煤制天然气项目中复合钢压力容器的焊接工艺应用 VIP

氯 。 艺 l n ! 煤制天然气项 目中 复合钢压力容器的焊接工艺应用 l 幽 g G s s o Co mp o s i t e S 它 l s s Ve s s e i 皿Co a l a s 文 孙松召 张鹏 张法稳 周国华。 ( 1 一 扬州凯芬机械有 限公司 ；2 一 浙江诚泰化工机械有 限公司 3 一 江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院 ) 摘要：本文简要介绍 了复合板 的材料特性 ，对材料进行 了焊接性分析 ，详细描述了焊接工艺评定 试验的实施过程和结果，确认焊接工艺的可行性，使复合板产品焊接质量得到了保证。 关键词 ：煤制气 ；$ 2 2 0 5 3；复合板 ；焊接工艺 1 刖 昌 煤制气采用碎煤 加压气化技术将褐煤进行 气化 ，再经变换 、低温甲醇洗、甲烷化等主要 单元，最终制成合成天然气 ( S N G)，供城市使 用 。我 国的资源现状是多煤少油缺气 ，发展煤 制气具 有较好 的经济性 ，因此煤制气具有一定 的发展空间。通过国家的严格控制，部分地区 建立了一批示范项目。某公司订购一台效加 热器 ，用于煤制天然气项 目 浓盐水处理及蒸发， 主体采用S 2 2 0 5 3 Q 3 4 5 R 复合钢板，壁厚1 3 ra m， I 类压力容 器 ，结构简图如 图1 所示 ，基本设计 参数如 表1 所示。 2 主体材料焊接性分析 $ 2 2 0 5 3 双相不锈钢在各种酸 、盐环境下 ，相 I ： L 3 0 4 3 1 6 系列不锈钢具有更好的耐腐蚀性能。 因为该钢种化学成分中均含有c r 、N i 、M o 、N 等 元素，且铁素体和奥氏体各占5 0 ，耐点蚀当量 较高 ，具有较好的抗点蚀能力。与纯奥氏体不 作者简介：孙松召 ( 1 9 8 2 一)，男 ，工程师 ，质量总监 ，从事质量管理工作 。 锈钢相比具有较低的热裂倾向，与纯铁素体不 锈钢相比具有较低的焊后脆化倾向，而且热影 图1 产品结构示意图 壳程 管程 设计压力 M P a 0 2 ， F V 0 4 最高工作压力 MP a 一 0 0 7 0 2( 最高 ) 0 1 8 0 4( 最高 ) 设计温度 9 0 6 5 容积 m 1 0 6 2 0 1 工作介质 蒸汽 冷凝水 浓盐水 焊接接头系数 0 8 5 1 O 水压试验压力 MP a 0 5( 0 5 0 6 6) 0 6 6( 0 5 1 0 6 6) 绝热厚度 m m 6 0( 离心高温玻璃棉 ) 6 0( 离心高温玻璃棉 ) 主体材料及规格 Q 3 4 5 R；8= 1 6 mm 2 2 0 5 3 Q 3 4 5 R； 8= 3 1 0 mrr 设备总长 ram 1 6 1 6 7 设 备净 重 k z 2 6 5 0 0 现代焊接 2 0 1 5 年第9 期总第1 5 3 期J 一53 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 赢 鑫 | 响区铁素体粗化程度也较低，故焊接性较好。 但是 由于双相钢两相 比例受到焊接热循环温度 的影响较大，以及存在较大比例铁素体容易产 生脆化倾 向的因素 ，在焊接作业时 ，注意通过 控制焊接参数控制焊接热输入 ，尽量采用小规 范焊接参数焊接，防止热影响区晶粒粗化和单 相铁素体化。 Q 3 4 5 R 是普通低合金钢 ，是锅炉压力容器专 用钢 ，锅炉压力容器的常用材料 。它的强度较 高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧或正 火 ，是我国 目前用途最普遍 的压力容器专用 钢 材 ，具有 良好 的综合力学性能和工艺性能 ，属 低合金高强度钢。磷、硫含量略低于普通1 6 M n 钢，除抗拉强度、延伸率要求比普通1 6 M n 钢有 所提高外，还要求保证冲击韧性。 根据G B 7 1 3 2 0 0 8 锅炉和压力容器用钢板 中化学成分含量来计算Q 3 4 5 R 的碳当量 ：Q 3 4 5 R 的碳 当量 C E ( ) = C + M n 6 + ( C r + M o + V ) 5 + f N i + C u ) 1 5 (o 1 + 1 4 6 ) = 0 3 3 ， 从碳当量计算结果，Q 3 4 5 R 的焊接性 良好 。 图2 坡 口示意 图 焊道 焊接 填充材料 焊接电流 电弧电压 焊接速度 焊层 方法 牌号 规格( mm) 极性 电流( A ) f V 1 ( c rr d mi n ) 基层反 1 S MA W J 5 0 7 中3 2 反接 1 1 0 2 4 1 2 基层反2 S MA W J 5 0 7 中4 反接 1 6 0 2 6 1 2 基层反3 S A W H1 0 Mn 2 ； H J 4 3 1 中4 反接 4 8 0 3 5 2 7 m l 基层正 1 S MA W J 5 0 7 中4 反接 1 6 0 2 6 l 2 过渡层正 1 S MA W 2 2 9 3 L B 中4 反接 1 5 0 2 6 1 2 覆层正 1 G T A W 2 2 8 3 L 中2 正接 1 3 O 1 8 8 J 一54现代焊接 2 0 1 5 年第9 期 总第1 5 3 期 3 焊接工艺评定试验实施 3 1 焊接工艺评定试验 ： 按 照压力容器焊接工 艺评定标准要求 ，进行 了焊接工艺评定试验 ， 以验证焊接工艺的适用性。选取1 3 n 厚度复合 钢板进行焊接工艺评定试验，查阅相关技术文献， 焊接方法和焊接材料按照如下注意事项选取 ： ( 1 ) 基层：焊接 用与基 氐 Q 3 4 5 R 相匹配的焊接材料，采用焊条电弧焊，使用E 5 0 1 5 焊条 ；基层反面盖面焊道采用埋 弧 自动焊 ，焊 接材料选用H 1 0 Mn 2 ；H J 4 3 1 。 ( 2 ) 过渡层焊接材料选用应尽量避免基层 材料对 复层焊缝金属的稀释 ，应选用铬 、镍元 素含量高于复层耐腐蚀元素含量的双相钢焊接 材料，焊接试验确定E 2 2 9 3 L B 。 ( 3 ) 复层焊接材料选用与双相钢相匹配的 焊接材料 ，采用钨极氩弧焊 ，使用焊丝E R 2 2 8 3 L 。采用S A N D V I K 进 口焊材。 3 2 采用机J j - r 方法对焊接试板进行坡口J j D - r ： 为 了减小焊接金属填充量 、焊接变形和保证 良 好的焊接质量 ，坡 口型式与几何尺寸详见 图2 坡 口示意 图。 3 3 焊接参数与焊接顺序 ：根据焊接工艺评定 试验和产品设计要求 ，拟定产品焊接工艺评定 试验参数如表2 所示 。 焊接顺序 ：先焊反面基层 ，然后正 面采用 砂轮清根，焊正面基层，再焊过渡层，最后焊 覆层 。按照规 范要求进行无损检测 和力学性能 试验，各项数据指标均符合技术要求，见表3 力 学、弯曲、冲击试验和图3 力学、弯曲、冲击试 样。 3 4 复层焊缝金属化学成分分析：在距覆层表 面2 m m 深度位置取样 ，对复层焊缝金属化学成 分 ( 重量) 分析 ，分析结果合格 ，化学分析结 果如表4 。 3 5