PDF《大 直径 06 Cr1》

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8 川化2010年 第 2期 大 直径

0 6 C r

1 3马 氏体 不锈 复合 钢板压力容 器的制造 永鑫建设工程公司傅华江阴市东发机械设备制 造 有限 公司徐洪摘要以直径

5 8

0 0 mm的 Q

3 4

5 R +0

6 C r

1 3 不锈复合钢板压力容器制造 为例 , 介绍 了大直径 马氏体不锈 复合钢板压力容器 的制造过程和质量控制 .

重点介 绍了马 氏体 复合钢板 的材料控 制,封头 的热压成 型、 分瓣 和组焊 , 筒体 的成型 、 焊接 、 分片和现场组 焊.制作过程 中,采用 了合适 的焊接 工艺 和 制作专用工装来有效地控制制作工艺 , 同时选择奥 氏体不锈钢焊材作为填充金属 , 有效地避免 了设备焊 后 的热 处理 , 并经过严 格的无损检测和压力试 验, 确保了马氏体不锈复合钢板压力容器的制造质量 . 关键词 压力容器 ;

大直径 ;

0 6 C r

1 3 ;

马氏体不锈复合钢板 ;

焊接 ;

制造 随着我国煤化工项 目的不断投建 , 煤化工装 置开始向着规模 化和大型设备产业化 的方向发 展,这种发展趋势使得 大直径 、 厚壁容器不断增 多, 而同时随着世界能源的 日趋 紧张, 节能减排给 制造业也提 出了更高 的要求.为节约材料 , 复合 板容器逐渐增 多, 对压力容器 的制造 、 检验 、 运输 及安装等提出了更高的要求. 某煤化工企业 回炼油罐盛装介质为油气、 油等, 设备直径

5 8

0 0 mm, 总高

2 0

7 0

0 m m, 采用马 氏体不锈复合钢板 , 材料 的特殊性和设备的大直 径且整体运输困难等原因要求工艺方案 的制定要 充分考虑设备的材质、 焊接性 、 热处理 、 封头制作、 现场组焊等一系列要求 .为此 , 结合实际情况对 工艺方案进行了详细地论证分析 , 最终制定 了合 理的制造工艺方案 , 并通过采取一系列工艺保证 措施和加强材料及制造过程的质量控制 , 解决 了 设备制造过程 中的难题 , 避免 了容器焊后 的热处 理,设备经最终检验合格并已顺利投用.

1 设备概 况 回炼 油罐 盛装介质 为油气 、 油等 , 简体直径

5 8

0 0 m m, 主体材质为 Q

3 4

5 R+

0 6 C r

1 3 复合板 , 厚度为(

2 0+

3 ) I T l l n , 上、 下封头均为椭 圆形 , 厚度 为(

2 2+

3 ) m m, 其结构示意见图

1 .设计技 术参 数如下 : 容器类别 一类( 焊后不热处理) ;

设计压力

0 .

5 4 MP a ;

工作压力

0 .

3 6 MP a ;

设计 温度

3 6

4 o C;

工作温度

3 4 4℃ ;

水压试验压力

0 .

8 9

2 M P a ( 立式) /

1 .

0 MP a ( 卧式) ;

焊缝系数

0 .

8 5 . 图1回炼油罐结构简 图2010年 第 2期 川化292材料 的复验 和试 验 材料是容器制造质量控制 的源头 , 考虑到该 设备介质的特殊性 和腐蚀性 , 选用了焊接性能较 差的马氏体不锈钢作为复层金属 .按 图纸和技术 协议要求 , 材料 回厂后按 J B / T

4 7

3 0 .

3 ―2

0 0

5 《 承 压设备无损 检测》的规 定对简 体复合 板进行 了100%超声波 检测 , 按技术协 议要求 I I级合 格. 对复层

0 6 C r

1 3的化学成分 、 力学性能和复合板复 合界面的结合剪切强度进行 了复验 , 复验结果的 相关数据 ( 见表

1 、 表2)显示 ,

0 6 C r

1 3的化学成分 和力学性能满足 G B / T

4 2

3 7 - -2

0 0

7 《 不锈 钢热轧 钢板和钢带》的规定 , 复合板复合界面 的结 合剪 切强度满足 J B

4 7

3 3 - -1

9 9

6 ( 压力容器用爆炸不锈 钢复合钢板》 及技术协议 的要求. 表106Cr13的化 学成 分复验 数据 项目屈服强度/ MP a 抗拉强度/ MP a 冲击功( o o c) / J 剪切强度/ MP a 弯曲试验 内弯 D=1 .

5 S 外弯 D=

4 S

3 焊接工艺及焊工技能评定

3 .

1 焊接材料的选择和焊接顺序 基层焊接材料的选择主要考虑了强度 匹配, 焊条选用 J

5 O

7 , 选用 H1

0 M n 2焊丝配焊剂 H J

4 3

1 . 过渡层和复层焊接材料的选择主要考虑化学成分 和耐腐蚀性能要满足要求: 鉴于基材含碳量较高 , 过渡层选用了低碳焊条 A

3 0

2 , 以降低对复层金属 的稀释 , 保证复层金属的耐腐蚀性能 ;

因复层采用

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1 3马氏体不锈钢 , 如果焊接材料选用 同质材 料,则焊后必须进行消应热处理 , 而由于该设备直 径太大 , 采用现场组焊无法进行焊后消应热处理 , 故复层的焊条选择了 A

1 0

2 , 合理地避免了焊后消 应热处 理.根据不锈 复合 钢板的特点 , 焊 接采用 先焊 接基层 , 再 焊接过渡层 ( 过渡层焊缝 必须 同时熔 合基层和复层 ) , 最后焊接复层 的顺序.

3 .

2 焊接 工艺试验 和 工艺评 定 根据 J B

4 7

0 8 - -2

0 0

0 ( ( 钢制压力容器焊接工艺 评定》 、 J B / T

4 7

0 9 - -2

0 0

0 ( 钢制压力容器焊接工艺 规程》 及产品标 准和 图纸的要求 , 制定 了相 应的焊接工艺试验方案 , 进行了多次试验 , 最终确定 了 焊接材料 、 焊接坡 口、 焊接工艺参数等 , 并对焊接 工艺进行 了评定.因封头的热压过程相当于进行 了一次正火热处理 , 故焊接工艺 的评定 分成焊后 进行正火热处理 和不进行正火热处理 2种情况进 行;

焊接工艺评定的材料为 Q

3 4

5 R+

0 6 C r l

3 , 接 头形式为对接焊缝 , 厚度为(

2 2+3 )m m, 焊接方 法为 S MA W +S A W , 基层采用J5O7焊 条、H1

0 Mn 2焊丝配 H J

4 3 1焊剂.经工 艺评定 , 各项 检验指标全部符合要求 , 之后编制了产品 的焊接 工艺规程用于指导产品的焊接.

3 .

3 焊工技 能要 求 在进行焊接工艺试验和工艺评定 的同时, 对 焊工进行培训和技能评定 , 让焊工 了解新材料 的 焊接性能, 掌握新材料 的焊接技能 , 并按照《 锅炉 压力容器 、 压力 管道焊接考试与管理规则》的要 求取得奥氏体不锈钢和碳钢材料及耐蚀堆焊层相 应项 目操作资格证 , 以便从技能上确保产 品的焊 接质量 .

4 封头的拼焊、 压制和分瓣 由于容器复层采用焊接性较差的马氏体不锈 钢,且直径大 , 因此 , 封头的整体热压成 型和现场

3 0 J I

1 化2010年 第 2期 组对是本设备制造的关键之一.拼焊过程中不仅 要控制好热压成型的温度 , 同时还要尽量缩 短复 层焊缝金属在敏化区温度 的停留时间, 以防止产 生贫铬区, 降低复层 的耐蚀性能.综合考虑, 采用 在封头成型前焊好基层 和过渡层 的焊缝 , 经热压 成型后再焊接复层金属的加工工艺 ;

同时, 考虑到 容器直径大 , 整体成型后运输困难 , 设计了一条工 艺焊缝 , 在封头成型后 , 从工艺焊缝处剖开 , 运输 到现场后再进行组焊.

4 .

1 坡 口的选择及 加工为保证焊缝质量 , 结合复合板的焊接经验及 相关标准要求 , 选择坡 口形式如 图 2所示.内侧 采用阶梯型坡 口, 不仅能有效 防止焊接基层时焊 缝金属对不锈钢复层的污染 , 且还能有效避免碳 钢成分熔人不锈钢复层中形成焊道裂纹等缺陷. 图2封头坡 口示意 坡 口在刨床上加工 , 将复层端部离基层坡 口 边缘各刨掉

1 0 m m, 并往基层厚度方 向刨掉

1 .

5 m m.坡 口表面应平整 , 不得有裂纹、 分层等缺陷. 同时, 因材料的特殊性 , 为了确保封头的焊接和热 压质量 , 特别制作了一付封头产品焊接试板 , 并随 炉 热处 理.4.2封头拼 缝 的焊接 因封头直径太大 , 必须进行拼板 , 因此先模拟 画出封头的展开 图, 然后根据复合板 的尺寸设计 工艺焊缝及拼接焊缝 的位置 ( 设 置了 F A 、 F A 、 F A , 共 3条 拼缝 , 其中FA:为工艺焊缝 , F A,和FA为永久性连接焊缝) , 最后按拼板图( 见图

3 ) 尺寸下料. 对于焊接方法的选择 , 考虑到复层金属的特 殊性 , 为避免焊接基层时对复层金属造成影响 , 先 用焊条电弧焊焊接复层一侧 的基层 , 然后背面用 碳弧气刨清根并用砂轮打磨 , 之后采用埋弧焊接 焊完基层金属后焊接过渡层焊缝 , 复层金属待封 头 热压成型后再进行焊接 . 焊接工艺参数见表3 . 表3封头焊接工艺参数 图3封头拼板示意

4 .

3 封头的热压成型(1)热压成型前 , 将 复层表面的油污及其它 附着物清理干净, 人炉加热前将毛坯冷压至封头 曲面深度的

1 /

3 , 为避 免封头加热 时复层表 面发 生氧化 , 复层表面应涂上抗氧化涂料. (

2 )为了加快工件的升温速度并保证受热均 匀,需待炉膛升温到

4 0

0 c c左右时方可将工件人 炉加热 , 并按图

4 所示的炉温曲线升........