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(xiu)鋼復合板洗滌塔的結構參數見表5-53。
一、不銹鋼復合板焊接性分析(xi)
不銹鋼復(fu)合(he)板焊(han)(han)(han)接(jie)的(de)最關鍵是過渡層的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，其屬于異種鋼的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)(han)接(jie)時要兼顧基(ji)(ji)層和復(fu)層2種不同鋼材(cai)的(de)性能(neng)。應(ying)選用合(he)適的(de)填充材(cai)料(liao)，同時要嚴格控(kong)制焊(han)(han)(han)接(jie)熱輸人，使碳鋼基(ji)(ji)層一(yi)側熔深較淺，以減少焊(han)(han)(han)縫金屬的(de)稀釋(shi)和基(ji)(ji)層合(he)金化(hua)。
二、焊接工藝制定
1. 坡口形式確定
根據(ju)圖(tu)樣(yang)要(yao)求和工(gong)藝條件，縱縫(feng)、拼(pin)縫(feng)的(de)坡(po)(po)口采用(yong)(yong)雙(shuang)U形(xing)(xing)＋V形(xing)(xing)的(de)坡(po)(po)口形(xing)(xing)式，如圖(tu)5-26a所(suo)示；環縫(feng)的(de)坡(po)(po)口采用(yong)(yong)UV形(xing)(xing)的(de)坡(po)(po)口形(xing)(xing)式，如圖(tu)5-26b所(suo)示。
采用這兩種坡口(kou)形式的優點為：
①. 縱(zong)縫、拼縫的基(ji)層采(cai)用(yong)雙U形坡口(kou)，可(ke)以提高(gao)效率，減少焊(han)(han)(han)接變形，防止筒體(ti)產生內棱(leng)角，避免(mian)焊(han)(han)(han)縫內部(bu)存(cun)在過大的焊(han)(han)(han)接應力；而環縫的基(ji)層采(cai)用(yong)UV形坡口(kou)，可(ke)以減少過渡層與(yu)復(fu)層的填(tian)充金屬量(liang)，以提高(gao)效率，同時也減少復(fu)層焊(han)(han)(han)縫的多(duo)次受熱(re)，以免(mian)熔合線附近產生晶間腐(fu)蝕。
②. 焊接過(guo)渡層時(shi)熔合比小，可(ke)降低(di)焊縫(feng)金屬的稀釋率，以保(bao)證過(guo)渡層焊縫(feng)性能(neng)。
③. 能避免基層(ceng)焊縫焊到復(fu)層(ceng)上，以(yi)保證復(fu)層(ceng)的耐蝕性。
2. 焊接材料選(xuan)擇
為了保證焊(han)(han)縫(feng)(feng)質量，焊(han)(han)接時(shi)應嚴格控(kong)制焊(han)(han)縫(feng)(feng)中有害(hai)雜質元素S、P的(de)含(han)(han)量和(he)焊(han)(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬的(de)C含(han)(han)量，限制焊(han)(han)接熱輸入及高(gao)溫度停(ting)留(liu)時(shi)間。不銹鋼復合板洗滌塔的(de)焊(han)(han)材選(xuan)用情況見表 5-54 。
3. 焊接技術要(yao)求
a. 焊(han)接不銹鋼復合板洗滌塔所采(cai)用的焊(han)接參(can)數(shu)見表(biao)5-55。焊(han)接基層(ceng)時的消氫溫度(du)為300～350℃／2h。
b. 關鍵部件的焊接技術(shu)要求
①. 封頭拼接(jie)
封(feng)頭拼接(jie)(jie)最為關鍵的(de)(de)(de)(de)是(shi)制訂焊(han)接(jie)(jie)順(shun)序(xu)、成(cheng)(cheng)形工(gong)藝(yi)和(he)(he)熱(re)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)。為了(le)保證基(ji)層(ceng)(ceng)Q345R的(de)(de)(de)(de)設計(ji)強度，封(feng)頭在(zai)熱(re)成(cheng)(cheng)形后要進(jin)行恢復(fu)力學性能的(de)(de)(de)(de)正火處(chu)理(li)；而不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)敏(min)化(hua)(hua)溫(wen)度區間為500～800℃，若在(zai)此(ci)區間時間停留過(guo)(guo)長，則會導致復(fu)層(ceng)(ceng)晶(jing)界析出σ相(xiang)，產生(sheng)組織脆化(hua)(hua)，引起晶(jing)間腐蝕。為了(le)保證復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)快速冷卻和(he)(he)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)空冷，封(feng)頭熱(re)壓成(cheng)(cheng)形后采用(yong)復(fu)層(ceng)(ceng)噴霧水的(de)(de)(de)(de)快冷工(gong)藝(yi)。為了(le)保證過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)和(he)(he)復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)質(zhi)量(liang)，在(zai)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)接(jie)(jie)完成(cheng)(cheng)后，進(jin)行封(feng)頭的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)形和(he)(he)正火處(chu)理(li)。在(zai)母(mu)材試板(ban)合(he)格后，進(jin)行過(guo)(guo)渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)，復(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)在(zai)去(qu)應力處(chu)理(li)后進(jin)行，確(que)保設備的(de)(de)(de)(de)焊(han)接(jie)(jie)質(zhi)量(liang)。封(feng)頭的(de)(de)(de)(de)拼接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)評(ping)定力學性能見表5-56。
②. 筒體焊接
筒體焊(han)(han)接時(shi)先進(jin)行(xing)(xing)(xing)內側(ce)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接，采用(yong)埋弧焊(han)(han)焊(han)(han)接時(shi)應預留3～5mm不(bu)焊(han)(han)，再用(yong)焊(han)(han)條電弧焊(han)(han)填充(chong)，以免將(jiang)埋弧焊(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)在復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)上(shang)，焊(han)(han)接完畢后(hou)進(jin)行(xing)(xing)(xing)消(xiao)氫(qing)處理(li)；再從外側(ce)用(yong)碳弧氣刨進(jin)行(xing)(xing)(xing)清根，用(yong)角磨(mo)機打磨(mo)掉滲碳層(ceng)(ceng)；對(dui)(dui)外側(ce)進(jin)行(xing)(xing)(xing)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接，焊(han)(han)接完畢后(hou)進(jin)行(xing)(xing)(xing)消(xiao)氫(qing)處理(li)；對(dui)(dui)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫(feng)進(jin)行(xing)(xing)(xing)100％的(de)(de)RT無(wu)損(sun)(sun)檢測，RT合格后(hou)對(dui)(dui)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)側(ce)的(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)縫(feng)余高進(jin)行(xing)(xing)(xing)磨(mo)平，再對(dui)(dui)基(ji)層(ceng)(ceng)表面進(jin)行(xing)(xing)(xing)100％PT無(wu)損(sun)(sun)檢測；再進(jin)行(xing)(xing)(xing)過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接，待熱(re)處理(li)后(hou)進(jin)行(xing)(xing)(xing)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)接。
③. 錐(zhui)體的焊接
錐(zhui)體(ti)由四節組(zu)成，其(qi)中兩節為(wei)8（錐(zhui)體(ti)壁(bi)厚）100mm＋4mm，一(yi)節為(wei)860mm＋4mm，一(yi)節為(wei)830mm＋4mm。錐(zhui)體(ti)的夾角為(wei)60°，錐(zhui)體(ti)的坡(po)口(kou)在(zai)立車上加工。其(qi)中8100mm＋4mm和860mm＋4mm的錐(zhui)體(ti)環焊(han)(han)(han)縫(feng)在(zai)專用的焊(han)(han)(han)接輔助(zhu)工裝進行(xing)埋弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接外(wai)側基層，如圖5-27所(suo)示。830mm＋4mm 頂端的錐(zhui)體(ti)環焊(han)(han)(han)縫(feng)采用了全焊(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)的工藝。
④. 殼體與堆(dui)焊(han)接管的焊(han)接
坡口的(de)制(zhi)備如圖5-28a所示。大(da)厚壁殼(ke)體與(yu)堆焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)管(guan)的(de)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，由于剛度大(da)、拘束(shu)度大(da)，其(qi)預熱(re)溫度應(ying)比殼(ke)體對接(jie)(jie)的(de)預熱(re)溫度要高，預熱(re)溫度應(ying)控(kong)制(zhi)在200℃以(yi)(yi)上(shang)。為了減輕大(da)厚堆焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)管(guan)在筒體上(shang)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)變(bian)(bian)形，在筒體內(nei)部安(an)裝工裝支(zhi)撐，同時從焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工藝、焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)順(shun)序(xu)方面加以(yi)(yi)控(kong)制(zhi)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)變(bian)(bian)形，采(cai)用細(xi)焊(han)(han)(han)(han)(han)條、小電(dian)流、分段焊(han)(han)(han)(han)(han)、多層(ceng)(ceng)多道焊(han)(han)(han)(han)(han)等方法。為了防止打(da)底(di)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫因收縮應(ying)力(li)(li)過大(da)而引(yin)起焊(han)(han)(han)(han)(han)縫開裂，打(da)底(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)一般分為6～8段，后續(xu)焊(han)(han)(han)(han)(han)道可以(yi)(yi)逐步減少(shao)分段數(shu)，可以(yi)(yi)降低焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)殘余應(ying)力(li)(li)。基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)后立(li)即進行(xing)(xing)消氫處理(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)(han)縫進行(xing)(xing)100％UT無(wu)損檢(jian)測(ce)。UT無(wu)損檢(jian)測(ce)合格后，再按要求進行(xing)(xing)過渡層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)和熱(re)處理(li)后進行(xing)(xing)復層(ceng)(ceng)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)。
⑤. 殼(ke)體與不銹鋼接(jie)管的焊接(jie)
坡口(kou)的(de)制(zhi)備如圖5-28b所示。采(cai)用對殼體開孔(kong)處的(de)基層(ceng)預(yu)先進行(xing)堆焊(han)(han)(han)(han)過渡層(ceng)的(de)工(gong)藝(yi)，焊(han)(han)(han)(han)接時(shi)采(cai)用短弧(hu)、小電(dian)流、反(fan)極性、快速窄道(dao)(dao)焊(han)(han)(han)(han)和(he)多層(ceng)多道(dao)(dao)焊(han)(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接工(gong)藝(yi)，從而保(bao)證了(le)焊(han)(han)(han)(han)接質量。嚴(yan)格控制(zhi)道(dao)(dao)間溫度(du)，一(yi)般不要高于150℃。由(you)于此(ci)處的(de)剛(gang)度(du)、拘束度(du)和(he)焊(han)(han)(han)(han)接應(ying)力都(dou)非常大，對不銹鋼之間的(de)焊(han)(han)(han)(han)接也采(cai)取(qu)了(le)預(yu)熱100℃以(yi)上的(de)工(gong)藝(yi)。焊(han)(han)(han)(han)接后(hou)進行(xing)保(bao)溫緩(huan)冷，冷卻至常溫后(hou)對角焊(han)(han)(han)(han)縫進100％UT無損檢測。
4. 焊縫的返(fan)修要(yao)求
a. 表面缺陷(xian)的(de)返修
缺陷經修磨清(qing)除(chu)后，修磨處(chu)的厚度不(bu)應(ying)小于設計厚度，磨除(chu)厚度應(ying)小于容器名義厚度的2％且不(bu)大1mm，超(chao)出時應(ying)予(yu)補焊(han)。缺陷清(qing)除(chu)后，應(ying)進行外觀檢查，要求(qiu)表面光(guang)滑平(ping)整、過渡平(ping)緩，表面需作無損(sun)檢測。
b. 局部缺陷(xian)的返(fan)修
在焊(han)縫(feng)缺(que)(que)陷(xian)返修前(qian)應(ying)對(dui)返修周(zhou)圍(wei)進(jin)行(xing)(xing)預熱，預熱溫度(du)(du)為100～150℃，并(bing)應(ying)用超(chao)(chao)聲波檢測(ce)儀測(ce)定缺(que)(que)陷(xian)深(shen)度(du)(du)，根(gen)據缺(que)(que)陷(xian)深(shen)度(du)(du)確(que)定在哪一側返修，清除缺(que)(que)陷(xian)時，應(ying)控(kong)制(zhi)在鋼板厚度(du)(du)的2/3以內（從(cong)返修側表面(mian)計算(suan)），若(ruo)超(chao)(chao)過(guo)焊(han)縫(feng)深(shen)度(du)(du)2/3仍殘留缺(que)(que)陷(xian)時，應(ying)立即停止(zhi)清除并(bing)進(jin)行(xing)(xing)補(bu)焊(han)，補(bu)焊(han)時應(ying)采用多層多道焊(han)，不需要(yao)擺動焊(han)。然后在其背面(mian)再次清除缺(que)(que)陷(xian)，進(jin)行(xing)(xing)補(bu)焊(han)，補(bu)焊(han)長度(du)(du)應(ying)＞80mm。
5. 焊接不銹鋼復層時的注(zhu)意事項
a. 焊接前應(ying)在坡口兩側各100mm范(fan)圍(wei)內(nei)，涂刷“防(fang)飛濺(jian)(jian)劑(ji)”，以防(fang)止飛濺(jian)(jian)沾污(wu)復層表面。
b. 焊(han)接時采用(yong)小熱輸入、快速焊(han)、短弧焊(han)、不(bu)擺動、多道焊(han)的方法。
c. 嚴(yan)格控(kong)制道間(jian)溫度，不超過工藝要求。
三、焊后(hou)熱處(chu)理(li)工藝的制定(ding)
1. 封頭(tou)的正火(huo)處理工藝
封頭(tou)在熱成形后，為了(le)保證基層Q345R的設計強度(du)，需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)恢復(fu)力(li)學性能(neng)(neng)的正(zheng)火(huo)處理，Q345R的正(zheng)火(huo)工(gong)藝(yi)要(yao)求溫度(du)控制在880～940℃。封頭(tou)經(jing)過正(zheng)火(huo)處理后，對(dui)同(tong)爐母(mu)材試板進(jin)行(xing)力(li)學性能(neng)(neng)分(fen)析和對(dui)復(fu)層進(jin)行(xing)晶間腐(fu)蝕試驗，結果(guo)都(dou)達到了(le)設計要(yao)求。
2. 筒片卷制后的(de)熱處理工(gong)藝
筒(tong)體壁厚大于圓筒(tong)內(nei)徑的3％時，應進(jin)行(xing)處(chu)理。筒(tong)體卷(juan)制成(cheng)形后，進(jin)行(xing)了消(xiao)除卷(juan)制應力的熱(re)(re)處(chu)理，其熱(re)(re)處(chu)理溫度為(wei)（580±10）℃。
3. 設備的去應力(li)熱(re)處理工(gong)藝
不(bu)銹鋼復合板的(de)焊(han)后熱(re)(re)處(chu)理，要(yao)避免復層(ceng)母材和焊(han)接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)中鉻(ge)碳化合物析出和形成σ相，采用(yong)較(jiao)低(di)的(de)熱(re)(re)處(chu)理溫度(du)，即（580±10）℃的(de)退(tui)火工藝，保溫時間按正常(chang)所需(xu)時間進(jin)行(xing)保溫。由于錐(zhui)體(ti)(ti)的(de)復層(ceng)若要(yao)在(zai)最后焊(han)接(jie)(jie)(jie)，其焊(han)接(jie)(jie)(jie)環境比較(jiao)惡劣，所以把(ba)設備(bei)分為上下兩段進(jin)行(xing)整體(ti)(ti)熱(re)(re)處(chu)理，而在(zai)錐(zhui)體(ti)(ti)與筒體(ti)(ti)連(lian)接(jie)(jie)(jie)的(de)第二(er)節筒體(ti)(ti)上進(jin)行(xing)收口，焊(han)接(jie)(jie)(jie)完畢(bi)后，進(jin)行(xing)局部熱(re)(re)處(chu)理。
四、防止復層(ceng)損傷(shang)的(de)幾項措施(shi)
1. 為了防(fang)止復合(he)板的損(sun)傷，應(ying)對復層(ceng)用(yong)粘膠布(bu)進行(xing)保護；卷板時，對滾(gun)筒用(yong)麻繩(sheng)或包不(bu)銹鋼(gang)皮(pi)進行(xing)保護。
2. 起吊(diao)時用專用工裝卡具進(jin)行起吊(diao)。
3. 焊工(gong)在(zai)筒體內(nei)進行(xing)焊接時，必須穿布鞋或膠鞋。
五、根(gen)據設(she)計圖樣的(de)要(yao)求，焊(han)縫檢測質量應(ying)達(da)到BI級
焊接完畢對設(she)(she)備縱(zong)、環焊縫(feng)進行100％的(de)y射線檢(jian)測，焊縫(feng)一(yi)次合格率達(da)到(dao)(dao)98％，未出現裂紋、未熔合等(deng)缺陷；對復層進行100％PT無損檢(jian)測，結(jie)果達(da)到(dao)(dao)100％I級(ji)合格要求。對設(she)(she)備焊接試板(ban)進行了力(li)學性(xing)能試驗，結(jie)果完全達(da)到(dao)(dao)設(she)(she)計(ji)要求。
洗滌塔的成(cheng)功(gong)制作，對設(she)備制造廠家解(jie)決了大(da)厚型(xing)不銹(xiu)鋼復合(he)板設(she)備的焊接(jie)技術和制作積(ji)累了豐富的經(jing)驗，對今后(hou)同類大(da)型(xing)設(she)備的制作有很好的借(jie)鑒(jian)和指導(dao)意義。
