1、中國石化集團(tuán)第五建設(shè)公司 曾永德內(nèi)容摘要 隨著石油、化工行業(yè)的不斷發(fā)展，石油化工設(shè)備越來越大型化，造價也越來越高。鉻鉬鋼及鉻鉬復(fù)合鋼材料具有合金元素含量少、價格便宜，同時還具有良好的工藝性能和物理性能等優(yōu)勢，近年來被廣泛用于石油、化工等行業(yè)。由于運(yùn)輸條件的限制，許多大型壓力容器的組焊工作必須到施工現(xiàn)場完成。大型壓力容器現(xiàn)場組焊質(zhì)量控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)就是復(fù)合鋼板的現(xiàn)場焊接工作。本文通過對焦炭塔施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的梳理，總結(jié)了復(fù)合鋼板的焊接技術(shù)要點(diǎn)。鉻鉬鋼及鉻鉬復(fù)合鋼材料的特性 1.具有良好的抗氧化和熱強(qiáng)性能； 2.具有比較好的抗硫腐蝕和抗氫腐蝕性能； 3.具有良好的工藝性能和物理性能； 4.這類材料合金

2、元素含量少、價格便宜； 焦炭塔技術(shù)參數(shù)及現(xiàn)場情況簡介 主體材質(zhì)：SA387Gr11CL1鋼和SA387Gr11CL1+06Gr13復(fù)合鋼； 規(guī)格：9400 42.659(26+3)/24/ 32/34/36/38/40/42/46； 全容積：約2302m3；凈重：約326.811t。 焦炭塔半成品由某壓力容器制造單位負(fù)責(zé)下料、壓制成型、坡口加工并散片到貨；我公司負(fù)責(zé)現(xiàn)場組焊工作。1.焊前施工準(zhǔn)備圖紙審查和施工作業(yè)文件準(zhǔn)備；焊工資格確認(rèn)；施工機(jī)械和工、卡具準(zhǔn)備；組裝平臺搭設(shè)；焊接材料和焦炭塔組焊半成品的驗(yàn)收。2.坡口加工焦炭塔所有球形瓣片和筒體板片的坡口（如圖一和圖二所示）均在某壓力容器制造廠內(nèi)

3、采用機(jī)械加工的方法制備；坡口應(yīng)符合圖樣的規(guī)定，坡口表面必須平滑； 施工現(xiàn)場需要加工或整修焦炭塔半成品坡口時應(yīng)采用等離子切割機(jī)和氧-乙炔焰切割等熱加工方法進(jìn)行。應(yīng)使用磨光機(jī)將切割表面處的凹凸不平部分、氧化層和過熱層去除并打磨平整、光潔。采用等離子切割機(jī)和氧-乙炔焰等熱加工方法切割鉻鉬鋼焊接坡口時，應(yīng)按工藝要求采用預(yù)熱和緩冷措施，以避免發(fā)生裂紋和切割面硬化。加工成形的坡口表面不得存在裂紋、分層、夾渣等缺陷； 圖一：SA387Gr11CL1鋼板坡口示意簡圖圖二：SA387Gr11CL1+06Gr13復(fù)合鋼板坡口示意簡圖3 .組對和定位焊組對組對要點(diǎn)要點(diǎn)對接焊縫組對前應(yīng)徹底清除坡口內(nèi)外各20mm范圍的

4、油污、鐵銹、砂土、水跡、氧化皮及其它對焊接有害的物質(zhì)。坡口邊緣100 mm范圍內(nèi)（復(fù)合鋼板從基層側(cè)）進(jìn)行100%超聲檢測，以無裂紋類缺陷為合格；坡口表面不得有分層、毛刺等缺陷。復(fù)合鋼板對接接頭的對口錯邊量不得大于復(fù)層厚度的50%，且不大于1mm；非復(fù)合板對接接頭的對口錯邊量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。 對口間隙：環(huán)焊縫為2mm，縱焊縫為45mm。當(dāng)焊縫兩側(cè)板厚度不一致時，應(yīng)保證內(nèi)壁平齊，外部光滑過度。 組對時應(yīng)使用工卡具。 工、卡具應(yīng)焊接在基層一側(cè)，嚴(yán)禁在復(fù)層上焊接工、卡具；組對工卡具與設(shè)備的焊接應(yīng)與正式焊接工藝相同。 定位焊定位焊要點(diǎn)要點(diǎn)定位焊的焊接工藝、焊接材料及其對焊工的要求與正式焊接相同。正式焊接

5、要求預(yù)熱時，則定位焊縫也應(yīng)按相同的要求預(yù)熱，且取預(yù)熱溫度的上限。預(yù)熱范圍為從焊縫中心向兩側(cè)各不小于3倍壁厚，且不小于50mm。定位焊的焊縫尺寸應(yīng)符合焊接工藝的規(guī)定。定位焊縫應(yīng)均勻分布且應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，引弧和熄弧點(diǎn)應(yīng)在坡口內(nèi)。定位焊縫應(yīng)保證焊透、熔合良好、無焊接缺陷，發(fā)現(xiàn)裂紋等焊接缺陷時應(yīng)及時清除。為了保證底層焊道成形良好，減少應(yīng)力集中，應(yīng)將定位焊縫兩端磨成緩坡狀。定位焊和正式焊接之間的時間間隔不宜過長，正式焊接時，起焊點(diǎn)應(yīng)在兩定位焊縫之間。4. 焊接工藝 焊材選用焊材選用 復(fù)合鋼板焊接時，基層和復(fù)合層通常采用原單一材料焊接時所選用的焊接材料（焊條、焊絲、焊劑）；過渡層焊接材料的選用一般要由焊接

6、工藝試驗(yàn)來決定。 根據(jù)焦炭塔設(shè)計(jì)圖紙要求,按照J(rèn)B4708-2000鋼制壓力容器焊接工藝評定的規(guī)定進(jìn)行焊接工藝評定工作,完成焊接工藝評定報告；編制用于現(xiàn)場作業(yè)的焊接工藝規(guī)程，確定選用的焊接材料。 焊接操作一般要求焊接操作一般要求 鉻鉬鋼屬高強(qiáng)度耐熱鋼，焊接時易產(chǎn)生裂紋，具有淬硬傾向，因此焊接時要作好焊前預(yù)熱、層間溫度控制以及后熱處理。焊前預(yù)熱鉻鉬鋼母材的預(yù)熱溫度應(yīng)根據(jù)焊接工藝評定確定，一般采用電加熱或火焰加熱法；預(yù)熱應(yīng)在坡口兩側(cè)均勻進(jìn)行，防止局部過熱。加熱帶應(yīng)布置在焊縫區(qū)域，加熱區(qū)域要用保溫棉進(jìn)行保溫，保溫棉厚度一般應(yīng)達(dá)到40mm60mm。異種鋼焊接時，預(yù)熱應(yīng)按淬硬傾向較大一側(cè)材料的要求進(jìn)行。

7、 預(yù)熱溫度：控制在160200之內(nèi)；應(yīng)使用測溫筆或紅外線測溫儀在距焊縫中心50mm100mm范圍內(nèi)，隨機(jī)測量，測點(diǎn)不應(yīng)少于3點(diǎn)。預(yù)熱范圍：坡口兩邊均不小于3倍壁厚，且不小于150 mm區(qū)域。施焊要求焦炭塔組對焊接順序：先焊接縱向焊縫，后焊接環(huán)環(huán)向焊縫；先焊接大坡口側(cè)，后焊接小坡口側(cè)。 縱向焊縫焊接時應(yīng)將端部過渡層及復(fù)合層各留3050 mm不焊，待環(huán)向焊縫基層焊接完成后再將所留縱向焊縫兩端焊接成形。焊接區(qū)域達(dá)到預(yù)熱溫度后即可拆除保溫棉進(jìn)行焊接作業(yè)。施焊時，層間溫度應(yīng)保持在200250之間。嚴(yán)禁在坡口之外的母材表面引弧和試驗(yàn)電流，并應(yīng)防止電弧擦傷母材。焊接施工中應(yīng)注意起弧和收弧的質(zhì)量，焊縫末端的弧

8、坑應(yīng)填滿。對接接頭打底焊接完成后，應(yīng)進(jìn)行背面清根；經(jīng)100%磁粉檢測合格后，方可繼續(xù)施焊。對接接頭的焊縫寬度以每邊蓋過坡口2mm為宜，焊縫余高應(yīng)打磨至與母材齊平并光滑過渡，不得低于母材。多層多道焊每層焊完后應(yīng)立即對層間進(jìn)行清理，并進(jìn)行外觀檢查，若發(fā)現(xiàn)缺陷，清除后方可進(jìn)行下一層的焊接。多層多道焊層間接頭應(yīng)錯開50mm以上。每條焊縫應(yīng)一次連續(xù)焊接完成。在焊接過程中，由于某種原因必須中斷焊接工作時，應(yīng)保持焊縫坡口及兩側(cè)各150 mm范圍的區(qū)域處于預(yù)熱溫度（160200）范圍內(nèi)，直至焊接工作重新開始；否則，在暫停焊接工作時應(yīng)立即進(jìn)行后熱處理（指消氫處理）并采取緩冷的措施，后熱處理溫度應(yīng)控制在25035

9、0范圍內(nèi)。焊接SA387Gr11CL1+06Gr13復(fù)合鋼板時，應(yīng)先焊接基層后焊接復(fù)合層?；鶎雍缚p表面經(jīng)打磨并100%磁粉檢測合格后，方可進(jìn)行過渡層堆焊焊接。過渡層厚度應(yīng)控制在01 mm之間，表面應(yīng)平滑經(jīng)100%磁粉檢測合格后方可進(jìn)行復(fù)層焊接。 工卡具拆除時不應(yīng)損傷母材，拆除后應(yīng)將殘留焊疤打磨光滑；打磨后母材厚度不得小于其允許的最小設(shè)計(jì)值，否則應(yīng)按正式焊接工藝進(jìn)行堆焊并打磨平滑；打磨后的母材表面應(yīng)經(jīng)100%磁粉檢測合格。焦炭塔縱向焊縫焊接工藝坡口形式如圖一和圖二所示；坡口尺寸允許偏差符合工藝要求；焊接方法：現(xiàn)場組焊采用雙面焊接，每條縱焊縫采用2人同時分段焊接，即1名焊工從下面向中部焊接，另1名

10、焊工同時從中部向上部焊接，焊接速度要保持一致；焊接順序如圖三所示； 焊接工藝參數(shù)符合焊接工藝規(guī)程。圖三：焦炭塔縱向焊縫焊接順序示意圖焦炭塔環(huán)向焊縫焊接工藝坡口形式如圖一和圖二所示； 坡口尺寸允許偏差符合工藝要求； 焊接方法：現(xiàn)場組焊采用雙面焊接，由10名焊工采用焊條電弧焊沿環(huán)向位置逆時針均勻同向施焊，焊接速度要保持基本一致；焊工分布如圖四所示，其中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J代表10名焊工。圖四：焦炭塔環(huán)縫焊接時焊工布置示意圖ABCDEFGHIJ 焊接順序如圖五所示； 焊接工藝參數(shù)符合焊接工藝規(guī)程。圖五：焦炭塔環(huán)向焊縫焊接順序示意圖焦炭塔上封頭焊接工藝焦炭塔上封頭由17塊球片和3塊極

11、蓋板組成，封頭采用極蓋板與球形瓣片組焊結(jié)構(gòu)。焊接時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇焊工數(shù)量，先焊接17片球形瓣片縱向焊縫，再焊接其環(huán)向焊縫；組焊成整體后，再組焊極蓋板。焦炭塔上封頭焊接順序如圖六所示。 焦炭塔上封頭的焊接工藝根據(jù)實(shí)際情況分別選用前述環(huán)向或縱向焊縫焊接工藝。圖六 焦炭塔上封頭焊接順序示意圖焦炭塔錐段焊接工藝焦炭塔錐段焊接工藝與焦炭塔上封頭焊接工藝基本相同。5 .焊縫檢驗(yàn) 外觀檢查外觀檢查 所有焊接接頭表面應(yīng)圓滑過渡，不允許存在咬肉、裂紋、氣孔、弧坑、夾渣等缺陷；焊接接頭上的熔渣和兩側(cè)的飛濺物必須打磨和清理干凈。 無損檢測無損檢測 從事無損檢測的人員和機(jī)構(gòu)必須持有國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)部門頒發(fā)

12、，并在有效期內(nèi)的資格證書。無損檢測工作必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行。為保證焊接質(zhì)量，現(xiàn)場組焊單位應(yīng)根據(jù)需要，可對所有焊縫的坡口、清根處、焊接接頭內(nèi)外表面等安排進(jìn)行一次或多次磁粉檢測。所有鉻鉬鋼焦炭塔對接接頭的無損檢測工作應(yīng)在焊接結(jié)束至少36小時后進(jìn)行。射線檢測級合格，超聲波檢測和磁粉檢測級合格。焊縫返修經(jīng)檢測不合格的焊接接頭表面缺陷，可用磨光機(jī)打磨清除，其剩余壁厚不得小于設(shè)計(jì)最小尺寸。打磨部位應(yīng)與周圍金屬平緩過渡，打磨后須經(jīng)磁粉檢測合格。經(jīng)檢測不合格的焊接接頭內(nèi)部缺陷，允許鏟掉補(bǔ)焊。采用碳弧氣刨的方法清除缺陷時，應(yīng)將刨槽的氧化層用磨光機(jī)打磨干凈，磨槽修整成適合補(bǔ)焊的形狀（最少50mm長），并經(jīng)

13、著色檢驗(yàn)確認(rèn)缺陷已被清除后方可補(bǔ)焊。焊接缺陷返修應(yīng)采用與正式焊接相同的焊接工藝及措施，應(yīng)取規(guī)定預(yù)熱溫度的上限值進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱范圍也應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大。焊縫返修應(yīng)在熱處理前進(jìn)行。否則，返修部位須重新進(jìn)行熱處理。內(nèi)部缺陷返修部位須按設(shè)計(jì)要求重新進(jìn)行無損檢測。 焊縫同一部位的返修次數(shù)不得超過二次。否則應(yīng)經(jīng)壓力容器現(xiàn)場組焊單位技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，焊縫返修部位，返修次數(shù)、檢驗(yàn)結(jié)果及超次返修批準(zhǔn)手續(xù)等均應(yīng)記入產(chǎn)品質(zhì)量證明文件中。7. 質(zhì)量驗(yàn)收焦炭塔現(xiàn)場焊接工作完成后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行整體熱處理、經(jīng)硬度檢測和PMI（指合金元素檢測）復(fù)核合格，最后進(jìn)行整體水壓試驗(yàn)。焦炭塔水壓試驗(yàn)時，施工單位、監(jiān)理、業(yè)主和監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)代表等均應(yīng)到場見證，試驗(yàn)合格后各方代表應(yīng)在施工單位準(zhǔn)備好的強(qiáng)度試驗(yàn)報告上簽字確認(rèn)。參考文獻(xiàn) 1. 特種設(shè)備安全監(jiān)察條例 中華人民共和國國務(wù)院