie)。
③. 錐體的焊(han)接
錐(zhui)體由四節(jie)(jie)組成(cheng)，其中兩節(jie)(jie)為8（錐(zhui)體壁厚）100mm＋4mm，一(yi)節(jie)(jie)為860mm＋4mm，一(yi)節(jie)(jie)為830mm＋4mm。錐(zhui)體的夾角為60°，錐(zhui)體的坡口在立(li)車(che)上加工。其中8100mm＋4mm和860mm＋4mm的錐(zhui)體環焊縫在專(zhuan)用(yong)的焊接輔助(zhu)工裝進行埋弧焊焊接外側基層，如圖5-27所示。830mm＋4mm 頂(ding)端(duan)的錐(zhui)體環焊縫采用(yong)了(le)全(quan)焊條電弧焊的工藝。
④. 殼體與堆(dui)焊(han)接管的(de)焊(han)接
坡口的(de)制(zhi)備(bei)如圖5-28a所示(shi)。大厚(hou)壁殼(ke)體與堆焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)管(guan)的(de)基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，由于剛(gang)度大、拘束(shu)度大，其預(yu)(yu)熱溫度應(ying)(ying)比殼(ke)體對接(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)預(yu)(yu)熱溫度要(yao)高，預(yu)(yu)熱溫度應(ying)(ying)控制(zhi)在200℃以(yi)(yi)上。為了減輕大厚(hou)堆焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)管(guan)在筒體上的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)變形，在筒體內部安(an)裝(zhuang)工(gong)裝(zhuang)支撐(cheng)，同時(shi)從(cong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)工(gong)藝、焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)順(shun)序方(fang)面加以(yi)(yi)控制(zhi)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)變形，采用(yong)細焊(han)(han)(han)(han)條、小電流、分(fen)段(duan)焊(han)(han)(han)(han)、多(duo)層(ceng)(ceng)多(duo)道(dao)焊(han)(han)(han)(han)等方(fang)法(fa)。為了防止打(da)底(di)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)因收縮應(ying)(ying)力(li)過大而引起(qi)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)開裂，打(da)底(di)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)一般分(fen)為6～8段(duan)，后(hou)續(xu)焊(han)(han)(han)(han)道(dao)可(ke)以(yi)(yi)逐步減少分(fen)段(duan)數(shu)，可(ke)以(yi)(yi)降(jiang)低焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)殘(can)余應(ying)(ying)力(li)。基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)后(hou)立即進行(xing)(xing)(xing)消氫(qing)處(chu)理和(he)(he)保溫緩冷(leng)，冷(leng)卻至(zhi)常溫后(hou)對基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)進行(xing)(xing)(xing)100％UT無損檢測。UT無損檢測合格(ge)后(hou)，再按要(yao)求(qiu)進行(xing)(xing)(xing)過渡層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)和(he)(he)熱處(chu)理后(hou)進行(xing)(xing)(xing)復層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)。
⑤. 殼(ke)體與(yu)不(bu)銹鋼接(jie)管(guan)的焊接(jie)
坡口的制(zhi)備如圖5-28b所示。采用(yong)對殼體開孔處(chu)的基層(ceng)預(yu)(yu)先進(jin)行堆焊(han)過渡(du)層(ceng)的工(gong)藝，焊(han)接(jie)時(shi)采用(yong)短(duan)弧、小電(dian)流、反(fan)極性、快速窄道(dao)焊(han)和多層(ceng)多道(dao)焊(han)的焊(han)接(jie)工(gong)藝，從而保證了焊(han)接(jie)質(zhi)量。嚴格控制(zhi)道(dao)間溫(wen)度，一(yi)般(ban)不(bu)要高于150℃。由于此處(chu)的剛度、拘(ju)束度和焊(han)接(jie)應力都非常(chang)大，對不(bu)銹鋼之間的焊(han)接(jie)也采取了預(yu)(yu)熱(re)100℃以(yi)上的工(gong)藝。焊(han)接(jie)后進(jin)行保溫(wen)緩冷，冷卻至常(chang)溫(wen)后對角焊(han)縫進(jin)100％UT無損檢測。
4. 焊縫的返修要求
a. 表面缺陷(xian)的返修
缺(que)陷(xian)經修(xiu)(xiu)磨(mo)清除(chu)后，修(xiu)(xiu)磨(mo)處的厚(hou)(hou)度不應小(xiao)于設計厚(hou)(hou)度，磨(mo)除(chu)厚(hou)(hou)度應小(xiao)于容器(qi)名義厚(hou)(hou)度的2％且不大1mm，超(chao)出(chu)時(shi)應予補(bu)焊。缺(que)陷(xian)清除(chu)后，應進行外觀檢查，要求(qiu)表面(mian)光滑(hua)平整、過(guo)渡(du)平緩，表面(mian)需作無(wu)損檢測。
b. 局部缺陷的(de)返修
在焊(han)縫(feng)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)返(fan)(fan)修(xiu)(xiu)前(qian)應(ying)(ying)對(dui)返(fan)(fan)修(xiu)(xiu)周圍進行(xing)預熱，預熱溫度(du)(du)為100～150℃，并應(ying)(ying)用(yong)超聲(sheng)波檢測儀測定缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)深度(du)(du)，根據(ju)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)深度(du)(du)確(que)定在哪一(yi)側(ce)返(fan)(fan)修(xiu)(xiu)，清(qing)除(chu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，應(ying)(ying)控制在鋼板厚度(du)(du)的(de)2/3以內（從返(fan)(fan)修(xiu)(xiu)側(ce)表面(mian)計(ji)算），若(ruo)超過焊(han)縫(feng)深度(du)(du)2/3仍殘留缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)時，應(ying)(ying)立即停止清(qing)除(chu)并進行(xing)補(bu)焊(han)，補(bu)焊(han)時應(ying)(ying)采用(yong)多層(ceng)多道焊(han)，不需要擺動焊(han)。然后在其背(bei)面(mian)再次清(qing)除(chu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)，進行(xing)補(bu)焊(han)，補(bu)焊(han)長(chang)度(du)(du)應(ying)(ying)＞80mm。
5. 焊接不銹鋼復(fu)層時(shi)的注意(yi)事項
a. 焊接前應(ying)在坡口兩側各100mm范圍(wei)內，涂刷“防(fang)飛(fei)濺劑”，以防(fang)止(zhi)飛(fei)濺沾污復層表面。
b. 焊(han)(han)接時采用(yong)小(xiao)熱輸入(ru)、快速焊(han)(han)、短弧焊(han)(han)、不擺(bai)動、多(duo)道焊(han)(han)的(de)方法。
c. 嚴格控制道間(jian)溫度，不超過工藝要求。
三、焊后熱處理工藝的制定
1. 封頭的(de)正火處(chu)理工(gong)藝
封頭在熱成形(xing)后，為了保證基層Q345R的設計(ji)(ji)強度，需要進行恢(hui)復力學性(xing)(xing)能(neng)的正火(huo)處理，Q345R的正火(huo)工藝(yi)要求溫度控制(zhi)在880～940℃。封頭經過正火(huo)處理后，對同爐母材試(shi)板(ban)進行力學性(xing)(xing)能(neng)分析和(he)對復層進行晶間腐蝕試(shi)驗，結果(guo)都(dou)達到(dao)了設計(ji)(ji)要求。
2. 筒片卷制后的熱處理工藝
筒體(ti)(ti)壁厚大于圓筒內(nei)徑的3％時，應(ying)進行處(chu)理(li)。筒體(ti)(ti)卷制成形后(hou)，進行了(le)消除卷制應(ying)力的熱(re)處(chu)理(li)，其熱(re)處(chu)理(li)溫度為（580±10）℃。
3. 設備的(de)去應力熱(re)處理工(gong)藝
不銹鋼復(fu)合板(ban)的(de)焊(han)后熱處(chu)(chu)(chu)理，要(yao)避免復(fu)層母材和焊(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭中鉻碳化合物析(xi)出和形成(cheng)σ相，采用較低的(de)熱處(chu)(chu)(chu)理溫(wen)(wen)度，即（580±10）℃的(de)退火工藝，保溫(wen)(wen)時間按正常所需時間進行(xing)保溫(wen)(wen)。由于錐(zhui)體的(de)復(fu)層若要(yao)在(zai)最后焊(han)接(jie)(jie)，其(qi)焊(han)接(jie)(jie)環境(jing)比(bi)較惡(e)劣，所以把設(she)備分為上下兩段進行(xing)整體熱處(chu)(chu)(chu)理，而在(zai)錐(zhui)體與(yu)筒(tong)(tong)體連接(jie)(jie)的(de)第二節(jie)筒(tong)(tong)體上進行(xing)收口，焊(han)接(jie)(jie)完畢后，進行(xing)局部熱處(chu)(chu)(chu)理。
四(si)、防止(zhi)復層(ceng)損(sun)傷的幾項措施
1. 為了防止(zhi)復合(he)板的損傷，應對復層用(yong)粘膠布進(jin)(jin)行保護(hu)(hu)；卷板時(shi)，對滾(gun)筒(tong)用(yong)麻繩(sheng)或包不銹(xiu)鋼皮進(jin)(jin)行保護(hu)(hu)。
2. 起吊(diao)時用(yong)專用(yong)工裝卡(ka)具進行起吊(diao)。
3. 焊工在筒(tong)體內進行焊接時，必須(xu)穿布鞋或膠鞋。
五(wu)、根據設計圖樣的要求(qiu)，焊(han)縫檢測(ce)質量應達到(dao)BI級
焊(han)接(jie)完畢對設備縱(zong)、環焊(han)縫(feng)進行100％的y射線檢測(ce)，焊(han)縫(feng)一次合格率達到98％，未(wei)出現裂(lie)紋、未(wei)熔合等(deng)缺(que)陷；對復層進行100％PT無損檢測(ce)，結果達到100％I級合格要(yao)求(qiu)。對設備焊(han)接(jie)試(shi)板進行了力(li)學性能(neng)試(shi)驗(yan)，結果完全達到設計要(yao)求(qiu)。
洗滌塔的(de)(de)成功(gong)制作(zuo)(zuo)，對設(she)備制造廠家解(jie)決了(le)大(da)(da)厚型不銹鋼復合板設(she)備的(de)(de)焊(han)接技術和制作(zuo)(zuo)積(ji)累(lei)了(le)豐富的(de)(de)經驗，對今后同類大(da)(da)型設(she)備的(de)(de)制作(zuo)(zuo)有很好的(de)(de)借鑒和指(zhi)導意義。
