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，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。不銹鋼復合板洗滌塔的結構參數見表5-53。

一、不銹鋼復(fu)合板(ban)焊接性(xing)分析

  不銹(xiu)鋼復合板焊(han)(han)(han)(han)接的(de)(de)最(zui)關鍵是過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接，其屬(shu)于異種鋼的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接，焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)要(yao)(yao)兼顧基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)和(he)(he)復層(ceng)(ceng)2種不同鋼材(cai)的(de)(de)性(xing)能。應選(xuan)用合適的(de)(de)填(tian)充材(cai)料(liao)，同時(shi)要(yao)(yao)嚴格控制焊(han)(han)(han)(han)接熱輸(shu)人，使(shi)碳鋼基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)一(yi)側熔深較淺(qian)，以減少焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)稀釋和(he)(he)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)合金化。

二、焊接(jie)工藝(yi)制定

 1. 坡口形式(shi)確(que)定

   根據圖樣(yang)要求(qiu)和(he)工藝條件，縱縫、拼縫的坡口(kou)采(cai)用(yong)雙U形＋V形的坡口(kou)形式(shi)，如圖5-26a所(suo)示(shi)；環(huan)縫的坡口(kou)采(cai)用(yong)UV形的坡口(kou)形式(shi)，如圖5-26b所(suo)示(shi)。

   采(cai)用這兩(liang)種(zhong)坡口形式的優點為：

     ①. 縱縫(feng)(feng)、拼縫(feng)(feng)的(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)采(cai)用雙(shuang)U形(xing)(xing)坡口(kou)，可以(yi)提高(gao)效(xiao)率(lv)，減少(shao)焊(han)接(jie)變形(xing)(xing)，防止筒體產生內棱(leng)角，避(bi)免焊(han)縫(feng)(feng)內部存在(zai)過大的(de)(de)焊(han)接(jie)應力；而環縫(feng)(feng)的(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)采(cai)用UV形(xing)(xing)坡口(kou)，可以(yi)減少(shao)過渡層(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)的(de)(de)填充金屬量，以(yi)提高(gao)效(xiao)率(lv)，同時(shi)也(ye)減少(shao)復層(ceng)(ceng)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)多次受熱，以(yi)免熔合線(xian)附近(jin)產生晶間腐蝕。

     ②. 焊接過渡層時熔合比小，可(ke)降低焊縫金屬的(de)稀釋率，以保證過渡層焊縫性能。

     ③. 能(neng)避免基層(ceng)焊(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)到復(fu)層(ceng)上，以保證復(fu)層(ceng)的耐(nai)蝕性。

 2. 焊接材料選擇

   為了保(bao)證焊(han)縫(feng)質量，焊(han)接時(shi)(shi)應(ying)嚴格控制焊(han)縫(feng)中有害雜質元素S、P的(de)含量和焊(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)C含量，限制焊(han)接熱輸入及高(gao)溫度停留(liu)時(shi)(shi)間。不(bu)銹鋼復合板洗滌(di)塔(ta)的(de)焊(han)材選用情況見表 5-54 。

3. 焊接技(ji)術要求

   a. 焊(han)(han)接不銹鋼復合(he)板洗滌塔所采用的焊(han)(han)接參(can)數(shu)見表5-55。焊(han)(han)接基(ji)層時的消氫溫度為300～350℃／2h。

   b. 關鍵部件(jian)的焊接(jie)技術要求

    ①. 封頭拼接

      封(feng)(feng)(feng)(feng)頭(tou)拼接(jie)(jie)最為(wei)(wei)關鍵的(de)是制(zhi)訂焊接(jie)(jie)順序(xu)、成形(xing)(xing)工藝和(he)熱處(chu)理(li)工藝。為(wei)(wei)了保(bao)(bao)證(zheng)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)Q345R的(de)設計強度，封(feng)(feng)(feng)(feng)頭(tou)在(zai)熱成形(xing)(xing)后要進(jin)行恢(hui)復(fu)(fu)力學性(xing)能的(de)正(zheng)火(huo)處(chu)理(li)；而不銹鋼(gang)的(de)敏化溫度區(qu)間(jian)(jian)為(wei)(wei)500～800℃，若在(zai)此區(qu)間(jian)(jian)時間(jian)(jian)停留過(guo)(guo)長，則會導致復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)晶界析出σ相，產生組織脆化，引起晶間(jian)(jian)腐蝕。為(wei)(wei)了保(bao)(bao)證(zheng)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)快速冷(leng)(leng)卻和(he)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)的(de)空冷(leng)(leng)，封(feng)(feng)(feng)(feng)頭(tou)熱壓(ya)成形(xing)(xing)后采用復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)噴霧水的(de)快冷(leng)(leng)工藝。為(wei)(wei)了保(bao)(bao)證(zheng)過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)和(he)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)焊縫(feng)質(zhi)量(liang)，在(zai)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)焊接(jie)(jie)完成后，進(jin)行封(feng)(feng)(feng)(feng)頭(tou)的(de)成形(xing)(xing)和(he)正(zheng)火(huo)處(chu)理(li)。在(zai)母材試板合(he)格后，進(jin)行過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)焊接(jie)(jie)，復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)焊接(jie)(jie)在(zai)去應力處(chu)理(li)后進(jin)行，確保(bao)(bao)設備的(de)焊接(jie)(jie)質(zhi)量(liang)。封(feng)(feng)(feng)(feng)頭(tou)的(de)拼接(jie)(jie)工藝評(ping)定(ding)力學性(xing)能見表5-56。

    ②. 筒體(ti)焊接

      筒(tong)體(ti)焊(han)(han)(han)接時(shi)先進(jin)(jin)行(xing)(xing)內側(ce)基層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接，采用(yong)(yong)(yong)埋(mai)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接時(shi)應預留3～5mm不焊(han)(han)(han)，再(zai)用(yong)(yong)(yong)焊(han)(han)(han)條電弧焊(han)(han)(han)填充，以免(mian)將埋(mai)弧焊(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)(han)在復層(ceng)(ceng)上，焊(han)(han)(han)接完畢(bi)后(hou)進(jin)(jin)行(xing)(xing)消氫(qing)處理；再(zai)從外(wai)側(ce)用(yong)(yong)(yong)碳弧氣(qi)刨進(jin)(jin)行(xing)(xing)清根，用(yong)(yong)(yong)角磨(mo)(mo)機(ji)打磨(mo)(mo)掉滲碳層(ceng)(ceng)；對外(wai)側(ce)進(jin)(jin)行(xing)(xing)基層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接，焊(han)(han)(han)接完畢(bi)后(hou)進(jin)(jin)行(xing)(xing)消氫(qing)處理；對基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)進(jin)(jin)行(xing)(xing)100％的(de)(de)RT無損(sun)檢測，RT合格后(hou)對復層(ceng)(ceng)側(ce)的(de)(de)基層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)縫(feng)余高進(jin)(jin)行(xing)(xing)磨(mo)(mo)平，再(zai)對基層(ceng)(ceng)表面進(jin)(jin)行(xing)(xing)100％PT無損(sun)檢測；再(zai)進(jin)(jin)行(xing)(xing)過渡(du)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接，待(dai)熱處理后(hou)進(jin)(jin)行(xing)(xing)復層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)接。

    ③. 錐體的焊接 

      錐(zhui)體(ti)由四節(jie)組成，其(qi)中兩(liang)節(jie)為8（錐(zhui)體(ti)壁厚）100mm＋4mm，一節(jie)為860mm＋4mm，一節(jie)為830mm＋4mm。錐(zhui)體(ti)的(de)夾角(jiao)為60°，錐(zhui)體(ti)的(de)坡(po)口在立車(che)上加工。其(qi)中8100mm＋4mm和860mm＋4mm的(de)錐(zhui)體(ti)環(huan)焊(han)縫在專用的(de)焊(han)接(jie)(jie)輔助(zhu)工裝(zhuang)進行埋弧焊(han)焊(han)接(jie)(jie)外(wai)側基(ji)層，如(ru)圖(tu)5-27所示。830mm＋4mm 頂端的(de)錐(zhui)體(ti)環(huan)焊(han)縫采用了全焊(han)條電弧焊(han)的(de)工藝(yi)。

    ④. 殼體與堆焊接管的(de)焊接

      坡口的(de)制備如圖5-28a所示。大(da)(da)厚壁(bi)殼(ke)體(ti)與堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)管(guan)的(de)基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)，由(you)于(yu)剛度大(da)(da)、拘束度大(da)(da)，其預(yu)熱(re)溫度應比殼(ke)體(ti)對接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)的(de)預(yu)熱(re)溫度要高，預(yu)熱(re)溫度應控制在200℃以(yi)上。為(wei)了(le)減(jian)輕大(da)(da)厚堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)管(guan)在筒體(ti)上的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)變(bian)形，在筒體(ti)內部(bu)安裝工裝支撐(cheng)，同時從焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)工藝、焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)順序方(fang)面加以(yi)控制焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)變(bian)形，采(cai)用細焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)、小電流、分(fen)段焊(han)(han)(han)(han)(han)、多層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)等方(fang)法(fa)。為(wei)了(le)防止(zhi)打(da)底層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫因收縮應力過大(da)(da)而引起焊(han)(han)(han)(han)(han)縫開裂，打(da)底焊(han)(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)一般分(fen)為(wei)6～8段，后(hou)續(xu)焊(han)(han)(han)(han)(han)道(dao)可以(yi)逐步減(jian)少分(fen)段數，可以(yi)降低(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)殘余應力。基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)立即(ji)進(jin)行消氫處理和保溫緩冷(leng)，冷(leng)卻至常溫后(hou)對基層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫進(jin)行100％UT無損(sun)檢測。UT無損(sun)檢測合(he)格后(hou)，再按要求(qiu)進(jin)行過渡層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)和熱(re)處理后(hou)進(jin)行復層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)。

    ⑤. 殼體與(yu)不銹鋼接(jie)管(guan)的焊(han)接(jie)

      坡口(kou)的制備(bei)如圖5-28b所示(shi)。采(cai)(cai)用(yong)(yong)對(dui)殼體開孔處的基(ji)層(ceng)預先進(jin)行堆焊(han)過渡層(ceng)的工(gong)藝，焊(han)接(jie)時(shi)采(cai)(cai)用(yong)(yong)短弧、小電流、反極(ji)性、快速(su)窄道焊(han)和多層(ceng)多道焊(han)的焊(han)接(jie)工(gong)藝，從而保證了(le)焊(han)接(jie)質量。嚴格控制道間溫(wen)度(du)，一(yi)般不(bu)要高于150℃。由于此處的剛(gang)度(du)、拘束度(du)和焊(han)接(jie)應(ying)力都非常大，對(dui)不(bu)銹鋼之間的焊(han)接(jie)也(ye)采(cai)(cai)取了(le)預熱100℃以上的工(gong)藝。焊(han)接(jie)后(hou)進(jin)行保溫(wen)緩冷(leng)，冷(leng)卻至常溫(wen)后(hou)對(dui)角(jiao)焊(han)縫進(jin)100％UT無(wu)損檢測。

 4. 焊(han)縫的返修要求

   a. 表面缺陷的返修

      缺陷經修磨(mo)清除后，修磨(mo)處的厚(hou)度(du)不(bu)應(ying)(ying)小于(yu)(yu)設計厚(hou)度(du)，磨(mo)除厚(hou)度(du)應(ying)(ying)小于(yu)(yu)容器(qi)名義厚(hou)度(du)的2％且不(bu)大1mm，超出時應(ying)(ying)予補(bu)焊。缺陷清除后，應(ying)(ying)進行(xing)外觀檢查(cha)，要求表面(mian)光滑(hua)平整、過(guo)渡平緩，表面(mian)需(xu)作無損(sun)檢測。

   b. 局部缺(que)陷的返修

      在(zai)(zai)焊(han)(han)縫缺(que)陷(xian)返修(xiu)前應(ying)對返修(xiu)周圍進行預熱(re)，預熱(re)溫度(du)(du)為100～150℃，并(bing)應(ying)用(yong)超聲波檢測儀測定缺(que)陷(xian)深度(du)(du)，根據缺(que)陷(xian)深度(du)(du)確(que)定在(zai)(zai)哪一側返修(xiu)，清(qing)除(chu)缺(que)陷(xian)時，應(ying)控制在(zai)(zai)鋼板厚度(du)(du)的2/3以內(nei)（從(cong)返修(xiu)側表面計(ji)算），若超過焊(han)(han)縫深度(du)(du)2/3仍殘(can)留缺(que)陷(xian)時，應(ying)立即(ji)停止清(qing)除(chu)并(bing)進行補(bu)焊(han)(han)，補(bu)焊(han)(han)時應(ying)采用(yong)多層(ceng)多道焊(han)(han)，不需要擺(bai)動焊(han)(han)。然后在(zai)(zai)其背面再次清(qing)除(chu)缺(que)陷(xian)，進行補(bu)焊(han)(han)，補(bu)焊(han)(han)長(chang)度(du)(du)應(ying)＞80mm。

 5. 焊接不銹鋼復層時的注意事項

  a. 焊接前應在坡口兩側各100mm范(fan)圍(wei)內，涂刷“防(fang)飛(fei)濺劑”，以防(fang)止飛(fei)濺沾(zhan)污(wu)復層表(biao)面。

  b. 焊接時采用小熱(re)輸入、快速焊、短(duan)弧焊、不擺動(dong)、多道(dao)焊的方法。

  c. 嚴格控制道(dao)間溫度，不超過工(gong)藝要求。

三、焊后(hou)熱(re)處理工藝的制(zhi)定

 1. 封頭的(de)正(zheng)火處理工藝 

    封頭(tou)(tou)在熱成形后，為(wei)了(le)保證基層Q345R的設計強度，需要(yao)進(jin)行恢復力學性能的正(zheng)火處(chu)理，Q345R的正(zheng)火工藝要(yao)求(qiu)溫度控制在880～940℃。封頭(tou)(tou)經過正(zheng)火處(chu)理后，對同爐(lu)母材試(shi)板進(jin)行力學性能分析和對復層進(jin)行晶間腐蝕試(shi)驗，結(jie)果都達到了(le)設計要(yao)求(qiu)。

 2. 筒片卷制后的熱處(chu)理(li)工藝 

    筒體(ti)壁厚(hou)大(da)于圓筒內(nei)徑的(de)3％時，應進行處理。筒體(ti)卷制(zhi)成(cheng)形(xing)后，進行了消(xiao)除卷制(zhi)應力(li)的(de)熱處理，其熱處理溫度(du)為(wei)（580±10）℃。

 3. 設備(bei)的去應力(li)熱處(chu)理(li)工藝(yi) 

    不銹鋼(gang)復合板的(de)(de)(de)焊(han)后熱處(chu)(chu)理(li)，要避(bi)免復層母材和(he)焊(han)接接頭中鉻碳化合物析出和(he)形成σ相，采用(yong)較低的(de)(de)(de)熱處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度，即(ji)（580±10）℃的(de)(de)(de)退火工(gong)藝，保溫(wen)時間按正常(chang)所需時間進行(xing)保溫(wen)。由于錐(zhui)(zhui)體的(de)(de)(de)復層若要在(zai)最后焊(han)接，其焊(han)接環境比較惡劣，所以把(ba)設備(bei)分為上下(xia)兩段進行(xing)整體熱處(chu)(chu)理(li)，而在(zai)錐(zhui)(zhui)體與筒(tong)體連接的(de)(de)(de)第(di)二節(jie)筒(tong)體上進行(xing)收(shou)口(kou)，焊(han)接完畢后，進行(xing)局部(bu)熱處(chu)(chu)理(li)。

四、防止復層損傷的(de)幾項措(cuo)施

 1. 為了(le)防止(zhi)復合(he)板的損傷(shang)，應對復層用粘膠布進(jin)行保(bao)護；卷(juan)板時，對滾(gun)筒(tong)用麻(ma)繩或包不銹鋼皮進(jin)行保(bao)護。

 2. 起(qi)吊時用(yong)專用(yong)工裝卡具(ju)進行起(qi)吊。

 3. 焊工在筒體(ti)內(nei)進行焊接時(shi)，必須穿(chuan)布鞋(xie)或膠鞋(xie)。

五、根據設計(ji)圖(tu)樣的要求，焊縫(feng)檢(jian)測質量應達(da)到BI級

  焊接完畢對(dui)(dui)(dui)設備縱(zong)、環焊縫進行(xing)100％的(de)y射線檢測，焊縫一次合格(ge)率達到(dao)98％，未(wei)出(chu)現裂紋(wen)、未(wei)熔合等缺陷；對(dui)(dui)(dui)復層(ceng)進行(xing)100％PT無損檢測，結(jie)果達到(dao)100％I級合格(ge)要(yao)求。對(dui)(dui)(dui)設備焊接試(shi)板(ban)進行(xing)了力學(xue)性能試(shi)驗，結(jie)果完全達到(dao)設計要(yao)求。

  洗滌(di)塔的(de)成功制作(zuo)，對設(she)備制造廠家解決了(le)大厚型不銹鋼復合板(ban)設(she)備的(de)焊接技術和制作(zuo)積累了(le)豐富的(de)經驗，對今后同類大型設(she)備的(de)制作(zuo)有(you)很好的(de)借鑒和指導(dao)意義。