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(gang)復合(he)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(bu)銹鋼復合板洗滌塔的結構參數見表5-53。
一、不銹(xiu)鋼復合(he)板焊(han)接性分析
不銹鋼(gang)復(fu)合(he)板焊接(jie)(jie)(jie)的最關鍵是(shi)過(guo)渡層(ceng)的焊接(jie)(jie)(jie)，其(qi)屬于異(yi)種鋼(gang)的焊接(jie)(jie)(jie)，焊接(jie)(jie)(jie)時要(yao)兼顧基層(ceng)和(he)復(fu)層(ceng)2種不同鋼(gang)材的性能。應(ying)選用合(he)適的填充材料，同時要(yao)嚴格控制焊接(jie)(jie)(jie)熱輸人，使碳鋼(gang)基層(ceng)一側熔深(shen)較淺，以減(jian)少焊縫金屬的稀釋和(he)基層(ceng)合(he)金化。
二(er)、焊接(jie)工藝(yi)制定
1. 坡口形(xing)式確定
根據圖樣要求和工藝條件，縱縫、拼縫的(de)(de)坡口采(cai)用(yong)雙U形(xing)(xing)＋V形(xing)(xing)的(de)(de)坡口形(xing)(xing)式，如(ru)圖5-26a所(suo)示；環(huan)縫的(de)(de)坡口采(cai)用(yong)UV形(xing)(xing)的(de)(de)坡口形(xing)(xing)式，如(ru)圖5-26b所(suo)示。
采用這兩種坡口形式的優點為(wei)：
①. 縱縫(feng)(feng)、拼(pin)縫(feng)(feng)的(de)基層(ceng)(ceng)采(cai)用(yong)雙U形(xing)坡口(kou)，可以(yi)提高效率(lv)，減(jian)少(shao)焊接變形(xing)，防止(zhi)筒體產生內棱角，避免焊縫(feng)(feng)內部存在過(guo)大的(de)焊接應力(li)；而(er)環縫(feng)(feng)的(de)基層(ceng)(ceng)采(cai)用(yong)UV形(xing)坡口(kou)，可以(yi)減(jian)少(shao)過(guo)渡(du)層(ceng)(ceng)與復層(ceng)(ceng)的(de)填充金屬(shu)量，以(yi)提高效率(lv)，同時也減(jian)少(shao)復層(ceng)(ceng)焊縫(feng)(feng)的(de)多次受熱，以(yi)免熔(rong)合線附近(jin)產生晶間腐蝕。
②. 焊接(jie)過(guo)渡層(ceng)時熔(rong)合(he)比小，可(ke)降(jiang)低焊縫金屬的稀釋率，以保證(zheng)過(guo)渡層(ceng)焊縫性(xing)能。
③. 能避免基層(ceng)焊(han)縫焊(han)到復(fu)層(ceng)上，以保證復(fu)層(ceng)的(de)耐(nai)蝕性。
2. 焊(han)接材料選(xuan)擇
為(wei)了保證焊(han)縫(feng)質量(liang)，焊(han)接時應嚴格(ge)控(kong)制焊(han)縫(feng)中有害(hai)雜質元素S、P的(de)含(han)量(liang)和焊(han)縫(feng)金屬的(de)C含(han)量(liang)，限制焊(han)接熱輸入(ru)及(ji)高溫度停留(liu)時間。不銹(xiu)鋼復合板洗滌(di)塔(ta)的(de)焊(han)材選用情況見表(biao) 5-54 。
3. 焊接技術(shu)要求
a. 焊接(jie)不銹鋼復合板洗(xi)滌塔所采(cai)用的焊接(jie)參(can)數見表(biao)5-55。焊接(jie)基層時的消氫溫度為300～350℃／2h。
b. 關鍵部件的焊接技(ji)術要求
①. 封(feng)頭拼接
封(feng)(feng)頭(tou)拼接(jie)最為(wei)關(guan)鍵的(de)是(shi)制訂(ding)焊(han)(han)(han)接(jie)順序(xu)、成(cheng)(cheng)(cheng)形工(gong)藝和(he)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)工(gong)藝。為(wei)了(le)保證(zheng)(zheng)基(ji)層Q345R的(de)設計強度(du)，封(feng)(feng)頭(tou)在(zai)(zai)熱(re)成(cheng)(cheng)(cheng)形后(hou)要進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)恢(hui)復(fu)力(li)學性能(neng)的(de)正火(huo)處(chu)(chu)理(li)(li)；而不銹鋼的(de)敏化溫度(du)區間(jian)為(wei)500～800℃，若在(zai)(zai)此(ci)區間(jian)時間(jian)停留過(guo)長，則會(hui)導(dao)致復(fu)層晶界析出σ相，產生組織(zhi)脆化，引起晶間(jian)腐蝕。為(wei)了(le)保證(zheng)(zheng)復(fu)層的(de)快速(su)冷(leng)卻和(he)基(ji)層的(de)空(kong)冷(leng)，封(feng)(feng)頭(tou)熱(re)壓成(cheng)(cheng)(cheng)形后(hou)采用復(fu)層噴霧水(shui)的(de)快冷(leng)工(gong)藝。為(wei)了(le)保證(zheng)(zheng)過(guo)渡(du)層和(he)復(fu)層的(de)焊(han)(han)(han)縫質量，在(zai)(zai)基(ji)層焊(han)(han)(han)接(jie)完成(cheng)(cheng)(cheng)后(hou)，進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)封(feng)(feng)頭(tou)的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)形和(he)正火(huo)處(chu)(chu)理(li)(li)。在(zai)(zai)母材試(shi)板合(he)格后(hou)，進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)過(guo)渡(du)層的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)，復(fu)層的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)在(zai)(zai)去(qu)應力(li)處(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)，確保設備的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)質量。封(feng)(feng)頭(tou)的(de)拼接(jie)工(gong)藝評定力(li)學性能(neng)見表5-56。
②. 筒(tong)體焊接
筒體焊(han)(han)(han)接時先進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)內側基(ji)(ji)層的(de)焊(han)(han)(han)接，采用(yong)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)接時應(ying)預(yu)留3～5mm不焊(han)(han)(han)，再(zai)用(yong)焊(han)(han)(han)條電(dian)弧(hu)焊(han)(han)(han)填充，以(yi)免將(jiang)埋弧(hu)焊(han)(han)(han)的(de)焊(han)(han)(han)縫焊(han)(han)(han)在復層上，焊(han)(han)(han)接完畢(bi)后進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)消氫處(chu)理；再(zai)從外(wai)側用(yong)碳弧(hu)氣刨進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)清(qing)根，用(yong)角(jiao)磨(mo)機打磨(mo)掉滲碳層；對(dui)外(wai)側進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)基(ji)(ji)層的(de)焊(han)(han)(han)接，焊(han)(han)(han)接完畢(bi)后進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)消氫處(chu)理；對(dui)基(ji)(ji)層焊(han)(han)(han)縫進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)100％的(de)RT無(wu)損檢測，RT合格后對(dui)復層側的(de)基(ji)(ji)層焊(han)(han)(han)縫余(yu)高(gao)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)磨(mo)平，再(zai)對(dui)基(ji)(ji)層表面進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)100％PT無(wu)損檢測；再(zai)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)過渡層的(de)焊(han)(han)(han)接，待熱(re)處(chu)理后進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)復層的(de)焊(han)(han)(han)接。
③. 錐體(ti)的焊接
錐體(ti)(ti)由四(si)節組成，其中兩節為8（錐體(ti)(ti)壁厚）100mm＋4mm，一節為860mm＋4mm，一節為830mm＋4mm。錐體(ti)(ti)的夾角為60°，錐體(ti)(ti)的坡口在立車上加工。其中8100mm＋4mm和860mm＋4mm的錐體(ti)(ti)環(huan)(huan)焊(han)縫在專(zhuan)用的焊(han)接(jie)輔助工裝進行(xing)埋弧(hu)焊(han)焊(han)接(jie)外(wai)側基(ji)層，如圖5-27所示(shi)。830mm＋4mm 頂端的錐體(ti)(ti)環(huan)(huan)焊(han)縫采用了全焊(han)條電弧(hu)焊(han)的工藝(yi)。
④. 殼體與堆焊接(jie)管的焊接(jie)
坡口的(de)(de)制備如圖5-28a所示。大(da)厚壁殼(ke)(ke)體與堆焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)管的(de)(de)基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)，由于剛度(du)大(da)、拘束度(du)大(da)，其預熱溫(wen)(wen)度(du)應比殼(ke)(ke)體對接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)預熱溫(wen)(wen)度(du)要高，預熱溫(wen)(wen)度(du)應控(kong)制在200℃以(yi)(yi)上。為(wei)(wei)(wei)了減輕大(da)厚堆焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)管在筒體上的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)變形，在筒體內部(bu)安(an)裝工(gong)裝支撐(cheng)，同時(shi)從焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)藝、焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)順(shun)序(xu)方面加以(yi)(yi)控(kong)制焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)變形，采(cai)用細(xi)焊(han)(han)(han)(han)條、小電(dian)流、分段焊(han)(han)(han)(han)、多層(ceng)多道(dao)焊(han)(han)(han)(han)等方法(fa)。為(wei)(wei)(wei)了防(fang)止打底層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫因收縮(suo)應力過大(da)而引起焊(han)(han)(han)(han)縫開裂，打底焊(han)(han)(han)(han)層(ceng)一般(ban)分為(wei)(wei)(wei)6～8段，后(hou)續焊(han)(han)(han)(han)道(dao)可(ke)以(yi)(yi)逐(zhu)步(bu)減少(shao)分段數，可(ke)以(yi)(yi)降低焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)殘余應力。基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)后(hou)立即進(jin)行(xing)消氫處理和保(bao)溫(wen)(wen)緩冷(leng)，冷(leng)卻至(zhi)常溫(wen)(wen)后(hou)對基(ji)層(ceng)焊(han)(han)(han)(han)縫進(jin)行(xing)100％UT無(wu)損(sun)檢測。UT無(wu)損(sun)檢測合格后(hou)，再按要求進(jin)行(xing)過渡層(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)和熱處理后(hou)進(jin)行(xing)復層(ceng)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。
⑤. 殼體與不(bu)銹鋼接(jie)管的焊接(jie)
坡口的制(zhi)(zhi)備如圖(tu)5-28b所示。采(cai)用對(dui)殼體(ti)開孔處的基層預先進(jin)(jin)行堆焊(han)過渡層的工(gong)藝，焊(han)接(jie)時采(cai)用短弧、小電流、反極性、快(kuai)速窄(zhai)道(dao)焊(han)和多(duo)(duo)層多(duo)(duo)道(dao)焊(han)的焊(han)接(jie)工(gong)藝，從而保證了(le)焊(han)接(jie)質量。嚴(yan)格(ge)控制(zhi)(zhi)道(dao)間(jian)溫度，一般不(bu)要(yao)高于(yu)150℃。由于(yu)此處的剛度、拘束(shu)度和焊(han)接(jie)應力都非常(chang)大，對(dui)不(bu)銹鋼(gang)之間(jian)的焊(han)接(jie)也采(cai)取(qu)了(le)預熱100℃以上(shang)的工(gong)藝。焊(han)接(jie)后進(jin)(jin)行保溫緩冷，冷卻(que)至常(chang)溫后對(dui)角焊(han)縫(feng)進(jin)(jin)100％UT無損檢測。
4. 焊縫的返(fan)修要(yao)求(qiu)
a. 表面缺陷的返修
缺(que)陷經修(xiu)磨(mo)清除(chu)后(hou)，修(xiu)磨(mo)處的厚(hou)(hou)度(du)不(bu)(bu)應(ying)小(xiao)于(yu)設計厚(hou)(hou)度(du)，磨(mo)除(chu)厚(hou)(hou)度(du)應(ying)小(xiao)于(yu)容器名(ming)義厚(hou)(hou)度(du)的2％且(qie)不(bu)(bu)大1mm，超(chao)出(chu)時(shi)應(ying)予補焊(han)。缺(que)陷清除(chu)后(hou)，應(ying)進行(xing)外觀檢查，要求表面(mian)光滑平(ping)整、過(guo)渡(du)平(ping)緩(huan)，表面(mian)需(xu)作無損檢測。
b. 局部缺陷的(de)返修
在(zai)焊(han)(han)(han)縫缺(que)陷(xian)(xian)(xian)返(fan)修前應對返(fan)修周圍進行(xing)預熱，預熱溫度(du)(du)為100～150℃，并(bing)應用超聲波檢測(ce)儀測(ce)定(ding)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)深度(du)(du)，根(gen)據缺(que)陷(xian)(xian)(xian)深度(du)(du)確(que)定(ding)在(zai)哪一側返(fan)修，清(qing)除(chu)(chu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時，應控制在(zai)鋼板厚度(du)(du)的2/3以內（從返(fan)修側表面計算），若超過焊(han)(han)(han)縫深度(du)(du)2/3仍殘留缺(que)陷(xian)(xian)(xian)時，應立即停(ting)止清(qing)除(chu)(chu)并(bing)進行(xing)補焊(han)(han)(han)，補焊(han)(han)(han)時應采用多(duo)層多(duo)道(dao)焊(han)(han)(han)，不需要(yao)擺動焊(han)(han)(han)。然后在(zai)其背(bei)面再次(ci)清(qing)除(chu)(chu)缺(que)陷(xian)(xian)(xian)，進行(xing)補焊(han)(han)(han)，補焊(han)(han)(han)長度(du)(du)應＞80mm。
5. 焊接不銹鋼復(fu)層(ceng)時的注意事(shi)項
a. 焊接(jie)前應在坡口兩側(ce)各100mm范(fan)圍內，涂刷“防飛(fei)濺(jian)劑(ji)”，以防止飛(fei)濺(jian)沾污復層表面。
b. 焊接時采用小(xiao)熱輸入、快速焊、短弧焊、不擺動、多道焊的方法。
c. 嚴(yan)格控(kong)制道間(jian)溫度，不(bu)超過工藝要(yao)求。
三、焊后熱處理工藝的(de)制定
1. 封(feng)頭的正(zheng)火(huo)處理工藝(yi)
封頭(tou)在熱成形后，為了保證基(ji)層(ceng)Q345R的(de)(de)設計強(qiang)度，需要(yao)進行恢復力(li)學(xue)性能(neng)(neng)的(de)(de)正火(huo)處(chu)理，Q345R的(de)(de)正火(huo)工藝要(yao)求(qiu)溫度控制在880～940℃。封頭(tou)經過正火(huo)處(chu)理后，對同爐母材試板(ban)進行力(li)學(xue)性能(neng)(neng)分(fen)析和對復層(ceng)進行晶間腐(fu)蝕試驗，結果都達到(dao)了設計要(yao)求(qiu)。
2. 筒片(pian)卷制(zhi)后的(de)熱處理(li)工藝(yi)
筒體壁(bi)厚大于圓(yuan)筒內徑的3％時，應進(jin)行(xing)處理。筒體卷(juan)制成(cheng)形后，進(jin)行(xing)了消除卷(juan)制應力的熱(re)處理，其熱(re)處理溫度為（580±10）℃。
3. 設備的(de)去應力熱處理工(gong)藝
不銹鋼復合板的(de)焊(han)后(hou)(hou)熱(re)處(chu)(chu)理(li)，要避免復層(ceng)母材和焊(han)接接頭中鉻碳化合物析出和形成σ相，采用較低的(de)熱(re)處(chu)(chu)理(li)溫度，即（580±10）℃的(de)退(tui)火工藝，保(bao)溫時間按(an)正(zheng)常所需時間進(jin)行(xing)保(bao)溫。由于錐體(ti)(ti)的(de)復層(ceng)若(ruo)要在(zai)最后(hou)(hou)焊(han)接，其焊(han)接環境比較惡劣，所以把(ba)設備分為(wei)上下兩(liang)段(duan)進(jin)行(xing)整體(ti)(ti)熱(re)處(chu)(chu)理(li)，而在(zai)錐體(ti)(ti)與(yu)筒體(ti)(ti)連接的(de)第二節筒體(ti)(ti)上進(jin)行(xing)收口，焊(han)接完畢后(hou)(hou)，進(jin)行(xing)局部熱(re)處(chu)(chu)理(li)。
四、防止復層(ceng)損傷的(de)幾項措施
1. 為了防止復合板(ban)的損傷(shang)，應對復層用粘(zhan)膠布進(jin)行保護；卷板(ban)時，對滾筒用麻繩或包不銹(xiu)鋼皮進(jin)行保護。
2. 起(qi)吊(diao)時用專(zhuan)用工裝卡具進(jin)行起(qi)吊(diao)。
3. 焊(han)工在(zai)筒體內進行焊(han)接時，必須穿布鞋或膠鞋。
五、根據設(she)計圖樣(yang)的要求，焊(han)縫檢測質量(liang)應達到BI級
焊接完(wan)畢對(dui)設(she)(she)(she)備(bei)縱、環焊縫(feng)(feng)進行(xing)(xing)100％的(de)y射(she)線檢測，焊縫(feng)(feng)一次合格率達到98％，未出(chu)現裂(lie)紋(wen)、未熔(rong)合等缺陷；對(dui)復層進行(xing)(xing)100％PT無損檢測，結(jie)果達到100％I級(ji)合格要(yao)求。對(dui)設(she)(she)(she)備(bei)焊接試(shi)板進行(xing)(xing)了(le)力學性能試(shi)驗，結(jie)果完(wan)全達到設(she)(she)(she)計要(yao)求。
洗滌塔(ta)的(de)(de)成功制(zhi)作，對設(she)(she)(she)備(bei)(bei)制(zhi)造廠家解(jie)決了大(da)厚型不銹鋼復合板設(she)(she)(she)備(bei)(bei)的(de)(de)焊(han)接技術(shu)和制(zhi)作積累了豐富的(de)(de)經(jing)驗，對今后同類大(da)型設(she)(she)(she)備(bei)(bei)的(de)(de)制(zhi)作有很好的(de)(de)借鑒和指(zhi)導(dao)意義。
