浙江至德鋼業有限公司承接某化工廠60萬噸／年醋酸項目一期工程20萬噸／年醋酸項目中的3臺關鍵設備 一洗滌塔的制作。該設備的制造采用了不銹鋼復合板(ban)，其外形尺寸為Φ2988mm×（90＋4）mm×22124mm。設備總質量為123t；塔體材質為Q345R＋316L；工作溫度為230～260℃；工作壓力為6.27～6.37MPa；物料名稱為合成氣、激冷水；設備焊后要求進行整體熱處理。不(bu)銹鋼復合板洗滌塔的結構參數見表5-53。
一、不銹鋼復合板焊(han)接(jie)性分(fen)析
不銹(xiu)鋼復合板焊(han)接的(de)(de)最關鍵是過渡層(ceng)的(de)(de)焊(han)接，其屬于(yu)異種鋼的(de)(de)焊(han)接，焊(han)接時(shi)要(yao)(yao)兼顧基層(ceng)和(he)復層(ceng)2種不同鋼材的(de)(de)性(xing)能。應選用合適的(de)(de)填充材料，同時(shi)要(yao)(yao)嚴格控制焊(han)接熱輸人，使碳鋼基層(ceng)一側熔深較(jiao)淺，以減少(shao)焊(han)縫金屬的(de)(de)稀釋和(he)基層(ceng)合金化。
二、焊(han)接工藝制定
1. 坡口形式確定
根據圖樣要(yao)求和工藝(yi)條件，縱縫(feng)、拼縫(feng)的坡(po)口(kou)(kou)采用雙U形＋V形的坡(po)口(kou)(kou)形式，如圖5-26a所(suo)示(shi)(shi)；環縫(feng)的坡(po)口(kou)(kou)采用UV形的坡(po)口(kou)(kou)形式，如圖5-26b所(suo)示(shi)(shi)。
采(cai)用這兩(liang)種坡(po)口(kou)形式(shi)的優點(dian)為：
①. 縱縫(feng)、拼縫(feng)的(de)基層采用雙(shuang)U形(xing)坡口，可(ke)以(yi)提高效率，減少(shao)焊(han)(han)接(jie)變形(xing)，防止筒體產(chan)生(sheng)內棱角，避免焊(han)(han)縫(feng)內部存在過大的(de)焊(han)(han)接(jie)應力；而環縫(feng)的(de)基層采用UV形(xing)坡口，可(ke)以(yi)減少(shao)過渡層與復層的(de)填充(chong)金屬量，以(yi)提高效率，同時也(ye)減少(shao)復層焊(han)(han)縫(feng)的(de)多次(ci)受熱，以(yi)免熔(rong)合線附近產(chan)生(sheng)晶間腐蝕。
②. 焊接過渡層時熔合比小，可降低焊縫金屬(shu)的稀釋率(lv)，以(yi)保(bao)證過渡層焊縫性能。
③. 能避(bi)免基層焊縫(feng)焊到復層上，以保證復層的耐蝕性。
2. 焊接材(cai)料選擇
為了(le)保證焊(han)縫質量，焊(han)接時應(ying)嚴格(ge)控制焊(han)縫中有(you)害雜質元素(su)S、P的(de)(de)含量和(he)焊(han)縫金屬的(de)(de)C含量，限制焊(han)接熱(re)輸入及高溫度停留時間。不銹鋼復(fu)合板洗(xi)滌塔的(de)(de)焊(han)材選用情況見表 5-54 。
3. 焊接技(ji)術(shu)要求(qiu)
a. 焊(han)接(jie)不(bu)銹(xiu)鋼復合板洗滌塔所采用的焊(han)接(jie)參(can)數見表5-55。焊(han)接(jie)基層時的消氫溫度為(wei)300～350℃／2h。
b. 關鍵部件的焊(han)接技術要求
①. 封(feng)頭(tou)拼接
封頭(tou)拼接(jie)(jie)(jie)(jie)最為關鍵的(de)(de)(de)是制訂焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)順序、成(cheng)形工藝(yi)(yi)和熱處理(li)(li)工藝(yi)(yi)。為了保(bao)(bao)證基層(ceng)Q345R的(de)(de)(de)設計強度(du)(du)，封頭(tou)在(zai)熱成(cheng)形后要(yao)進行(xing)(xing)恢復(fu)力學性能的(de)(de)(de)正火(huo)處理(li)(li)；而不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)敏化溫度(du)(du)區間(jian)(jian)為500～800℃，若在(zai)此區間(jian)(jian)時(shi)間(jian)(jian)停留過長，則會導致復(fu)層(ceng)晶界析出σ相，產生組織脆(cui)化，引起晶間(jian)(jian)腐蝕。為了保(bao)(bao)證復(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)快速冷(leng)卻和基層(ceng)的(de)(de)(de)空冷(leng)，封頭(tou)熱壓成(cheng)形后采(cai)用復(fu)層(ceng)噴(pen)霧(wu)水的(de)(de)(de)快冷(leng)工藝(yi)(yi)。為了保(bao)(bao)證過渡層(ceng)和復(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)縫質量，在(zai)基層(ceng)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)完成(cheng)后，進行(xing)(xing)封頭(tou)的(de)(de)(de)成(cheng)形和正火(huo)處理(li)(li)。在(zai)母(mu)材試板(ban)合(he)格(ge)后，進行(xing)(xing)過渡層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)，復(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)在(zai)去應(ying)力處理(li)(li)后進行(xing)(xing)，確(que)保(bao)(bao)設備的(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)質量。封頭(tou)的(de)(de)(de)拼接(jie)(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)評定力學性能見表5-56。
②. 筒(tong)體焊接
筒體焊(han)(han)(han)接(jie)時先進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)內側(ce)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，采用(yong)埋弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接(jie)時應預留3～5mm不焊(han)(han)(han)，再(zai)用(yong)焊(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)填充，以免將埋弧焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)在復層(ceng)(ceng)上(shang)，焊(han)(han)(han)接(jie)完(wan)(wan)畢后進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)消氫處(chu)(chu)理(li)；再(zai)從外側(ce)用(yong)碳弧氣刨進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)清根(gen)，用(yong)角磨(mo)機打(da)磨(mo)掉滲(shen)碳層(ceng)(ceng)；對外側(ce)進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)(han)接(jie)完(wan)(wan)畢后進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)消氫處(chu)(chu)理(li)；對基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)100％的(de)RT無損檢測，RT合格(ge)后對復層(ceng)(ceng)側(ce)的(de)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)余(yu)高進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)磨(mo)平，再(zai)對基(ji)層(ceng)(ceng)表面進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)100％PT無損檢測；再(zai)進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)過渡層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，待熱(re)處(chu)(chu)理(li)后進(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)復層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)。
③. 錐體的焊接
錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)體由四節(jie)組成，其中(zhong)兩節(jie)為(wei)8（錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)體壁(bi)厚）100mm＋4mm，一節(jie)為(wei)860mm＋4mm，一節(jie)為(wei)830mm＋4mm。錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)體的(de)夾(jia)角為(wei)60°，錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)體的(de)坡口在(zai)立車上(shang)加工(gong)。其中(zhong)8100mm＋4mm和860mm＋4mm的(de)錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)體環焊縫在(zai)專用(yong)的(de)焊接(jie)輔助工(gong)裝進(jin)行埋(mai)弧焊焊接(jie)外(wai)側基層，如圖5-27所示。830mm＋4mm 頂(ding)端(duan)的(de)錐(zhui)(zhui)(zhui)(zhui)體環焊縫采用(yong)了全焊條電弧焊的(de)工(gong)藝。
④. 殼(ke)體(ti)與(yu)堆(dui)焊(han)接管的焊(han)接
坡(po)口的(de)制備如圖5-28a所示。大(da)厚壁殼體與堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)管(guan)的(de)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，由于剛(gang)度大(da)、拘束(shu)度大(da)，其預(yu)(yu)熱(re)(re)溫度應(ying)比(bi)殼體對接(jie)(jie)的(de)預(yu)(yu)熱(re)(re)溫度要(yao)高(gao)，預(yu)(yu)熱(re)(re)溫度應(ying)控制在(zai)(zai)200℃以(yi)(yi)上。為了(le)(le)減輕大(da)厚堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)管(guan)在(zai)(zai)筒體上的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)變(bian)形，在(zai)(zai)筒體內部(bu)安(an)裝工裝支撐，同時(shi)從焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝、焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)順序方面加以(yi)(yi)控制焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)變(bian)形，采用細焊(han)(han)(han)(han)條、小電流、分(fen)段焊(han)(han)(han)(han)、多層(ceng)(ceng)多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)等方法。為了(le)(le)防(fang)止打底(di)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)因收縮應(ying)力過大(da)而引(yin)起焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)開(kai)裂(lie)，打底(di)焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)一般分(fen)為6～8段，后續焊(han)(han)(han)(han)道(dao)可(ke)(ke)以(yi)(yi)逐(zhu)步減少分(fen)段數(shu)，可(ke)(ke)以(yi)(yi)降低焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應(ying)力。基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)后立(li)即進(jin)(jin)行(xing)消氫(qing)處理(li)和保溫緩冷(leng)，冷(leng)卻至常溫后對基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)進(jin)(jin)行(xing)100％UT無損(sun)檢測。UT無損(sun)檢測合(he)格后，再按要(yao)求進(jin)(jin)行(xing)過渡層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)和熱(re)(re)處理(li)后進(jin)(jin)行(xing)復層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)。
⑤. 殼體(ti)與不銹鋼接管的焊接
坡口的制(zhi)備如圖5-28b所示。采用對(dui)殼體開孔(kong)處(chu)的基層預(yu)先進行堆焊(han)(han)(han)(han)(han)過(guo)渡層的工(gong)藝(yi)，焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時采用短弧、小(xiao)電流、反極性、快速窄道焊(han)(han)(han)(han)(han)和(he)多層多道焊(han)(han)(han)(han)(han)的焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)，從而保證了焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量。嚴格(ge)控(kong)制(zhi)道間溫度，一般不(bu)要高(gao)于150℃。由于此處(chu)的剛度、拘束度和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)應力都(dou)非常(chang)大(da)，對(dui)不(bu)銹鋼之間的焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)也采取了預(yu)熱(re)100℃以上的工(gong)藝(yi)。焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)后進行保溫緩冷(leng)，冷(leng)卻至常(chang)溫后對(dui)角焊(han)(han)(han)(han)(han)縫進100％UT無(wu)損檢測。
4. 焊縫的返修(xiu)要求
a. 表面缺陷的返(fan)修(xiu)
缺陷經修(xiu)磨清除后(hou)，修(xiu)磨處的厚(hou)度不(bu)應(ying)小(xiao)于(yu)設計厚(hou)度，磨除厚(hou)度應(ying)小(xiao)于(yu)容器名義厚(hou)度的2％且不(bu)大1mm，超出時應(ying)予補焊(han)。缺陷清除后(hou)，應(ying)進行外觀檢(jian)查，要求(qiu)表(biao)面(mian)(mian)光滑平整、過渡平緩(huan)，表(biao)面(mian)(mian)需作無損檢(jian)測。
b. 局部缺陷的返修
在焊(han)縫(feng)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)返修(xiu)前應(ying)對返修(xiu)周圍進(jin)行(xing)預熱(re)，預熱(re)溫度(du)(du)(du)(du)為100～150℃，并應(ying)用(yong)超(chao)聲波檢測儀測定(ding)(ding)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)深(shen)度(du)(du)(du)(du)，根據缺(que)陷(xian)(xian)(xian)深(shen)度(du)(du)(du)(du)確定(ding)(ding)在哪一側(ce)返修(xiu)，清(qing)除缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，應(ying)控制在鋼板厚度(du)(du)(du)(du)的2/3以內（從返修(xiu)側(ce)表面計算），若超(chao)過焊(han)縫(feng)深(shen)度(du)(du)(du)(du)2/3仍殘留(liu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時(shi)，應(ying)立即(ji)停止清(qing)除并進(jin)行(xing)補(bu)(bu)焊(han)，補(bu)(bu)焊(han)時(shi)應(ying)采用(yong)多(duo)層多(duo)道焊(han)，不需要(yao)擺動焊(han)。然(ran)后(hou)在其背面再次清(qing)除缺(que)陷(xian)(xian)(xian)，進(jin)行(xing)補(bu)(bu)焊(han)，補(bu)(bu)焊(han)長度(du)(du)(du)(du)應(ying)＞80mm。
5. 焊接不(bu)銹鋼復層時(shi)的注意(yi)事項
a. 焊接前應在坡(po)口兩側各(ge)100mm范圍內，涂刷(shua)“防飛濺劑”，以防止飛濺沾污復層(ceng)表面。
b. 焊(han)(han)接時(shi)采用小熱(re)輸入(ru)、快速(su)焊(han)(han)、短弧焊(han)(han)、不擺動、多道焊(han)(han)的(de)方法。
c. 嚴格控制(zhi)道間溫度，不(bu)超過工藝要(yao)求。
三、焊后熱(re)處理工藝的制定
1. 封頭(tou)的正火處理工藝
封頭(tou)在熱成形后，為了(le)保(bao)證基層Q345R的設(she)計強度，需要進行(xing)恢復(fu)力(li)學性(xing)能(neng)的正(zheng)(zheng)火處(chu)理(li)，Q345R的正(zheng)(zheng)火工藝(yi)要求(qiu)溫度控制在880～940℃。封頭(tou)經過(guo)正(zheng)(zheng)火處(chu)理(li)后，對(dui)同(tong)爐母材試(shi)板進行(xing)力(li)學性(xing)能(neng)分析和對(dui)復(fu)層進行(xing)晶間(jian)腐蝕(shi)試(shi)驗，結(jie)果都達到(dao)了(le)設(she)計要求(qiu)。
2. 筒片卷制(zhi)后(hou)的熱處理(li)工藝(yi)
筒體(ti)(ti)壁厚(hou)大(da)于(yu)圓筒內(nei)徑的3％時，應進(jin)行處(chu)理。筒體(ti)(ti)卷(juan)制成形后(hou)，進(jin)行了消除卷(juan)制應力的熱(re)處(chu)理，其熱(re)處(chu)理溫度為(wei)（580±10）℃。
3. 設備的(de)去應力熱處(chu)理(li)工藝
不(bu)銹鋼復(fu)合板(ban)的焊后(hou)熱(re)處(chu)理(li)，要避免(mian)復(fu)層(ceng)母(mu)材(cai)和焊接(jie)接(jie)頭中鉻(ge)碳(tan)化合物析出和形成σ相，采用較低的熱(re)處(chu)理(li)溫度，即（580±10）℃的退火工(gong)藝，保溫時(shi)間(jian)按正常所需(xu)時(shi)間(jian)進(jin)行(xing)保溫。由于錐體的復(fu)層(ceng)若要在最(zui)后(hou)焊接(jie)，其焊接(jie)環境比(bi)較惡劣，所以(yi)把設備分為上下(xia)兩段進(jin)行(xing)整體熱(re)處(chu)理(li)，而在錐體與筒體連接(jie)的第二(er)節筒體上進(jin)行(xing)收口(kou)，焊接(jie)完畢后(hou)，進(jin)行(xing)局部熱(re)處(chu)理(li)。
四、防止復層(ceng)損傷的幾項措施(shi)
1. 為了(le)防止復(fu)合板的損傷，應對復(fu)層用粘膠布進行(xing)(xing)保護(hu)；卷板時，對滾筒用麻繩或包不銹鋼皮進行(xing)(xing)保護(hu)。
2. 起(qi)吊(diao)(diao)時用專用工裝(zhuang)卡具進行起(qi)吊(diao)(diao)。
3. 焊(han)工在筒體內進行焊(han)接時，必須穿(chuan)布鞋或(huo)膠鞋。
五、根據設計(ji)圖(tu)樣(yang)的要求(qiu)，焊(han)縫檢測質量應達到BI級
焊(han)接(jie)完畢對(dui)設備(bei)縱(zong)、環(huan)焊(han)縫進行(xing)(xing)100％的y射線檢測，焊(han)縫一次(ci)合(he)格率(lv)達到98％，未出現裂紋(wen)、未熔合(he)等缺陷；對(dui)復層(ceng)進行(xing)(xing)100％PT無損檢測，結果達到100％I級合(he)格要(yao)求。對(dui)設備(bei)焊(han)接(jie)試板進行(xing)(xing)了力學(xue)性能(neng)試驗，結果完全達到設計(ji)要(yao)求。
洗滌塔(ta)的(de)成功制作(zuo)，對設(she)(she)備制造廠家解決了(le)大厚型不銹(xiu)鋼(gang)復合板設(she)(she)備的(de)焊(han)接技術和(he)制作(zuo)積(ji)累了(le)豐富的(de)經驗，對今后同類大型設(she)(she)備的(de)制作(zuo)有很好的(de)借鑒(jian)和(he)指導(dao)意義(yi)。
