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(bu)銹鋼(gang)復(fu)合板焊接(jie)性分析(xi)
不(bu)銹鋼復(fu)合(he)板焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)(de)最(zui)關(guan)鍵(jian)是過渡層的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，其屬(shu)于異種鋼的(de)(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)(han)接(jie)時要兼顧基(ji)層和(he)復(fu)層2種不(bu)同(tong)鋼材的(de)(de)性能。應選用合(he)適(shi)的(de)(de)填(tian)充材料，同(tong)時要嚴格(ge)控制焊(han)(han)(han)接(jie)熱輸人(ren)，使碳鋼基(ji)層一側熔深(shen)較淺，以減少焊(han)(han)(han)縫(feng)金屬(shu)的(de)(de)稀(xi)釋和(he)基(ji)層合(he)金化。
二(er)、焊接工藝制定
1. 坡(po)口形式確定(ding)
根據圖樣要求和工藝條件，縱(zong)縫(feng)、拼縫(feng)的坡(po)口采(cai)用雙U形＋V形的坡(po)口形式，如圖5-26a所示(shi)；環縫(feng)的坡(po)口采(cai)用UV形的坡(po)口形式，如圖5-26b所示(shi)。
采用這兩種坡口(kou)形式的優(you)點為：
①. 縱縫(feng)(feng)(feng)(feng)、拼(pin)縫(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)基層(ceng)采(cai)用雙U形(xing)坡(po)口，可以(yi)(yi)提高(gao)效率，減少(shao)(shao)焊接變(bian)形(xing)，防(fang)止筒(tong)體產生內棱角，避免焊縫(feng)(feng)(feng)(feng)內部存(cun)在過(guo)(guo)大的(de)焊接應(ying)力；而環縫(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)基層(ceng)采(cai)用UV形(xing)坡(po)口，可以(yi)(yi)減少(shao)(shao)過(guo)(guo)渡層(ceng)與復層(ceng)的(de)填充金(jin)屬量，以(yi)(yi)提高(gao)效率，同時也減少(shao)(shao)復層(ceng)焊縫(feng)(feng)(feng)(feng)的(de)多次受(shou)熱，以(yi)(yi)免熔合線附近產生晶間腐蝕。
②. 焊接過(guo)渡層時熔合比小，可降低(di)焊縫金屬的稀釋率，以保證過(guo)渡層焊縫性能。
③. 能避免基層焊縫(feng)焊到(dao)復層上(shang)，以保證復層的耐(nai)蝕性。
2. 焊接材料選擇(ze)
為了保證焊(han)(han)(han)縫質(zhi)量(liang)(liang)，焊(han)(han)(han)接(jie)時應嚴格控制(zhi)焊(han)(han)(han)縫中有害(hai)雜質(zhi)元素S、P的含量(liang)(liang)和(he)焊(han)(han)(han)縫金屬的C含量(liang)(liang)，限制(zhi)焊(han)(han)(han)接(jie)熱輸入及高溫度(du)停留時間。不(bu)銹鋼(gang)復(fu)合板洗滌塔的焊(han)(han)(han)材選用情況見表 5-54 。
3. 焊接技術要(yao)求
a. 焊(han)接不銹鋼復(fu)合板(ban)洗滌塔所采用的焊(han)接參數見表5-55。焊(han)接基(ji)層時的消(xiao)氫溫(wen)度為300～350℃／2h。
b. 關鍵部件的焊接技(ji)術要求
①. 封頭拼接
封(feng)頭拼接(jie)最為(wei)關(guan)鍵的(de)(de)(de)是制訂(ding)焊接(jie)順序、成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)工(gong)(gong)藝(yi)和熱處理(li)工(gong)(gong)藝(yi)。為(wei)了保證基層(ceng)(ceng)Q345R的(de)(de)(de)設計強度(du)，封(feng)頭在熱成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)后要(yao)進(jin)(jin)(jin)行恢復(fu)力(li)(li)學性能(neng)的(de)(de)(de)正(zheng)火(huo)處理(li)；而(er)不銹鋼的(de)(de)(de)敏化溫度(du)區間(jian)(jian)(jian)為(wei)500～800℃，若在此區間(jian)(jian)(jian)時間(jian)(jian)(jian)停(ting)留過(guo)長，則會導致復(fu)層(ceng)(ceng)晶界(jie)析出(chu)σ相，產生組織(zhi)脆化，引起晶間(jian)(jian)(jian)腐蝕。為(wei)了保證復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)快速冷(leng)卻(que)和基層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)空冷(leng)，封(feng)頭熱壓成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)后采用(yong)復(fu)層(ceng)(ceng)噴霧(wu)水的(de)(de)(de)快冷(leng)工(gong)(gong)藝(yi)。為(wei)了保證過(guo)渡層(ceng)(ceng)和復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊縫質(zhi)量，在基層(ceng)(ceng)焊接(jie)完(wan)成(cheng)(cheng)(cheng)后，進(jin)(jin)(jin)行封(feng)頭的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)形(xing)和正(zheng)火(huo)處理(li)。在母材試板合格后，進(jin)(jin)(jin)行過(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊接(jie)，復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)焊接(jie)在去應力(li)(li)處理(li)后進(jin)(jin)(jin)行，確保設備的(de)(de)(de)焊接(jie)質(zhi)量。封(feng)頭的(de)(de)(de)拼接(jie)工(gong)(gong)藝(yi)評(ping)定力(li)(li)學性能(neng)見表5-56。
②. 筒體焊接
筒體焊(han)(han)(han)(han)(han)接時先進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)內側基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接，采(cai)用(yong)埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)(han)接時應預留3～5mm不焊(han)(han)(han)(han)(han)，再(zai)(zai)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)(han)條(tiao)電弧焊(han)(han)(han)(han)(han)填(tian)充，以免將埋(mai)(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)(han)(han)在復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)上，焊(han)(han)(han)(han)(han)接完(wan)畢后進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)消氫處(chu)理；再(zai)(zai)從外側用(yong)碳弧氣刨進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)清根，用(yong)角磨(mo)機打磨(mo)掉(diao)滲碳層(ceng)(ceng)(ceng)；對(dui)外側進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接，焊(han)(han)(han)(han)(han)接完(wan)畢后進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)消氫處(chu)理；對(dui)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)100％的(de)RT無(wu)損檢測，RT合格后對(dui)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)側的(de)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫余高進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)磨(mo)平，再(zai)(zai)對(dui)基(ji)(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)表面進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)100％PT無(wu)損檢測；再(zai)(zai)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)過(guo)渡層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接，待(dai)熱處(chu)理后進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)復(fu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接。
③. 錐體的(de)焊接
錐(zhui)體(ti)(ti)由四(si)節組成，其(qi)中兩(liang)節為8（錐(zhui)體(ti)(ti)壁(bi)厚）100mm＋4mm，一(yi)節為860mm＋4mm，一(yi)節為830mm＋4mm。錐(zhui)體(ti)(ti)的(de)夾角為60°，錐(zhui)體(ti)(ti)的(de)坡(po)口在(zai)立(li)車上(shang)加工。其(qi)中8100mm＋4mm和860mm＋4mm的(de)錐(zhui)體(ti)(ti)環焊(han)(han)縫在(zai)專用的(de)焊(han)(han)接輔助(zhu)工裝進行埋弧焊(han)(han)焊(han)(han)接外側基層，如圖5-27所示。830mm＋4mm 頂端的(de)錐(zhui)體(ti)(ti)環焊(han)(han)縫采用了全焊(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)的(de)工藝。
④. 殼(ke)體與(yu)堆焊接(jie)管(guan)的(de)焊接(jie)
坡口(kou)的制備如(ru)圖(tu)5-28a所示。大(da)厚壁殼體與(yu)堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)管的基層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)，由(you)于剛(gang)度(du)大(da)、拘(ju)束度(du)大(da)，其預熱溫度(du)應(ying)比(bi)殼體對接(jie)的預熱溫度(du)要高，預熱溫度(du)應(ying)控(kong)制在200℃以(yi)上(shang)。為(wei)了(le)減輕大(da)厚堆(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)管在筒體上(shang)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)變形，在筒體內部安裝工(gong)(gong)裝支撐，同時從焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝、焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)順序方面加(jia)以(yi)控(kong)制焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)變形，采用細焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)條、小電流(liu)、分(fen)段(duan)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)、多層(ceng)多道焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)等方法。為(wei)了(le)防止(zhi)打底層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)因收縮應(ying)力(li)過大(da)而引起焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)開(kai)裂，打底焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)層(ceng)一(yi)般分(fen)為(wei)6～8段(duan)，后(hou)(hou)(hou)續焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)道可以(yi)逐步減少分(fen)段(duan)數，可以(yi)降低焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)殘(can)余應(ying)力(li)。基層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)(hou)立(li)即進行(xing)消氫處理和(he)保溫緩冷(leng)(leng)，冷(leng)(leng)卻(que)至常溫后(hou)(hou)(hou)對基層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)進行(xing)100％UT無損(sun)檢測(ce)。UT無損(sun)檢測(ce)合格后(hou)(hou)(hou)，再(zai)按要求進行(xing)過渡(du)層(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)和(he)熱處理后(hou)(hou)(hou)進行(xing)復層(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)。
⑤. 殼(ke)體與不銹鋼接管的焊接
坡口(kou)的制備如(ru)圖5-28b所(suo)示。采用(yong)對殼體開孔處(chu)的基層預先進(jin)(jin)行(xing)堆焊過渡層的工藝(yi)，焊接(jie)(jie)時(shi)采用(yong)短弧、小電流、反極性、快速窄道焊和(he)(he)多層多道焊的焊接(jie)(jie)工藝(yi)，從而保證了焊接(jie)(jie)質量。嚴格控制道間(jian)(jian)溫度(du)，一般不(bu)要高于(yu)150℃。由于(yu)此處(chu)的剛度(du)、拘束度(du)和(he)(he)焊接(jie)(jie)應力都(dou)非常大(da)，對不(bu)銹鋼之間(jian)(jian)的焊接(jie)(jie)也(ye)采取了預熱100℃以(yi)上的工藝(yi)。焊接(jie)(jie)后(hou)進(jin)(jin)行(xing)保溫緩(huan)冷，冷卻(que)至常溫后(hou)對角焊縫進(jin)(jin)100％UT無損檢測。
4. 焊縫的返修要求
a. 表面缺陷(xian)的返(fan)修
缺(que)陷經修(xiu)磨(mo)清(qing)除(chu)后(hou)，修(xiu)磨(mo)處的厚度不(bu)應小于設計(ji)厚度，磨(mo)除(chu)厚度應小于容器名義厚度的2％且不(bu)大1mm，超出時(shi)應予補焊。缺(que)陷清(qing)除(chu)后(hou)，應進行(xing)外觀檢查，要(yao)求(qiu)表面光滑平整、過渡平緩，表面需作無(wu)損檢測。
b. 局部缺陷(xian)的返修
在焊(han)(han)(han)縫(feng)缺陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)返(fan)修前應(ying)對(dui)返(fan)修周圍進(jin)行預熱，預熱溫度(du)為100～150℃，并(bing)(bing)應(ying)用(yong)超(chao)聲波檢測(ce)儀測(ce)定(ding)缺陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)深度(du)，根據缺陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)深度(du)確(que)定(ding)在哪(na)一側返(fan)修，清(qing)除(chu)缺陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)時，應(ying)控制(zhi)在鋼板厚(hou)度(du)的2/3以內（從(cong)返(fan)修側表面計(ji)算），若超(chao)過焊(han)(han)(han)縫(feng)深度(du)2/3仍殘留缺陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)時，應(ying)立即停止清(qing)除(chu)并(bing)(bing)進(jin)行補焊(han)(han)(han)，補焊(han)(han)(han)時應(ying)采用(yong)多層多道(dao)焊(han)(han)(han)，不需(xu)要擺動焊(han)(han)(han)。然后在其背面再次清(qing)除(chu)缺陷(xian)(xian)(xian)(xian)(xian)，進(jin)行補焊(han)(han)(han)，補焊(han)(han)(han)長度(du)應(ying)＞80mm。
5. 焊(han)接不銹鋼復層(ceng)時(shi)的注意事項
a. 焊接前應(ying)在(zai)坡口(kou)兩(liang)側各100mm范圍內，涂刷“防飛濺(jian)劑”，以(yi)防止飛濺(jian)沾(zhan)污復層表面。
b. 焊(han)接時采用(yong)小熱輸入、快(kuai)速焊(han)、短弧焊(han)、不擺(bai)動、多道(dao)焊(han)的方法。
c. 嚴格控制道(dao)間溫度，不超(chao)過工藝要求。
三、焊后熱處理工藝的制定
1. 封頭的正火處(chu)理工藝
封頭在熱成(cheng)形后(hou)，為了保證(zheng)基層Q345R的(de)設(she)計強度，需要(yao)(yao)進行(xing)恢(hui)復力(li)學性能的(de)正火(huo)(huo)處(chu)理，Q345R的(de)正火(huo)(huo)工藝(yi)要(yao)(yao)求溫度控制在880～940℃。封頭經過正火(huo)(huo)處(chu)理后(hou)，對(dui)同爐母(mu)材試板進行(xing)力(li)學性能分析和對(dui)復層進行(xing)晶間腐蝕試驗，結(jie)果(guo)都達(da)到了設(she)計要(yao)(yao)求。
2. 筒片卷制后的(de)熱處理工藝
筒體壁厚(hou)大于圓(yuan)筒內徑的(de)3％時(shi)，應進(jin)行處理(li)。筒體卷制成形(xing)后，進(jin)行了消除(chu)卷制應力的(de)熱處理(li)，其熱處理(li)溫度(du)為(wei)（580±10）℃。
3. 設備的去應力熱處理(li)工藝
不(bu)銹鋼復合板的焊后熱(re)(re)處(chu)理(li)，要避免復層(ceng)母材和(he)焊接(jie)接(jie)頭中(zhong)鉻碳(tan)化合物析出和(he)形(xing)成σ相，采用較(jiao)低的熱(re)(re)處(chu)理(li)溫(wen)度，即（580±10）℃的退火(huo)工藝，保(bao)溫(wen)時(shi)(shi)間(jian)按正(zheng)常所需時(shi)(shi)間(jian)進行(xing)(xing)保(bao)溫(wen)。由于錐體的復層(ceng)若要在最后焊接(jie)，其(qi)焊接(jie)環境(jing)比較(jiao)惡(e)劣，所以(yi)把設備分為上下兩段進行(xing)(xing)整(zheng)體熱(re)(re)處(chu)理(li)，而在錐體與筒(tong)體連接(jie)的第二節筒(tong)體上進行(xing)(xing)收口，焊接(jie)完畢后，進行(xing)(xing)局部熱(re)(re)處(chu)理(li)。
四(si)、防止復層(ceng)損傷的幾項措施(shi)
1. 為了防(fang)止復(fu)合板的損傷，應對(dui)復(fu)層用粘(zhan)膠布進(jin)行保護；卷板時，對(dui)滾筒(tong)用麻繩或(huo)包不銹鋼皮進(jin)行保護。
2. 起吊(diao)時用(yong)專用(yong)工裝(zhuang)卡具進行起吊(diao)。
3. 焊工在筒體內(nei)進行焊接時，必(bi)須穿布鞋或膠鞋。
五、根據設計圖(tu)樣的(de)要求(qiu)，焊縫檢測質量應達到BI級
焊接完畢(bi)對(dui)設(she)備縱、環焊縫(feng)進(jin)行100％的y射線檢(jian)(jian)測，焊縫(feng)一次合格(ge)(ge)率達(da)到98％，未(wei)出(chu)現裂紋、未(wei)熔合等缺陷；對(dui)復層進(jin)行100％PT無損檢(jian)(jian)測，結果(guo)達(da)到100％I級合格(ge)(ge)要求。對(dui)設(she)備焊接試板進(jin)行了力學性(xing)能(neng)試驗，結果(guo)完全(quan)達(da)到設(she)計(ji)要求。
洗滌塔的(de)(de)成(cheng)功制作，對設(she)備制造廠(chang)家解(jie)決了大(da)(da)厚型不銹鋼復合板設(she)備的(de)(de)焊(han)接技(ji)術和(he)制作積累了豐富的(de)(de)經驗，對今后同類大(da)(da)型設(she)備的(de)(de)制作有很好的(de)(de)借鑒和(he)指導(dao)意義。
