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不銹鋼復(fù)合板在壓力容器焊接方面的討論

2017-05-30 19:41鄭祖杰
科技風(fēng) 2017年23期

鄭祖杰

摘 要:不銹鋼復(fù)合板在實(shí)際生產(chǎn)和制造過程中,焊接是其中最重要的環(huán)節(jié)之一,其質(zhì)量將直接關(guān)系著設(shè)備的使用壽命及其耐腐蝕性和安全性,故對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行控制是一個(gè)重點(diǎn)問題。文章主要對(duì)不銹鋼復(fù)合板的壓力容器焊接技術(shù)方面進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞:不銹鋼復(fù)合板;壓力容器焊接;設(shè)備制造

不銹鋼復(fù)合板是以低合金鋼或碳鋼為基層,以不銹鋼為復(fù)層,采用軋制法、爆炸法等制成的雙金屬復(fù)合板,其既具備低合金鋼的低成本和高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì),同時(shí)還兼具不銹鋼的耐腐蝕性,因而近年來在化工、煉油等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。

1 不銹鋼復(fù)合板容器焊接簡(jiǎn)介

不銹鋼復(fù)合板容器是由兩種材料結(jié)合而成的,由于兩種材料在組織、化學(xué)成分以及物理性能方面均存在較大差異,故在實(shí)際焊接過程中,除需考慮復(fù)材和接頭的性能要求之外,還應(yīng)重點(diǎn)考慮異種鋼焊接問題。在此過程中,基層將會(huì)對(duì)復(fù)層產(chǎn)生一定的稀釋作用,故使復(fù)層中的Ni、Cr含量降低,并逐漸開始出現(xiàn)擴(kuò)散問題,在焊接處形成脫碳層和增碳層,最后導(dǎo)致熱影響區(qū)軟化。為避免上述問題,需在基層和復(fù)層之間增設(shè)過渡層,從而形成三層焊接層,其中,基層和復(fù)層屬同類材料焊接,其金屬性能將直接影響焊接工藝,而過渡層屬異種鋼焊接,其焊接性將直決定另外兩層的金屬填充、接頭形式以及物理性能和化學(xué)性能等。

2 焊接材料及其方法選擇

2.1 焊接材料

基層焊接材料應(yīng)充分結(jié)合基材機(jī)械性能和化學(xué)性能,并參照相應(yīng)的技術(shù)條件和標(biāo)準(zhǔn)作出正確選擇,當(dāng)材料為低合金鋼或碳素鋼時(shí),其焊接材料應(yīng)保證焊縫金屬的力學(xué)性能高于母材的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。

復(fù)層焊材應(yīng)選擇與其材料機(jī)械性能和化學(xué)性能相近的類型,并對(duì)材料的耐腐蝕性具有一定要求。奧氏體不銹鋼材料應(yīng)保證其內(nèi)部含金元素含量不能少于規(guī)定值以下。過渡層焊接應(yīng)充分尊重異種鋼焊接原則,復(fù)合板焊條25%Cr~20%Ni型號(hào)為最佳選擇。

2.2 焊接方法

不銹鋼復(fù)合板在進(jìn)行壓力容器焊接的過程中,一般可采用CO2氣體保護(hù)焊接、埋弧自動(dòng)焊接以及手工電弧焊接等方式。其中,復(fù)層和過渡層焊接可選用手工氬弧焊以及手工電弧焊等方式,當(dāng)然也可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取帶極埋弧自動(dòng)焊以及氣體保護(hù)焊的方式[1]。

3 設(shè)計(jì)焊接坡口

設(shè)計(jì)不銹鋼復(fù)合板焊接坡口,一般需結(jié)合焊縫的化學(xué)成分、材料的實(shí)際厚度以及接頭的位置等因素來進(jìn)行。若焊接縫對(duì)于腐蝕性提出更高要求時(shí),需在基層和復(fù)合層的交接處,加工掉基材2mm左右,并使用過渡層焊材進(jìn)行填充,避免基材焊縫對(duì)于復(fù)層的化學(xué)性能造成影響,并保證其內(nèi)部含金元素含量達(dá)標(biāo),從而使接頭處的耐腐蝕性達(dá)到基本設(shè)計(jì)要求。

在保證焊接質(zhì)量的前提下,實(shí)行接頭設(shè)計(jì)原則,盡量少的使用填充金屬,從而為后續(xù)工作提供便利。焊接工作基本上都在基層側(cè)進(jìn)行,可有效減少工作量,且更加有利于控制復(fù)合層焊機(jī)及其內(nèi)部金屬化學(xué)成分。

當(dāng)不銹鋼復(fù)合板殼體與不銹鋼接管進(jìn)行組合焊接時(shí),應(yīng)盡量采用內(nèi)齊平結(jié)構(gòu);當(dāng)不銹鋼復(fù)合殼體與低合金鋼進(jìn)行組合焊接時(shí),應(yīng)保證殼體與接管的端部對(duì)齊,在焊接分層和過渡層時(shí),可將接管端部堆焊成形。

4 焊接程序

4.1 基層焊接

在此環(huán)節(jié)中,為保證施工工藝簡(jiǎn)便,并降低熱循環(huán)對(duì)于焊縫的影響,可先對(duì)基層部分進(jìn)行焊接,并盡量將工作轉(zhuǎn)移到基層側(cè)進(jìn)行,避免焊接過程中對(duì)于復(fù)合層造成的影響和損壞。當(dāng)復(fù)材接合面與基材加工至2mm左右時(shí),應(yīng)先去除基層焊縫加強(qiáng)高再進(jìn)行過渡層焊接。另外,還應(yīng)禁止觸碰熔化復(fù)材,焊縫余高需控制在合理范圍內(nèi)。綜合權(quán)衡基材結(jié)構(gòu)、種類以及厚度等因素,必要時(shí)可進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)熱處理。

4.2 過渡層焊接

在熔合良好的情況下才能開展過渡縫焊接工作,焊絲、焊條應(yīng)盡量選擇接線能量小且直徑小的類型,還應(yīng)避免基材金屬融入量過高,從而保證融合比的合理性,避免化學(xué)成分遭到破壞而引發(fā)的裂紋問題,過渡層厚度一般需控制在2mm以內(nèi),且需覆蓋全部基材。

4.3 復(fù)層焊接

該環(huán)節(jié)同樣應(yīng)選用較小焊接線能量,并嚴(yán)格把控層間溫度。若產(chǎn)品對(duì)耐腐蝕性提出較高要求,需在焊接時(shí)將溫度控制在100℃~150℃之間。復(fù)材表面以及焊縫均應(yīng)保持光滑和平整,焊縫余高最多不可超過1.5mm,焊角高度以及焊縫坡度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

在此環(huán)節(jié)中應(yīng)重點(diǎn)保護(hù)復(fù)層表面,防止飛濺對(duì)其造成破壞,且不可在其表面隨意進(jìn)行引弧。焊接支架、吊環(huán)以及卡蘭時(shí),禁止使用鐵錘、鐵棒等工具敲擊其表面。

關(guān)于T型接頭焊接方面,焊接筒體時(shí),若在完成復(fù)合板縱縫焊接后進(jìn)行環(huán)焊縫焊接,則極易將過渡層焊縫融入基層焊縫,從而形成硬脆組織。另外,此處焊接應(yīng)力較為集中,本身就較容易出現(xiàn)裂紋問題,故為保證T型接頭焊接質(zhì)量,應(yīng)在環(huán)形基層焊接工作完成之后,再進(jìn)行分層和過渡層焊接[2]。

4.4 焊縫無損檢測(cè)

該檢測(cè)可為容器質(zhì)量提供有效保障,設(shè)計(jì)者應(yīng)選擇適宜的檢測(cè)比例和方法。在此之前需對(duì)無損檢測(cè)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行詳細(xì)了解,并結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及操作條件等確定檢測(cè)方式。對(duì)于不銹鋼復(fù)合板容器而言,其檢測(cè)程序和方式至關(guān)重要,需在設(shè)計(jì)圖紙中一一明確。

復(fù)合板材料與其他材料不同,需在焊接過程中進(jìn)行一系列無損檢測(cè)?;鶎邮瞧渲幸粋€(gè)重要的組成部分,故基層焊縫應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的超聲波檢測(cè)和射線檢測(cè),完成該環(huán)節(jié)后,再進(jìn)行分層和過渡層焊接,去除加強(qiáng)高,并進(jìn)行表面磁粉檢查,保證所有接合處均未出現(xiàn)缺陷問題。

5 總結(jié)

綜上所述,為保證不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接質(zhì)量,需正確選擇焊接材料和工藝;保證焊接坡度設(shè)計(jì)的合理性;按照正確的順序開展各環(huán)節(jié)焊接工作;復(fù)層和基層之間的過渡層是整個(gè)焊接工作的重點(diǎn)內(nèi)容;無損檢測(cè)對(duì)于產(chǎn)品焊接質(zhì)量將產(chǎn)生直接影響。實(shí)踐中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注上述幾點(diǎn),從而保證焊接質(zhì)量。

參考文獻(xiàn):

[1]付洪亮,付林也,侯斯允.不銹鋼復(fù)合板壓力容器焊接工藝的研究[N].沈陽工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2016,12(04):378380+384.

[2]鈾鈾,馮健,王超.壓力容器用大幅面爆炸焊接不銹鋼復(fù)合板缺陷形成機(jī)理[J].壓力容器,2014,31(03):1519+39.

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