摘要:本工法的特点是通过对4Cr25Ni20炉管的可焊性分析,对该炉管的焊接施工提供可靠的、行之有效的焊接工艺规范参数,提高焊缝一次合率,获得性能良好的焊接接头,以满足生产建设的需要。
关键词:焊接特性;焊接工艺;焊接要点;焊接施工管理
前言
随着石油化工工业的不断发展,对炼油化工设备所用钢材性能的要求也越来越严格,要求其材料能够经得起炼油化工生产过程中各种条件的考验。我厂新建制氢装置转化炉所用炉管4Cr25Ni20,就是为了适应该装置的工艺、工作条件而选用的,同时该炉管系我厂机械厂生产浇铸,因此掌握其焊接工艺方法具有重要的意义。
1、4Cr25Ni20炉管的焊接特性
1.1 4Cr25Ni20炉管属于高碳铬镍奥氏体不锈钢炉管,它具有含碳量高、含铬、镍量大,具有较高的强度和硬度等特点,特别是该炉管的高温强度、抗蠕变性能、高温抗氧化性能较强,同时又具有很好的耐磨损、耐腐蚀性能。由于该炉管属于高碳铬镍奥氏体不锈钢,特别是其含镍量大,焊接时容易产生马氏体组织,同时由于含碳量较高,淬硬倾向也随之增加。
1.2由于该钢材的淬硬倾向大,极易产生冷裂纹,特别是当焊接线能量较大时,随着焊缝及热影响区的淬硬倾向的明显增加,使接头的脆性增大,而韧性有所下降,焊缝及热影响区呈现块状的奥氏体加网状的碳化物组织,大大降低了焊接接头的使用性能。
为了防止上述各类问题的出现,就应正确制定焊接工艺,采用较小的焊接规范参数,将焊接线能量控制在较小的范围内,并合理的选择焊接材料,严格遵守操作工艺规程,从而严格控制焊缝金属的化学成分和金相组织,使焊接接头具有良好的使用性能和较长的使用寿命。
2、焊接施工工艺
2.1焊接工艺
2.1.1焊接材料
焊接材料的选择应考虑其与母材的强度和化学成分相似,故手工钨极氩弧焊选用日本生产的R—N1(φ2.5)焊丝,手工电弧焊选用日本生产的S—K3(φ3.2)焊条。手工钨极氩弧焊电极为铈钨极,保护气体为纯度在99.99%以上的氩气。
2.1.2焊前准备
⑴坡口加工。由于该炉管属奥氏体不锈钢,且含碳量较高,为避免碳的烧损,所以不能用空气等离子切割来加工坡口,只能采用机械加工,并将管子内外浇铸毛面切削50毫米以上。坡口形式为单面V型口,见图
单位:毫米
⑵组焊前应彻底清理焊丝、坡口及其两侧的油及污物,点焊时要对称点焊,炉管中应充氩气保护,并采用水溶性纸隔离,以降低氩气用量。
⑶焊条使用前按规定烘烤,烘烤温度为100-150℃,恒温1-2小时。
2.1.3焊接规范参考我公司焊接工艺评定93-05,其参考焊接规范参数见表2.1.3
表2.1.3参考规范参数
2.1.4焊接要点
⑴先用手工钨极氩弧焊打底,然后采用手工电弧焊多层多道焊。要求采用短弧焊小电流,焊条不做横向摆动,以减少焊缝及热影响区的淬硬程度。
⑵必须在坡口内引弧,以保证表面不被电弧擦伤,从而保证其耐腐蚀性能。每层或每道焊缝接头都要错开,收弧时填满弧坑,层间温度小于60℃。尽量采用对称焊接,减少变形,保证整根炉管的平直度。
2.1.5焊接施工管理
⑴焊接必须是持有4Cr25Ni20水平转动口焊工合格证的焊工担任,严禁无证操作。
⑵焊接技术人员根据合格的焊接工艺评定报告编写焊接施工方案,并解决施工中出现的技术问题。
⑶焊条和焊丝要统一管理发放。
⑷严格执行焊接工艺,做好焊接纪录,打好焊工钢印。
3、机具设备(见表4)
4、质量标准
4.1外观检查
⑴焊缝(每一层)及热影响区不得有裂纹。
⑵焊缝表面不得有咬边、气孔、未熔合。
4.2无损探伤
4.2.1每层焊缝着色渗透探伤按NBT47013执行。
4.2.2焊缝X射线探伤按NBT47013执行。
4.3质量保证措施
4.3.1技术措施
⑴注意对口质量及焊丝、坡口表面及焊缝层间的清理工作,为焊工提供相应的使用工具。
⑵遵守工艺纪律,严格控制焊接规范参数。
⑶对需要返修的焊缝要找出产生缺陷的原因及具体位置,制定相应的措施,尽量减少返修次数。
4.3.2管理措施
⑴加强施工技术人员及焊工的质量意识,确定质量目标及责任。
⑵监督焊工按照施工方案及工艺严格施焊。
⑶专职质量检查员应做好焊接纪录,切实把好质量关。
5、安全
⑴加强全员安全教育,熟悉并遵守本岗位的安全操作规程。
⑵凡用电设备都要有良好的接地或接零。
⑶施工现场通风良好,各种防护器具齐全,防止弧光及烫伤伤害。
⑷熟悉并遵守所用设备的操作规程。
6、工法的优越性
⑴采用手工钨极氩弧焊焊接方法打底,背面成型光洁美观,负荷生产工艺的要求。采用手工电弧焊盖面,一方面节省了大量的焊丝及氩气,另一方面也大大提高了工作效率。
⑵单面V型坡口形式需填充金属少,相对来讲焊缝的热影响区也较窄,降低了焊缝及热影响区的淬硬倾向,保证了焊接接头的组织和性能。
7、应用实例
在制氢装置转化炉炉管焊接中广泛采用了该工法工艺,不仅满足了炼油化工生产工艺上的苛刻要求,同时也验证了机械厂生产的4Cr25Ni20炉管是可用的,这样就节省了大量进口炉管的资金,为公司经济效益的提高起到了进一步的推动作用。
机械厂离心铸管车间生产的4Cr25Ni20炉管全部采用此法进行焊接,焊接质量较高,使用性能可靠、稳定,市场前景广阔。
参考文献
[1]焊接手册/中国机械工程学会焊接学会主编,机械工业出版社,2007. 10.
[2]焊接操作技能/唐景富主编,机械工业出版社,2009.5.
论文作者:李晓明,何世军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
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