双相不锈钢换热管与管板的全位置自动焊

双相不锈钢换热管与管板的全位置自动焊 ? 1999年12月第6期石油工程建设 q一1\摘要介绍甲醇合成塔艰相不锈钢反应管与管板的自动焊接工艺.针对焊接过程中母 材的 相变及熔合特性,采用瑞典SANDVIK公司的自动焊丝22.83L,通过焊接工艺评定试验,确 定了焊接工艺参数,并提出了防止焊接缺陷,保证熔合性的技术措施.在大庆油田天然气化工 厂 甲醇合成塔的施工中取得良好的效果,9420条焊缝经氨渗透法检验一次合格率为99.8%. 主题词醴试验应用襄媳,青板,自万罕绔, 1前言.的化学成分和力学性能参数分别见袭l和表 1998年为大庆油田天然气化工厂10万 t/a年甲醇装置制造了一台直径3400mm甲醇 合成塔,该塔是目前我国采用国内材料制造的 最大一台合成塔,其结构为固定管板式,壳体 直径3400ram,设计压力5.7MPa,设计温度 275?,焊缝系数10,主体壁厚60,70mm. 简体材质为低合金耐热钢l3MnNiMoNbR,热 处理状态为正火加回火板;塔体内4710根 D38×2mm双相不锈钢反应管(A相和F相) 材质为00Crl8Ni5Mo3Si2,管板材质为 13MnNoNbR+309L,厚度为(90+7) mm.考虑到双相不锈钢反应管的特点,焊接 过程的相变及与管板的熔合性,经过焊接工艺 评定,制定了切实可行的焊接工艺,取得 了良好的效果. 2焊接材料 由于双相不锈钢具有铁素体和奥氏体的双 重性,所以焊接时,不需要焊前预热和焊后缓 冷,焊接所用的焊丝应保证热影响区的机械性 能和抗腐蚀性能与母材相当,注意防止出现气 孔,夹渣.双相不锈钢反应管~30Crl8Ni5Mo3Si2 亵1O0Cr18NiSMo~Si2化拳成分 淤, 元索CCSnlNilPlsl】?1w 含量?I8,?『平矗(%)00319.50.03 亵200Cr18NiSMo3Si2的力拳性麓 为保证双相不锈钢的焊接性,防止奥氏体 化和铁素体化的发生,决定采用瑞典SAND. VIK公司的自动焊丝22.8.3L,其化学成分 见表3. 衰3埠丝228.3L的化学成分 元索lclclPlMNiSsiMoNllll l盖ll.,l0_891.O3.O012?10025 3焊接工艺评定 3.1评定内容 根据该双相不锈钢反应管与管板的特点, 采用以上母材和焊材,按照GB151—89”钢制 管壳式换热器”附录c的要求,进行焊接工 艺评定,内容包括水平固定焊,角接,且保持 经过施工过程的分折,发现引弧气孔是气 孔产生的主要原因.因此我们改用退步起弧 法,即从始焊部位前方50mm左右处起弧,然 后拉回始焊位置开始焊接,对引弧失败的焊条 不宜再重新使用. lI l—————— 参考文献 1法国C~DAP一95标准英文 2张支钺,周振丰焊接措金与金属焊接性北京:机械 工业出版杜.1990 (收穑日期1999—04—29) 10石油工程建设1999年l2月第6期 适当的线能量. 3.2评定结果 经多次实验.得出如下焊接工艺参数.见 表4,表5. 裹4自培晨与镶丝屡的工艺参数 转动衔接蘸熔迭丝预热预热基值B末冲 焊遭层擞周斯段长段长速度时间电流电流周期 (mm/(m)(mm)i(?ls)f8)(A)(A)fm) 自熔屠333l22555455 壤丝层333lOl1005400 裹5警扳焊接电流IA) 焊遭层次l1段l2段3段4段5段6段7丧8殷 蛊篓曩l蔷l芸l45l50150l50145140l95l2?2?2帅195 对评定的试件按照有关要求,通过国家焊接 材料质量监督中t:-5-~N对手工氩弧焊和自动氩弧 焊试件进行检验,评定为能够满足工艺要求. 4施焊工艺 为提高管板焊接质量.保证管与管板的熔 合性,可焊性,采用钨极氩弧气体保护自动焊 进行全位置焊接.采用氩弧手工焊进行补焊. 自动焊使用意大利自动管板焊机,该机由微机 控制,可自动输出工艺参数,为了提高机头的 对中性和调整精度,在原焊机操作机头的基础 上,我们对焊机头支架部分进行了改造和设 计,箱体结构如图1. 囝1警梧全位置自动焊机机头辅助支撂籍 1.固定滑轮{2钢丝绳;3坠扳;4.滑轮(8对): 5.滑轮;.车轮;7电动机;B;上钢板;9暇于L;lO 支柱(4根);11.中锕板;12左右控制扳;13前后控制 棒;14上下控制钮;15.下钢板 这样,不但降低了4710根双相不锈钢反 应管的9420条焊缝的焊接劳动强度,使焊缝 成型质量也有了改善,大大提高了工效. 换热管与管板接头采用强度焊加贴胀的联 结方式,且胀接采用液压胀.为了保证接头质 量,采取先焊后胀的工艺.焊接采用先白熔后 填丝的工艺方法. 焊接工艺参数参照焊接工艺评定的参数选 取.焊接时要严格保持电压稳定.焊缝的坡12 如图2所示. D38×2蕾材 t9”/ 95 It3 ?45” ‘一l 田2埠II藿口黼 5焊接质量保证措施 (1)由于双相不锈钢具有铁索体和奥氏体 双重性,所以焊接过程中主要防止出现A相 和F相的互变.实践证明:线能量过高,冷 却速度慢.易出现点蚀,冲击韧性下降.出现 奥氏体化;反之.易出现铁紊体化.因此要求 在焊接过程中保持焊接线能量适中. (2)考虑到热传导性和焊接材料完全熔化 前的流动性.为了保证较好的熔合性.将焊接 起始位置设定在大约相当于时钟二点的位置, 如图3. 180’ o’ 囝3焊接起始位置籼曩序 (3)为了更有效地防止产生缺陷,在氧气 保护的同时加上2.5%,3.5%的氨气,从而 一 1摘要为了解决珠光体耐热钢焊后热处理过程中再生再热裂纹的问题,分析了再热裂纹 的特生针茎响曩纹薯星素.分出措V’/,再-g0v’x主题词不锈钢焊接热宴I=理裂纹分析防治措施 1概况辕善,.原因之一.因此珠光体耐热钢焊后进行热处理 随着国内石油化工,电力工业的迅速发是不可缺少的重要工序.多数珠光体耐热钢在 展,以cr—Mo为基础的低,中台金珠光体耐焊后并未出现裂纹,而是在焊后热处理过程中 热钢成为高温条件下使用的重要材料之一.珠产生了裂纹,这就是珠光体耐热钢焊接的又一 光体耐热钢在小于600?温度下不仅有很好的问题,即焊接再热裂纹. 抗氧化热强度,还有较好的抗氢腐蚀和抗硫腐从60年代开始,国外相继报道了因再热 蚀性能.同时由于珠光体耐热钢中合金元素较裂纹而发生的多起事故,促使各国对再热裂纹 少.其工艺性能和物理性能优良,为其它的耐开展了大量的试验研究.70年代初,国内也 热钢材料所不及.因此,珠光体耐热钢得到了报道了因再热裂纹而导致产品失效的事故.随 广泛应用.着珠光体耐热钢应用于压力容器和高温高压管 珠光体耐热钢的焊接工艺通常有两种,一道.关于再热裂纹的报道也时有所闻. 种为选用与母材相匹配的耐热钢焊条,另一种再热裂纹(Reheatcracking)叉称为消除 采用奥氏体钢焊条.采用奥氏体焊条由于焊缝应力处理裂纹(Stress—Reliefcracking),这种 金属与母材的膨胀系数不同,长期高温工作还裂纹不仅发生在消除应力的热处理中,也发生 可能发生碳的扩散迁移现象,容易导致在熔合于焊后再次高温加热过程中. 区发生破坏,因此,该焊接工艺较多应用于局2再热裂纹的特征 部补焊或焊后不易进行热处理的部位.焊接珠(1)产生的部位均在焊接热影响区的过热 光体耐热钢较普遍采用耐热钢焊条.粗晶区,焊缝,热影响区的细晶区及母材均不 生产实践证明,采用珠光体耐热钢焊条.产生再热裂纹.裂纹沿熔合线方向在奥氏体粗 主要存在冷裂纹,近缝区硬化,热影响区软化晶晶界发展,不少裂纹是断续的.再热裂纹具 等问题.此外,焊接残余应力是造成应力唬性有沿晶间开裂的特征. 破坏,结构变形失稳以及应力腐蚀裂纹的主要(2)再热裂纹的产生与再热过程的加热或 适当提高焊接电压,保证了焊接的熔台性和焊了以上工艺的正确性. 缝F—A相的相对平衡.参考文献 6结论’GB15I一89钢制管壳式换热器中国标准出艘社 以上换热管与管板联结工艺已在我厂生产接第卷材料的焊接北京机械工业出版 实践中应用,4710根双相不锈钢管的9420条3傅积和孙玉#焊接教据手册. 北京:机械工业 焊箍经15%的氨渗透法检验一次合格率为99.m?1qq4 8%.该设备现已投入运行,情况良好,证明(编辑朱智灵收稿日期1999—04—0l