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(bu)銹(xiu)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、不銹鋼復合板焊(han)接性分析

  不銹(xiu)鋼復合板焊(han)(han)接(jie)的最關(guan)鍵是過渡層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)接(jie)，其屬于異種鋼的焊(han)(han)接(jie)，焊(han)(han)接(jie)時要兼顧基層(ceng)(ceng)和復層(ceng)(ceng)2種不同鋼材的性能。應選用合適(shi)的填充(chong)材料，同時要嚴格控制(zhi)焊(han)(han)接(jie)熱(re)輸(shu)人，使碳鋼基層(ceng)(ceng)一側熔深(shen)較淺，以減少焊(han)(han)縫金屬的稀釋和基層(ceng)(ceng)合金化。

二、焊接工(gong)藝制定

 1. 坡(po)口(kou)形式確定

   根據圖樣要(yao)求和工藝條件(jian)，縱縫、拼縫的(de)(de)坡(po)口采用雙U形＋V形的(de)(de)坡(po)口形式，如(ru)圖5-26a所示；環(huan)縫的(de)(de)坡(po)口采用UV形的(de)(de)坡(po)口形式，如(ru)圖5-26b所示。

   采用這兩種坡口(kou)形式的優點(dian)為：

     ①. 縱縫(feng)、拼縫(feng)的(de)基層(ceng)采用雙U形坡口(kou)，可以(yi)提高效率，減(jian)少焊(han)接變形，防止(zhi)筒體產(chan)生(sheng)(sheng)內(nei)(nei)棱角，避免(mian)(mian)焊(han)縫(feng)內(nei)(nei)部存(cun)在(zai)過大(da)的(de)焊(han)接應力(li)；而(er)環縫(feng)的(de)基層(ceng)采用UV形坡口(kou)，可以(yi)減(jian)少過渡層(ceng)與復層(ceng)的(de)填充金屬量，以(yi)提高效率，同(tong)時也減(jian)少復層(ceng)焊(han)縫(feng)的(de)多次受熱(re)，以(yi)免(mian)(mian)熔合線附近產(chan)生(sheng)(sheng)晶間腐蝕(shi)。

     ②. 焊(han)接過渡(du)層(ceng)時(shi)熔合比小，可降低(di)焊(han)縫金(jin)屬(shu)的稀釋率，以保證過渡(du)層(ceng)焊(han)縫性(xing)能。

     ③. 能避免基層焊(han)(han)縫(feng)焊(han)(han)到復層上，以保證(zheng)復層的(de)耐(nai)蝕(shi)性。

 2. 焊接(jie)材料選擇

   為了保證焊縫(feng)質量(liang)(liang)，焊接時(shi)應(ying)嚴格(ge)控制焊縫(feng)中有害雜(za)質元素S、P的含(han)量(liang)(liang)和焊縫(feng)金屬的C含(han)量(liang)(liang)，限制焊接熱輸入及高溫(wen)度停留時(shi)間。不銹鋼(gang)復合板洗(xi)滌塔的焊材選用(yong)情(qing)況(kuang)見表 5-54 。

3. 焊接技術要求

   a. 焊接不銹鋼復合板洗滌(di)塔所(suo)采用的(de)焊接參數見表(biao)5-55。焊接基層時的(de)消氫溫度為300～350℃／2h。

   b. 關鍵部件的焊接(jie)技術要求

    ①. 封頭拼接

      封頭拼接(jie)(jie)最為(wei)(wei)關鍵的(de)(de)(de)(de)是(shi)制訂(ding)焊接(jie)(jie)順序、成(cheng)(cheng)(cheng)形工藝和熱處(chu)理工藝。為(wei)(wei)了保證(zheng)基層(ceng)Q345R的(de)(de)(de)(de)設計強度(du)，封頭在(zai)(zai)熱成(cheng)(cheng)(cheng)形后要進(jin)行恢(hui)復(fu)(fu)力(li)(li)學性能的(de)(de)(de)(de)正火處(chu)理；而不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)敏化(hua)溫度(du)區(qu)(qu)間(jian)(jian)為(wei)(wei)500～800℃，若在(zai)(zai)此區(qu)(qu)間(jian)(jian)時間(jian)(jian)停留過長，則會(hui)導致(zhi)復(fu)(fu)層(ceng)晶(jing)界析出σ相，產生組織脆化(hua)，引起晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕。為(wei)(wei)了保證(zheng)復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)快(kuai)速冷(leng)卻和基層(ceng)的(de)(de)(de)(de)空冷(leng)，封頭熱壓成(cheng)(cheng)(cheng)形后采用(yong)復(fu)(fu)層(ceng)噴霧水的(de)(de)(de)(de)快(kuai)冷(leng)工藝。為(wei)(wei)了保證(zheng)過渡層(ceng)和復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊縫質量，在(zai)(zai)基層(ceng)焊接(jie)(jie)完成(cheng)(cheng)(cheng)后，進(jin)行封頭的(de)(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)形和正火處(chu)理。在(zai)(zai)母材試板合格(ge)后，進(jin)行過渡層(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)，復(fu)(fu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)在(zai)(zai)去應力(li)(li)處(chu)理后進(jin)行，確保設備的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)(jie)質量。封頭的(de)(de)(de)(de)拼接(jie)(jie)工藝評(ping)定(ding)力(li)(li)學性能見表(biao)5-56。

    ②. 筒體(ti)焊(han)接

      筒體焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)先進(jin)行(xing)內側(ce)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，采用(yong)埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時(shi)應預留3～5mm不(bu)焊(han)(han)(han)(han)，再(zai)(zai)(zai)用(yong)焊(han)(han)(han)(han)條電(dian)弧焊(han)(han)(han)(han)填充(chong)，以(yi)免將埋(mai)弧焊(han)(han)(han)(han)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)焊(han)(han)(han)(han)在(zai)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)上，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)完畢(bi)后(hou)(hou)進(jin)行(xing)消氫(qing)處(chu)(chu)理；再(zai)(zai)(zai)從(cong)外側(ce)用(yong)碳弧氣刨進(jin)行(xing)清(qing)根，用(yong)角磨機打磨掉滲碳層(ceng)(ceng)；對外側(ce)進(jin)行(xing)基(ji)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)完畢(bi)后(hou)(hou)進(jin)行(xing)消氫(qing)處(chu)(chu)理；對基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)進(jin)行(xing)100％的(de)(de)RT無損檢(jian)測(ce)，RT合格后(hou)(hou)對復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)側(ce)的(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)余(yu)高進(jin)行(xing)磨平，再(zai)(zai)(zai)對基(ji)層(ceng)(ceng)表面進(jin)行(xing)100％PT無損檢(jian)測(ce)；再(zai)(zai)(zai)進(jin)行(xing)過渡層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)，待熱處(chu)(chu)理后(hou)(hou)進(jin)行(xing)復(fu)(fu)層(ceng)(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)。

    ③. 錐體的焊接 

      錐(zhui)體(ti)(ti)由四節組(zu)成，其(qi)中兩節為(wei)8（錐(zhui)體(ti)(ti)壁厚(hou)）100mm＋4mm，一節為(wei)860mm＋4mm，一節為(wei)830mm＋4mm。錐(zhui)體(ti)(ti)的(de)(de)夾角(jiao)為(wei)60°，錐(zhui)體(ti)(ti)的(de)(de)坡口(kou)在立車上加工(gong)。其(qi)中8100mm＋4mm和860mm＋4mm的(de)(de)錐(zhui)體(ti)(ti)環焊縫在專用(yong)的(de)(de)焊接(jie)輔(fu)助工(gong)裝進行埋(mai)弧(hu)焊焊接(jie)外側基層，如圖5-27所(suo)示。830mm＋4mm 頂(ding)端的(de)(de)錐(zhui)體(ti)(ti)環焊縫采用(yong)了全焊條電弧(hu)焊的(de)(de)工(gong)藝(yi)。

    ④. 殼體(ti)與堆(dui)焊(han)接(jie)管的焊(han)接(jie)

      坡口的制備如圖(tu)5-28a所示。大(da)厚(hou)壁殼體(ti)與堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)管的基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，由于剛度大(da)、拘束度大(da)，其預(yu)(yu)(yu)熱(re)溫(wen)度應(ying)比殼體(ti)對(dui)接(jie)(jie)(jie)的預(yu)(yu)(yu)熱(re)溫(wen)度要高，預(yu)(yu)(yu)熱(re)溫(wen)度應(ying)控制在200℃以上(shang)。為(wei)了減(jian)輕大(da)厚(hou)堆(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)管在筒(tong)(tong)體(ti)上(shang)的焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)變(bian)形，在筒(tong)(tong)體(ti)內部安裝工裝支撐，同(tong)時從焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)、焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)順(shun)序方(fang)面加以控制焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)變(bian)形，采用(yong)細焊(han)(han)(han)(han)(han)條、小電流、分段焊(han)(han)(han)(han)(han)、多層(ceng)(ceng)多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)(han)等方(fang)法。為(wei)了防止打底層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)因收(shou)縮應(ying)力過(guo)(guo)大(da)而引起(qi)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)開裂，打底焊(han)(han)(han)(han)(han)層(ceng)(ceng)一般分為(wei)6～8段，后(hou)(hou)(hou)續焊(han)(han)(han)(han)(han)道(dao)可(ke)以逐步減(jian)少分段數，可(ke)以降低(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)殘余應(ying)力。基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)后(hou)(hou)(hou)立即進(jin)行消(xiao)氫(qing)處(chu)理和保(bao)溫(wen)緩冷，冷卻至常溫(wen)后(hou)(hou)(hou)對(dui)基(ji)層(ceng)(ceng)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)進(jin)行100％UT無(wu)損檢測。UT無(wu)損檢測合(he)格后(hou)(hou)(hou)，再按要求進(jin)行過(guo)(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)和熱(re)處(chu)理后(hou)(hou)(hou)進(jin)行復(fu)層(ceng)(ceng)的焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。

    ⑤. 殼體與不(bu)銹鋼接管的焊接

      坡口的(de)(de)(de)(de)制備如圖(tu)5-28b所示(shi)。采用對(dui)殼體開孔處的(de)(de)(de)(de)基層預(yu)先進行堆焊過(guo)渡層的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝，焊接(jie)時采用短(duan)弧、小電(dian)流(liu)、反極性(xing)、快速窄(zhai)道(dao)焊和多層多道(dao)焊的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)工(gong)(gong)藝，從而(er)保(bao)證了焊接(jie)質(zhi)量。嚴格控制道(dao)間(jian)(jian)溫(wen)度(du)(du)，一般不(bu)要高于(yu)150℃。由于(yu)此處的(de)(de)(de)(de)剛度(du)(du)、拘束(shu)度(du)(du)和焊接(jie)應力(li)都(dou)非(fei)常大(da)，對(dui)不(bu)銹鋼之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)焊接(jie)也采取了預(yu)熱100℃以上(shang)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝。焊接(jie)后(hou)進行保(bao)溫(wen)緩(huan)冷，冷卻至常溫(wen)后(hou)對(dui)角焊縫(feng)進100％UT無(wu)損檢(jian)測。

 4. 焊縫(feng)的返修(xiu)要求

   a. 表面(mian)缺陷的(de)返修(xiu)

      缺(que)陷(xian)經修(xiu)磨(mo)清除(chu)后，修(xiu)磨(mo)處的(de)厚(hou)度不應小(xiao)于設計厚(hou)度，磨(mo)除(chu)厚(hou)度應小(xiao)于容器名(ming)義厚(hou)度的(de)2％且不大(da)1mm，超出時應予補(bu)焊。缺(que)陷(xian)清除(chu)后，應進行(xing)外(wai)觀(guan)檢查(cha)，要求表(biao)面光滑(hua)平整、過渡平緩(huan)，表(biao)面需作無損檢測。

   b. 局(ju)部缺陷的返修

      在(zai)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)缺(que)陷(xian)(xian)返(fan)修前應(ying)對返(fan)修周圍進行(xing)預熱(re)，預熱(re)溫度(du)(du)為(wei)100～150℃，并應(ying)用超聲波檢測(ce)(ce)儀測(ce)(ce)定缺(que)陷(xian)(xian)深(shen)度(du)(du)，根(gen)據缺(que)陷(xian)(xian)深(shen)度(du)(du)確定在(zai)哪一側返(fan)修，清除缺(que)陷(xian)(xian)時，應(ying)控制在(zai)鋼(gang)板厚(hou)度(du)(du)的2/3以內（從返(fan)修側表面(mian)計算），若(ruo)超過(guo)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)深(shen)度(du)(du)2/3仍殘留缺(que)陷(xian)(xian)時，應(ying)立即停(ting)止(zhi)清除并進行(xing)補(bu)(bu)焊(han)(han)(han)(han)，補(bu)(bu)焊(han)(han)(han)(han)時應(ying)采用多(duo)層多(duo)道焊(han)(han)(han)(han)，不需要擺動焊(han)(han)(han)(han)。然后在(zai)其(qi)背(bei)面(mian)再次清除缺(que)陷(xian)(xian)，進行(xing)補(bu)(bu)焊(han)(han)(han)(han)，補(bu)(bu)焊(han)(han)(han)(han)長度(du)(du)應(ying)＞80mm。

 5. 焊接不銹鋼復層時(shi)的注意事(shi)項

  a. 焊(han)接前應在坡口兩側(ce)各100mm范(fan)圍內，涂(tu)刷“防飛濺劑”，以防止(zhi)飛濺沾污復層(ceng)表面。

  b. 焊(han)接時采用小熱輸(shu)入、快速焊(han)、短弧焊(han)、不擺(bai)動、多道焊(han)的方法。

  c. 嚴格(ge)控制道間(jian)溫(wen)度(du)，不超(chao)過工藝(yi)要求。

三、焊后熱(re)處理工藝的制定

 1. 封頭的正火(huo)處理工藝 

    封頭(tou)在熱成形(xing)后(hou)，為了(le)保(bao)證(zheng)基層Q345R的設(she)計(ji)強度，需(xu)要進行(xing)恢復力(li)(li)學(xue)性(xing)能的正火(huo)處(chu)理，Q345R的正火(huo)工藝要求溫度控制在880～940℃。封頭(tou)經過正火(huo)處(chu)理后(hou)，對同(tong)爐母材試板進行(xing)力(li)(li)學(xue)性(xing)能分析和對復層進行(xing)晶間腐蝕試驗，結果都達(da)到了(le)設(she)計(ji)要求。

 2. 筒片卷制后的熱處理工(gong)藝 

    筒體壁厚大于(yu)圓筒內徑的(de)3％時(shi)，應(ying)進(jin)行處(chu)理(li)。筒體卷制(zhi)成(cheng)形后，進(jin)行了消除卷制(zhi)應(ying)力的(de)熱處(chu)理(li)，其熱處(chu)理(li)溫度為（580±10）℃。

 3. 設備的去(qu)應力熱處(chu)理(li)工藝 

    不銹鋼復合(he)板的焊后(hou)(hou)熱處理(li)，要(yao)避免(mian)復層母材和(he)焊接接頭(tou)中鉻碳(tan)化合(he)物(wu)析(xi)出(chu)和(he)形成σ相，采用較低的熱處理(li)溫(wen)度，即（580±10）℃的退(tui)火工藝，保溫(wen)時(shi)間(jian)按正常所(suo)需時(shi)間(jian)進行保溫(wen)。由(you)于(yu)錐體(ti)的復層若要(yao)在(zai)最后(hou)(hou)焊接，其焊接環境比較惡劣，所(suo)以把(ba)設備分(fen)為(wei)上下兩段進行整體(ti)熱處理(li)，而在(zai)錐體(ti)與(yu)筒體(ti)連接的第二節筒體(ti)上進行收(shou)口(kou)，焊接完畢(bi)后(hou)(hou)，進行局(ju)部熱處理(li)。

四、防止復層損(sun)傷的幾項(xiang)措(cuo)施

 1. 為了防止復(fu)合板(ban)的(de)損傷，應對復(fu)層用(yong)粘膠布進行(xing)(xing)保護(hu)；卷(juan)板(ban)時，對滾筒用(yong)麻繩或包不銹鋼皮進行(xing)(xing)保護(hu)。

 2. 起(qi)吊時用專(zhuan)用工(gong)裝卡具進行起(qi)吊。

 3. 焊工在筒(tong)體內進行(xing)焊接時，必須穿布鞋(xie)或膠鞋(xie)。

五(wu)、根據設(she)計圖樣(yang)的要求，焊縫檢測質(zhi)量應達(da)到BI級

  焊接完畢對設備縱(zong)、環焊縫(feng)進行(xing)100％的(de)y射線檢測，焊縫(feng)一(yi)次(ci)合(he)(he)(he)格率達到98％，未出現裂(lie)紋(wen)、未熔合(he)(he)(he)等缺陷；對復層(ceng)進行(xing)100％PT無損檢測，結果(guo)達到100％I級合(he)(he)(he)格要求。對設備焊接試板進行(xing)了力學性能試驗，結果(guo)完全(quan)達到設計要求。

  洗(xi)滌塔的成(cheng)功制(zhi)(zhi)作，對設備(bei)制(zhi)(zhi)造廠家(jia)解決了大厚型不銹(xiu)鋼(gang)復合(he)板(ban)設備(bei)的焊接技術和制(zhi)(zhi)作積累了豐富的經驗，對今后同類(lei)大型設備(bei)的制(zhi)(zhi)作有很好(hao)的借鑒和指導(dao)意義。