抗氢Cr- Mo钢热低压分离器关键制造工艺技术分析.pdf

2016年7月 抗氢Cr Mo钢热低压 分离器关键制造工艺技术分析 柴智刚 天津市瀚洋金属设备有限公司 天津300353 摘要 为天津石化公司制造的热低压分离器属于100万吨 乙烯项目配套炼油工程130万吨 年蜡油加氢处理装置 制造工 艺难度较大据天津石化项目负责人介绍以往类似的设备通常 是交由国内的大型化工设备制造企业制造 能够承接到这样的 设备我们也感受到了客户的信任和身上的压力 该热低压分 离器设计压力3 6Mpa 工作压力3 2Mpa 设计温度300 工作 温度280 壳体内径为 2800mm 材料为抗氢钢15CrMoR H 0Cr18Ni10Ti 厚度 44 3mm 两端为球形封头 壳体重量为 35 6T 本文对基层采用Cr Mo钢 复层采用奥氏体不锈钢复 合板材料的热低压分离器制造过程中的技术关键点进行了分 析 为今后制造大型耐热钢容器提供了宝贵的经验 关键词 抗氢钢 冷裂纹 消氢处理 堆焊 无损检测 1设备制作技术关键点 1 1 产生裂纹的机理级预防措施 15CrMoR H 为珠光体耐热钢 由碳当量分析中可知该材料 焊接性能较差易产生冷裂纹 而焊接冷裂纹一般可分为热影 响区冷裂纹和焊缝金属冷裂纹两种 珠光体耐热钢的冷裂纹一 般均发生在热影响区金属上 但由于焊缝金属的强度和氢含量 较高的条件下 也会发生焊缝金属冷裂纹 珠光体耐热钢除发 生冷裂纹之外还易发生再热裂纹 下面仅以冷裂纹为例阐述其 产生的机理及预防措施 1 1 1 淬硬组织 珠光体耐热钢在焊接冷却过程中的组织变 化可以通过连续冷却转变图来了解 在冷却过程中 能获得马 氏体组织的最低冷却速度称为临界冷却速度 超过此临界速度 将获得淬硬的马氏体组织 而马氏体组织转变过程中同时伴随 体积膨胀 由于整个焊接接头的马氏体转变并非在同一瞬间完 成的 这样就引起很大的马氏体组织应力 当这一应力超过焊 缝的抗拉强度时 就造成焊缝的开裂 也就是所谓的焊接冷裂 纹 为了提高焊缝的机械性能首先要获得细晶粒的热影响区 组织 为此必须尽可能动提高焊接的加热速度 而达到此目的 的方法是在焊前对母材进行预热 为了避免出现过多的马氏 体组织可减少冷却速度即延长冷却时间 可采取后热的方式 1 1 2 应力 包括拘束应力和组装应力 其中拘束应力即是 在焊接加热和冷却过程中不能自由改变形状和尺寸产生的应 力 由焊接区域应力分布可知在焊缝区和热影响区均在横向承 受拉应力 而由于筒体在卷制时强行组装也对焊缝区和热影响 区造成拉应力 这样拘束应力 组装应力 以及上述的组织应 力 局部氢压力将会叠加 尤其在焊厚板时上述应力会更加显 著 拉应力叠加结果超过母材的抗拉强度将会产生裂纹 1 2 预防措施 焊接材料的控制 a选用超低氢焊条 b焊条及焊剂的烘 烤 保管和使用 焊条焊剂随着烘干温度的提高 焊缝金属中的含氢量明显 下降 我们将烘干温度定位350 时间1小时 保温 则焊缝金 属中将保持最低的含氢量 焊条烘干后必须放入100 150 的 烘箱内保温随用随取 实际施焊时携带电加热式保温筒且保温 筒内温度为80 150 焊条及焊剂一般规定在4小时内用完 以 避免焊材在大气中重新吸潮 冷却速度控制 控制焊后冷却速度的目的 主要在于改 善热影响区的显微组织 同时有利于氢在焊接过程中的扩散 使焊缝金属中的含氢量在焊件冷却到环境温度时大为减少 焊后热处理 热处理温度控制在650 700 焊后进行 热处理即能清除焊接残余应力 又能大量降低焊接接头的氢含 量 这样可有效地防止冷裂纹的发生 其它 为了控制焊缝中的氢含量在施焊前应有效地去除 坡口及两侧油污 铁锈等杂质 另外在组队时一定要严格控制 下料尺寸 避免错边和强力组对 这样可减少对焊缝的拉应力 相对来说降低了产生裂纹的可能性 2焊接工艺 工艺评定的确定 2 1 正式施焊以前 必须按 压力容器焊接工艺评定 进行 焊接工艺评定 对15CrMo钢部分应补充下列要求 基层常温及高温拉力试验各2件 其中一个为全焊缝金 属 其轴线平行于焊缝轴线 另一个为焊接接头 其轴线垂直于 焊缝轴线 基层焊接接头弯曲试验 侧弯4件 基层室温夏比 V形缺口 焊接接头冲击试验3套 每套3 件 第一套试样缺口开在焊缝金属上 第二套试样缺口开在母 材上 第三套试样缺口开在热影响区上 基层 10 夏比 V形缺口 焊接接头冲击试验3套 每套 3件 第一套试样缺口开在焊缝金属上 第二套试样缺口开在 母材上 第三套试样缺口开在热影响区上 2 2 压力容器内表面及接管法兰密封面采用单层堆焊 堆 焊层为E347型 正式堆焊前制造厂应按JB4708 压力容器焊接 工艺评定 进行堆焊工艺评定 并符合BCEQ 9301 A1 压力容 器内部单层堆焊技术条件 的规定 堆焊时应当预热 堆焊完 后应进行中间消除应力热处理 ISR 或消氢处理 DHT 评定 试验所用的母材试板焊接材料 热处理状态均需和产品制造时 一致 3结语 在技术准备阶段除编写了常规工艺之外 还特别召开了技 术交底会 并安排技术过硬的铆工 焊工负责制造 由车间主 任 焊接高级技师和专职检验员全程配合 正是由于技术准备 工作充分 该Cr Mo钢复合板热低压分离器能顺利制造完成 并得到了用户的高度评价 我公司首