不锈钢复合钢板厚壁压力容器焊接

嚣 拳 。 骨 期 哪 玩 i 文章编号： i 0 0 0 7 4 6 6 ( 2 0 0 1 ) O 2 0 0 4 0 0 2 不锈钢复合钢板厚壁压力容器焊接 麦穗华 ( 广州广重企业集团有限公司 广东 广州5 1 0 2 5 2 ) 关键词： 压力容器； 复合钢板； 焊接 中图分类号： T Q 0 5 2 4 ； T Q 0 5 0 4 文献标识码 ： B 高压釜是我公 司定型批量产品 ， 厚度往往大于 2 5 m 。 以往由于不锈钢复合钢板供货困难， 复层加 基层的厚度均未超过 2 5 m m， 故这类设备的制造一 直采用衬里或堆焊复合层等方法 衬里工艺复杂， 质 量不稳定， 结合率不高， 生产效率低。堆焊工艺极复 杂， 劳动强度大， 生产效率低， 因此成本高。 近年来， 随着不锈钢复合钢板技术日益成熟 我 公司已成功地将不锈钢复合钢板用于制造高压釜， 掌握了不锈钢复合钢板的切割、 冲压、 卷圆、 焊接和 热处理等制造工艺， 笔者以M A高压釜为例， 着重 阐述厚壁不锈钢复合钢板的焊接问题。 1 材料要求 M A高压釜属于三类压力容器， 其主要技术参 数： 设计压力 1 2 5 MP a ， 最高工作压力 I 1 MP a ， 设 计温度 3 0 0， 最高工作温度 2 9 0， 体积 1 5 r r l 。 ， 介质为苯胺、 C S 及H 2 S ， 筒体内径 8 0 0 n l rr l ； 主体 材质基层为 1 6 Mn R， 厚度 5 0 m i i 1 ； 复层 1 C r l 8 N i 9 ， r i ( 实际由3 2 1 代替) ， 厚度 4m m。对 M A高压釜用 复合钢板质量有较严格的要求： 复层不得有疏松、 裂纹、 麻点和划痕等影响腐蚀性的外观缺陷， 基层与 复层贴合面应占总面积的 9 5 以上， 局部未贴合面 积不得超过5 O m m 。 力学性能符合 G B 8 1 5 6 8 7 不锈钢复合钢板 的规定。对钢板逐张进行超声 波探伤， 按 J B 4 7 3 0 9 4 压力容器无损检测 之 8 3 压力容器复合钢板超声检测 级验收。复层按 G B 4 3 3 4 5 9 o 不锈钢硫醣 硫酸铜腐蚀试验方 法 做晶间腐蚀倾向试验合格。 实际供货的设备主体基层和复层材料的力学性 能见表 1 ， 复合板材料的力学性能见表2 。从表 2 可 见， 复合板的抗拉强度不低于基层材料标准规定值， 表 4 接头形式与适用参数推荐表 推荐表( 表 4 ) 的组合是不全面的， 声与 f 的组合 可能会变化， 但只要一个工况变得更苛刻时即应选 择更高一级的接头形式。 参考文献 ： 1 A S ME7 111 - l -1 9 9 5 ， A p p e n d i x a b a s if o r t a b l i s h i n g a l l o w - a b l e l 0 a d s O r t u b e - t o - t u b e s h e e t i o n t E S 2 Z B J 9 8 0 0 1 -8 7 ， 工业锅炉胀接技术条件I s 3 3 邵祖光， 袁宗虞， 齐树柏 等练油厂设备加热炉设计手册 ， 第 二 分篇下册 M _ 北京： 中国石油化工总公司石油规划院， 1 9 8 4 【 4 甘建衡 换热器 M3 上海： 上海化学工业设计院石油化工设 备建设组， 1 9 7 4 5 3 颜惠庚换热管液袋式液压胀接装备与技术 D 上海： 华东 理工大学， 1 9 9 8 ( 王编) 收穗日期： 2 9 o o 9 _ 2 5 作者简介 ：麦穗华( 1 9 5 8 一 ) ， 女( 汉族) ， 广东顺德人， 工程师， 工学学士， 从事压力容器设计制造工作。 维普资讯 第 2 期 麦穗华： 不锈钢复合钢板厚壁压力容器焊接 且不大于基层材料标准上限值加 3 5 MP 丑 ， 延伸率不 低于基层材料或复合材料中较低一方的规定值， 结 合率大于 9 8 ， 剪切强度大于 1 4 7 MP a ， 完全符合 GB 8 1 6 5 8 7的要求 。 表 1 基层和复层材料力学性能 牌 号 一 击 慧 H B髂 1 6 Mn R 5 3 5 3 0 9 2 5 5 5 3 2 完好1 5 3 符台一级 3 21 5 7 4 2 7 】6 5 一 一 一 一 一 2 焊接要求 为保证不锈钢复合钢板焊接后不失去原有的综 合性能， 分别按原材料要求对基层与复层进行焊接 基层与复层交界( 即过渡层) 的焊接要考虑以下几个 问题： 基层与复层的线膨胀系数差别很大， 因此在 冷却过程中产生不均匀热收缩， 以致于焊接后残余 应力很大， 而且用焊后热处理办法不能彻底消除残 余应力。 复层受基层的稀释作用， 过渡层将产生马 氏体组织， 损害了接头性能。 基层焊后热处理将促 使碳元素进一步扩散， 在熔合线附近产生脱碳， 导致 基层强度下降。 复层在 5 5 0 8 5 0将产生敏化， 造成耐腐蚀性能和焊接接头韧度降低。为了避免上 述问题， 焊接工艺的选择要点是 a _ 过渡层焊条含镍 量要高。 b 基层焊后热处理的加热温度应当控制在 5 5 0 C 以下。c 过渡层的熔焊金属必须完全盖满碳 钢层， 碳钢处 b 一1 5 2 5 m m， 盖过不锈钢与碳钢 交界面 一0 5 1 5 mm， 见图 1 。d 复层和过渡层 焊接， 均应采用小规范参数多道焊 复层的焊层堆焊 高度要控制到最小， 且不得超过 1 8 m m。 基屠 图 1 焊接详 图 3 焊接工艺 对于筒体的纵、环缝坡口， 根据我公司多年的 实践经验， 选取如图 2 所示的接头型式 并应根据 J B 4 7 0 8 9 2 钢制压力容器焊接工艺评定 ， 对接 头进行焊接工艺评定，以确定焊条及焊接工艺参 数，见表 3 。 基屡 6 0 表 3 焊接参数 圉 2 纵环缝坡口图 焊接工艺顺序为： 采用手弧焊先焊基层内层， 焊第一层时须特别注意， 不得将低合金等基层金属 沉积在复层上， 并距离复层不小于1 5 r f l tT 1 ， 焊前预 热温度不小于 1 2 0。 基层外层挑焊根后， 采用埋 弧焊焊满外层， 经 1 0 0 X射线探伤和 2 0 趁声波 探伤合格。 采用手弧焊焊过渡层， 第道焊接要采 用小规范参数反极直流的多遭焊， 焊前预热不小于 1 0 0。 采用手弧焊焊复层， 焊前必须彻底清除过 渡层熔渣及其它表面附着物， 层间温度控制在5 O 以下。第一层焊后应用 1 0 倍放大镜检查表面， 确无 裂纹等缺陷时方可焊下一层， 焊完复层后应经着色 检查合格。 因基层厚度大于3 0 m m， 接G B 1 5 0 钢 制压力容器 规定， 需作焊后热处理 热处理时， 加 热、 冷却要均匀， 以充分消除应力。 4 焊接缺陷及预防措施 在制造第一台 M- A高压釜时， 筒体纵缝所带 的焊接试板侧弯不合格， 其缺陷发生在焊缝过渡层 位置， 取缺陷处焊缝作金相分析， 发现有马氏体组 织， 说明过渡层焊缝有基层金属的沉积。 为预防出现 上述缺陷， 在过渡层焊接前须彻底清除坡口上的溶 渣、 飞溅及附着