常压塔不锈钢复合板的焊接

7 0 臻 化 1 设 备 与 自动 化 安 徽 化 工 ANHUI CHEMI CAL I NDUSTRY Vo 1 3 9 No 5 0c t 201 3 常压塔不锈钢复合板的焊接 侯 方 荀 楠 陕西化建工程有限责任公司 陕西 杨凌 7 1 2 0 0 1 摘要 依据焊接工艺评定报告及现场施工实际 对 Q 3 4 5 R S 1 1 3 0 6复合板焊接工作进行了分析 确定了最佳的施工工艺 关键词 焊接工艺 Q 3 4 5 R S 1 1 3 0 6复合板 现场焊接 塔类设备 d o i 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 5 5 3 X 2 0 1 3 0 5 0 2 3 中图分类号 T E 9 6 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 5 5 3 X 2 0 1 3 0 5 0 0 7 0 0 3 2 0 1 2年陕西化建工程有限责任公司在榆林炼油厂 建起一套 5 0 0万吨 年常压装置 装置 中塔设备全部或 部分采用了复合板材料 榆林炼油厂常压塔 T 一 1 0 2 由 洛 阳石油化工 工程公 司设计 设备规格 为 5 6 0 0 6 4 0 6 1 x 3 1 8 3 2 4 设备本体重 2 6 0 t 设计处理原 油能力为 1 6 7万吨 天 Q 3 4 5 R S 1 1 3 0 6复合板 下称复合板 用于制造各种 压力容器 可以满足压力容器的使用强度 同时又能满 足设备耐腐蚀的特殊要求 且大大降低了材料使用费用 及工程造价 但是若焊接材料选择不当或者焊接方法不 正确 则极易产生焊接裂纹 晶间腐蚀 等缺陷 尤其是 过渡层的焊接 属于典型的异种钢焊接 由于两种材质 物理性质 焊接性能不同 复合板 的焊接还存在 以下 问 题 爆炸复合后 会 给复合板表面及整体材料造成硬 化现象 不锈钢层与基层导电率 膨胀系数不 同 会在 焊接过渡层时引起较大的应力及变形 加之焊缝与木材 交界处融合 区域的不均匀性 更易导致裂纹产生 应 选择 C r 含量较高的焊材 防止复层的 C r 元素流失 1材料元素组成及焊材元素组成 表 1 常压塔复合板 由弧板下料 预制在设备加 T厂内完 成 弧板制作完成后运往现场进行设备焊 复合板焊接 前 首先要 明确复合板的材质及元素组成 制定焊接工 艺评定 制定作业指导书 焊接工艺卡 并对施工班组 及时进行技术交底 表 1 1 6 Mn R及 S 1 1 3 0 6材质元素组成 2焊材及焊接方法的选择 2 1 基 层 因设备直径较大 且施工现场作业条件限制 基层 焊接采用选择焊条电弧焊 设备组对时采用无间隙组 对 正面焊接完毕 背面用碳弧气刨清根后 采用焊条电 弧焊接 基层焊接材料的选用 必须选择与单一的钢材 选用焊接材料相同 焊条电弧焊选用碱性低氢钠型焊条 E 5 0 1 5 J 5 0 7 2 2过渡层及复层 不锈钢复合层的焊接是整个复合板焊接的难点 为 了防止基层金属对过渡层焊缝金属的稀释 在焊接过程 中应尽量降低熔合比 以降低对焊缝金属的稀释作用 表 2列举 了几种焊接方法的熔合 比范 围I 3 l 表 2 几种焊接方法的熔合比 焊接方法 熔合比 碱性焊条 电弧焊 酸性焊条 电弧焊 熔化极汽体保护焊 埋弧 自动焊 带极埋弧焊 钨极氩弧焊 2 0 3 0 1 5 2 5 2 0 3 0 3 0 6 0 1 0 2 0 1 0 1 0 O 由表 2可知 焊条 电弧焊熔 合比较小且 变化范围 小 所以选择焊条电弧焊作为过渡层的焊接方法 复层 为 S 1 1 3 0 6马氏体不锈钢 且仅有 3 mm厚 文献上采用 钨极氩弧焊和焊条 电弧焊 从成本及现场作业条件考 虑 复层焊接亦选用焊条电弧焊 依 据 石 油化 工 不 锈 钢 复 合 板 焊 接 规 程 S H T 3 5 2 7 1 9 9 9 中 2 2 4及 2 2 7中技术要求及推荐 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 2 0 作者简介 侯方 1 9 8 5 一 男 陕西两安人 硕士研究生 从事化工施 1 一 技术管理工作 1 5 1 0 9 1 2 4 8 0 7 s x h j h o u f a n g q q c o m 侯 方 等 常压塔不锈钢复合板的焊接 7 1 复层选用 E 3 0 8 1 6 A1 0 2 焊条 过渡层选用 E 3 0 9 1 6 f A 3 0 2 焊条 它们均属钛钙型 焊接 电弧稳定 飞溅少且 成型美观 A1 0 2 A 3 0 2的化学成份见表 3 表 3 A1 0 2 A 3 0 2的化学成分 焊条 C S i M n S P C r N i M o C u A1 02 0 08 0 59 1 4 0 0 21 0 0 2 6 1 9 7 1 3 1 0 72 0 5 0 A3 02 0 1 2 0 90 1 6 0 0 20 0 0 2 4 2 2 8 6 1 0 2 0 73 0 5 4 3复合板现场焊接 工艺流 程 经现场实践摸索及专业焊接工程师指导 确定以下 焊接流程 具有很强的可操作性 且适合现场施工的特 点 达到事半功倍的 目的 来 料检查 清 理焊 接部位 坡 口两侧 涂大 白粉 一组对 定位焊一基层焊接一基层背面清根 焊接一过 渡层焊接一射线检测一复层焊接一渗透检测一验收 常压塔壁板在设备加工厂中进行预制 到达现场后 对来料现场检查 依照 石油化工钢制塔 容器现场组焊 施工工艺标准 S H 3 5 2 4 1 9 9 9 中4 1 相关内容进行验 收 因运输过程加固措施不善 一些弧板运送到现场后 弧度发生变化 现场需要制作工装进行调整 弧板 因运 输 存储 在焊接位置 附着油污 铁锈 组对焊接前需要 清理干净 在坡 口两侧涂抹 2 0 0 mm宽的大 白粉 防止在 焊接过程中飞溅 留在不锈钢复层 造成渗碳 定位焊 基 层焊接采用 J 5 O 7焊条焊接 背面用碳弧气刨清根 手工 电弧焊焊接 过渡层采用 A 3 0 2焊条 手工 电弧焊焊接 复层焊接完毕后 进行 2 0 射线探伤 级合格 探伤合 格后 复层采用 A1 0 2手工电弧焊进行焊接 焊接工作 结束 焊缝进行 1 0 0 渗透探伤 4坡 口型式 的选择 为了减少现场工作量 最大化的工程化预制 弧板 卷上的坡 口在设备加工厂进行加工 因设备需进行双面 焊接 为了节约成本 坡 口形式采用 如 图 1 图 2所示 板 厚 1 8 3 2 4 3 5焊接工艺参数的确定 5 1焊接 顺序 复合板焊缝的焊接顺序依照图 3 顺序进行焊接 备注 1 2 3采用 J 5 0 7焊条 4 5 6采用 A 3 0 2焊 条 7 8 9采用 A1 0 2 焊条 5 2焊工工艺参数的确定 表 4 焊接工艺参数确定后 现场焊接严格按照工艺参数 执行 避免出现焊接质量缺陷 6质量保 证措施 图 1 1 8 3坡 口型式 图 2 2 4 3坡口型式 3 mm 1 mm 3 mm 2 4 ra m 图 3 Q 3 4 5 R S 1 1 3 0 6焊接顺序 表 4 焊工工艺参数 1 严格控制焊接作业环境 在风速大于 8 m s 温 度低于 0 C 不进行焊接作业 2 施焊时搭接地线应牢固 严禁在坡 口以外引弧 3 建立完善的焊材管理制度 焊条发放与 回收制 度 防止焊条错用 焊条使用前 严格控制烘干温度 焊 条烘干不超过 2次 4 遵守 5 2的焊接参数 避免出现未熔合 晶粒增 大等现象 下转第 7 4页 7 4 总第 1 8 5 期 2 0 1 3 年第 5期 第 3 9 卷 安 徽 化 丁 应 多 于 1 6 个 4 罐组内的储罐不应超过两排 5 罐组应设 防火堤 防火堤内的有效容积不应小 于罐组内 1 个最大储罐 的容积 6 立式储罐至防火堤内堤脚线 的距离不应 小于 罐壁高度的一半 7 水溶性与非水溶性 可燃液体储罐之间应设 置 隔堤 隔堤 内有效容积不应小于隔堤内 1 个最大储罐容 积的 1 0 考虑隔堤内存储物料的水溶性是微溶 而隔 堤外存储物料的水溶性是可溶 其所选择 的灭火方式及 灭火剂是不同的 若混在一起 将不利于灭火 因此设计 的隔堤 内有效容积按能完全容纳隔堤 内 1 个最大储 罐 的容积计算 8 立 式储罐 防火 堤的高度应 为计算高 度加 0 2 m 但不应低于 1 O r e 以堤内设计地坪标高为准 且不 宜高于 2 2 m 以堤外 3 m范围内设计地坪标高为准 9 立式储罐组内隔堤的高度不应低于 0 5 m 1 0 防火堤及隔堤应能承受所容纳液体 的静压 且不应渗漏 1 1 管道穿堤处应采用不燃烧材料严密封闭 1 2 在防火堤 内雨水沟穿堤处应采取防止可燃液 体流出堤外的措施 1 3 在防火堤的不同方位上应设置人行台阶或坡 道 同一方位上两相邻人行台阶或坡道之间距离不宜大 于 6 0 m 隔堤应设置人行台阶 4 2泵组平面布置 沪 自 咤 上接第 7 1页 按照规范要求 液化烃泵 可燃液体泵宜露天或半 露天布置 罐组的专用泵应布置在防火堤外 并结合 当地气象条件 本设计将罐组的专用泵露天布置在罐组 所在防火堤南侧外 泵组布置设计时还需注意以下几点 1 距 甲 A类储罐不应小于 1 5 m 2 距 内浮顶储 罐不应 小于 l O m 距小于或等于 5 0 0 m 的内浮顶储罐不应小于 8 m 4 3储罐基础高度的确定 确定储罐和泵基础的安装高度 需要考虑 1 满足泵的净正吸人压头要求 2 满足泵人 口过滤器抽芯以及放净 阀的操作 空 间要求 3 满足罐前支管线和主管线连接所需 的安装尺 寸的要求 本设计首先按上述要求确定泵基础 的安装高度 然 后按 0 3 的坡度由泵的基础反推到储罐 得出储罐基础 的最低高度 再 向上圆整后确定储罐基础高度为 0 6 m 5结束语 罐区设备布置设计除了考虑上述各种因素外 还应 考虑其它一些要求 比如要 留有操作和检修 的空问 可 能散发可燃气体的罐组宜布置在人员集中场所及 明火 或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧 液化烃 罐组不应毗邻布置在高于工艺装置或全厂性重要设施 及人员集中场所的阶梯上等等 这些问题应在设计过程 中给予充分考虑 口 5 焊后仔细检查焊接表面焊渣 焊溜 飞溅物及 其它污物 必要时进行局部修正 7结论 2 0 1 3年 4月 1 8日榆林炼油厂 5 0 0万吨 年常压装 置一次开车成功 常压塔作为核心设备 运转一切正常 达到设计的各项指标 据悉 该套装置是国内同规模装 置 中施工周期最短的装置之一 常压塔采用现场焊接 保证了 T程顺利交工 结果如下 1 按 照文中的焊接方法及焊接工艺参数 射线探 伤合格率达到 9 7 以上 渗透合格率达到 1 0 0 2 文中的焊接方法适合现场焊接的复合板材料 所需机具简单 便于操作 3 文中的焊接方法焊材容易采购 生产成本低廉 参 考 文 献 1 韩丽娟 范绍林 税小勇 等 不锈钢复合板球罐焊接方法f J 1 金 属加工 2 0 0 8 4 3 9 4 3 2 G B 2 4 5 1 1 2 0 0 9 承压设备用不锈钢钢板及钢带 S 3 史维琴 陈保国 1 6 M n R 0 C r l 3复合板焊接工艺 J J 电焊机