杜艷華,陳立明

(齊化集團(tuán)有限公司,黑龍江,齊齊哈爾,161033)

化工容器設(shè)備焊接制造質(zhì)量的安全控制

杜艷華,陳立明

(齊化集團(tuán)有限公司,黑龍江,齊齊哈爾,161033)

本文通過對(duì)化工容器設(shè)備焊接制造中易產(chǎn)生的主要安全質(zhì)量問題分析,全面介紹了化工容器設(shè)備制造質(zhì)量的安全控制措施。

化工容器設(shè)備;管道;焊接;焊縫;焊接應(yīng)力

在日常的化工生產(chǎn)中,化工容器設(shè)備、管道等都通過焊接制造手段緊密連接在一起,為化工生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、長周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)提供了安全保障;因此,化工容器設(shè)備焊接制造質(zhì)量的好壞,直接影響到化工生產(chǎn)的正常進(jìn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)以及國家財(cái)產(chǎn)的安全。

1 對(duì)焊縫金屬的影響因素分析

由于焊接方法、工藝參數(shù)和焊接劑等的不同所產(chǎn)生的主要?dú)庀喑煞种饕?CO、CO2、H2、H2O、N2和 O2,而其中對(duì)焊縫金屬產(chǎn)生不利影響的氣體主要是 H2、O2和 N2;

1.1 由于氫氣存在于焊條、工件或空氣中的濕氣內(nèi),高溫冷卻后以氫原子狀態(tài)保留在焊縫金屬中,并在常溫狀態(tài)下經(jīng)過自由擴(kuò)散,在焊縫局部或熔合線附近聚積,最終導(dǎo)致焊縫產(chǎn)生冷裂紋,稱為“氫脆”“形成氣孔”“夾渣”等,也使焊接接頭的塑性及韌性大大降低。

1.2 焊縫含氧多以 FeO夾雜物和硅酸鹽夾雜物的形式存在,他會(huì)降低焊縫金屬的強(qiáng)度、硬度和塑性,急劇降低韌性;易引起焊縫金屬的冷脆和熱脆;提高脆性轉(zhuǎn)變溫度;使焊縫的抗腐蝕性下降等。

1.3 在焊接高溫下,產(chǎn)生的氮原子易與許多金屬形成氮化物,留于焊縫中,使鋼的硬度增加,塑性下降,導(dǎo)致金屬變脆,形成氮?dú)饪?使焊縫含氮量都很低,有害作用不明顯。

2 對(duì)局部加熱和迅速冷卻產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形的分析

2.1 化工容器設(shè)備在焊接制造過程中,是一個(gè)不均勻的局部加熱和迅速冷卻的過程 由于焊縫附近溫度的急劇升降,導(dǎo)致焊縫金屬收縮出現(xiàn)一定的殘余應(yīng)力,產(chǎn)生一定量的拉伸塑性變形,使塑性較差的材料在接頭處產(chǎn)生裂紋。

2.2 焊縫冷卻后,焊接區(qū)域的金屬主要沿焊縫長度的縱向和垂直于焊縫的橫向收縮 由于這兩個(gè)方向的收縮,造成了焊接構(gòu)件的多種變形。

2.3 若要減少和控制焊接變形,必須研究變形種類、方向,對(duì)變形的程度進(jìn)行估算或計(jì)算,從而系統(tǒng)考慮化工容器設(shè)備焊接制造質(zhì)量的安全控制問題。

3 化工容器設(shè)備焊接制造質(zhì)量的一般安全控制方法

3.1 明確容器設(shè)備焊接制造質(zhì)量缺陷及其對(duì)安全的影響焊接質(zhì)量缺陷包括焊縫的表面缺陷、焊接裂紋缺陷,以及焊縫內(nèi)部缺陷(即未焊透、氣孔和夾渣等);由于以上焊接質(zhì)量缺陷造成的設(shè)備、管道破裂泄漏、爆炸屢見不鮮。

3.2 容器設(shè)備、管道焊接制造選材方面的質(zhì)量控制 ⑴對(duì)于每一個(gè)復(fù)雜的焊接構(gòu)件,首先都要進(jìn)行工藝分析,包括主體結(jié)構(gòu)的材質(zhì)組成、可焊性如何、過去是否進(jìn)行過焊接評(píng)定等。

⑵焊縫選用碳素鋼板 A3F和 AY3F,A3和 AY3制造的壓力容器設(shè)備,應(yīng)符合 A3F、AY3F鋼板的使用范圍,即設(shè)計(jì)壓力≤0.6Mpa,設(shè)計(jì)溫度0～250℃,用于殼體時(shí)厚度≤12mm,不得用于盛裝易燃或毒性強(qiáng)度為極度、高度和中度危害介質(zhì)及直接受火焰加熱的容器設(shè)備;選用 A3、AY3鋼板的使用范圍,設(shè)計(jì)壓力≤1.0Mpa,設(shè)計(jì)溫度0～350℃,用于殼體時(shí)厚度≤16mm,不得用于盛裝液化石油氣體、毒性強(qiáng)度為極度、高度和中度危害介質(zhì)及直接受火焰加熱的容器設(shè)備。

⑶用于焊接結(jié)構(gòu)容器設(shè)備、管道的碳素鋼和低合金鋼,其含碳量≤0.25%,應(yīng)進(jìn)行焊接性試驗(yàn)和焊接工藝評(píng)定,具體按照 GB150《鋼制壓力容器》規(guī)定選用材料。

⑷壓力容器設(shè)備、管道用鋼鍛件的材料選用、制造和檢驗(yàn),應(yīng)符合 JB755《壓力容器鍛件技術(shù)條件》要求;零件界面尺寸(直徑、邊長或厚度)＞300mm的碳素鋼和低合金鋼鍛件級(jí)別,不應(yīng)低于 JB755規(guī)定的Ⅲ級(jí),即 GB5044《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》規(guī)定;當(dāng)鍛件截面尺寸≥50mm時(shí),鍛件級(jí)別不應(yīng)低于 JB755規(guī)定的Ⅲ級(jí)。

3.3 焊接工藝評(píng)定所用焊接設(shè)備、儀表、儀器以及規(guī)范參數(shù)調(diào)節(jié)裝置,應(yīng)定期檢定,不符合要求不準(zhǔn)使用。

3.4 鋼制容器設(shè)備、管道應(yīng)采用整體熱處理 若采用分段熱處理,其重疊熱處理長度應(yīng)≥1500mm;環(huán)焊縫和修補(bǔ)后的焊縫,允許采用局部熱處理,局部熱處理的焊縫要包括整條焊縫,焊縫每側(cè)加熱寬度不得小于殼體名義厚度的兩倍。

3.5 焊縫返修應(yīng)由經(jīng)過考核合格的焊工擔(dān)任,同一部位返修次數(shù)不應(yīng)超過二次。

3.6 為檢驗(yàn)產(chǎn)品焊接接頭和其他受壓元件的力學(xué)性能及彎曲性能,應(yīng)焊制產(chǎn)品焊接試板或抽取試樣毛坯,以便進(jìn)行拉力、冷彎和必要的沖擊韌性實(shí)驗(yàn)。

3.7 容器設(shè)備、管道焊縫的表面質(zhì)量要求 ⑴掌握焊縫的尺寸及焊縫的布置情況,計(jì)算或估算變形的大小以及這些變形對(duì)整體構(gòu)件變形的影響,經(jīng)分析比較,按照容器設(shè)備、管道形狀、尺寸及外觀應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)圖樣的規(guī)定,來確定工藝及模擬實(shí)驗(yàn);⑵不得有裂紋、氣孔、弧坑和肉眼可見的夾渣等缺陷,焊縫上的熔渣和兩側(cè)的飛濺物必須清除;⑶分析焊接殘余應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)的綜合影響,必要時(shí)進(jìn)行計(jì)算來判斷焊接應(yīng)力對(duì)產(chǎn)生焊接裂紋的影響以及與負(fù)荷相疊加承受疲勞載荷的能力,因此焊縫與母材需要圓滑過渡;⑷焊縫表面咬邊:用標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度 ＞540Mpa的鋼材及 Cr-Mo低合金鋼材制造的壓力容器、奧氏體不銹鋼材制造的壓力容器、低溫低壓容器、球形壓力容器以及焊縫系數(shù)取 1.0的壓力容器,氣焊縫表面不得有咬邊;除此以外的壓力容器的焊縫表面的咬邊深度不得大于0.5mm,咬邊的連續(xù)長度不得大于100mm,焊縫兩側(cè)咬邊的總長不得超過該焊縫長度的10%;角焊縫的焊腳尺寸,應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)圖樣要求,外形應(yīng)平緩過渡。

3.8 其他 ⑴做好相應(yīng)的配套工作。焊工培訓(xùn);不合格或標(biāo)識(shí)不清的原材料不投料、不使用;不經(jīng)檢驗(yàn)合格的組對(duì)件不焊接;不具備工藝規(guī)程規(guī)定的施工條件不施工。⑵需外協(xié)外購的應(yīng)做好對(duì)分承包方的評(píng)審工作,對(duì)其提供的產(chǎn)品及附件按標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格檢驗(yàn),達(dá)不到要求的不接受使用。⑶對(duì)發(fā)現(xiàn)的安全質(zhì)量問題及達(dá)不到規(guī)定要求的要分析原因,采取相應(yīng)的控制措施加以解決。

TQ320.72+5

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1003-3467(2010)10-0063-02