焦炭塔現場組焊不銹鋼復合鋼堆焊質量

鄧宏平1甘生江2李斌3

(1中國石油天然氣第六建設公司廣西桂林541004)

(2中國石油天然氣第六建設公司廣西桂林541004)

(3中國石油天然氣第六建設公司廣西桂林541004)

引言

焦炭塔是煉油廠延遲焦化裝置中的核心設備，長期在475℃高溫及充焦和除焦的冷熱疲勞作用下運行，屬二類壓力容器。主體材質為15CrMoR、15CrMoR+410S(22+3mm)，塔體由一定數量的成型板片組成，通常均由制造廠在車間成型后運至現場進行組焊。設備上段材料為15CrMoR+410S不銹鋼復合鋼板，如何在現場的有限的設備和技術條件下保證15CrMoR+410S不銹鋼復合鋼的堆焊質量，是現場組焊過程中焊接施工的重點和難點。

一、不銹鋼復合鋼堆焊質量影響因素

按照因素分析法分析，我們得出影響焦炭塔堆焊質量的因素主要有：人員、設備、材料、工藝方法和焊接環境五個方面，簡稱“人、機、料、法、環”五因素。

二、影響不銹鋼復合鋼堆焊質量的因素分析以及控制措施

1.人--施焊操作人員

由于采用現場手工電弧焊堆焊的方法，因此焊工的操作技能和質量意識對保證焊接質量至關重要。若焊工施焊時質量意識差，操作粗心大意，不遵守焊接工藝規程，或操作技能低下、技術不熟練等都會直接影響焊接的質量。因此可對施焊人員采取以下質量控制措施：

⑴認真執行焊工考試制度，堅持焊工持證上崗。

⑵加強對焊工進行的質量意識教育，提高他們的責任心。

⑶定期對焊工進行崗位培訓，提高其理論水平和操作技能水平。

⑷嚴格焊工焊接工藝規程，加強焊接工序的自檢與專職檢驗人員的檢查。

2.機--焊接機器設備因素

焊接設備性能的穩定性與可靠性直接影響到焊接質量。因此在使用前必須進行檢查和試用，以保證其性能符合焊接要求。包括以下相關措施：

⑵做好設備進場前的檢查和驗收。

⑶專人定期對焊接設備維護、保養和檢修。

⑷定期檢查焊接設備上的的各種儀表，保證其準確性。

⑷建立焊接設備使用臺賬，嚴格登記使用程序。

3.料--焊接材料因素

焊接材料如焊條、焊絲、焊劑，保護氣體是保證焊接質量的基礎和前提。因此要正確選用焊材并進行檢驗驗收、保管以及發放使用等措施。

(1)選材

焦炭塔15CrMoR+410S不銹鋼復合鋼的現場堆焊接質量控制的關鍵問題在于處理好過渡層的焊接。根據舍夫勒組織圖計算可知，E309L焊條、Ni182焊條，這兩種焊條均滿足抗裂性要求。Ni182焊條熔敷金屬的膨脹系數與15CrMoR膨脹系數接近，可以保證復層焊縫不易剝落，防止熔合區內的碳遷移，滿足焦炭塔工作條件苛刻，承受疲勞載荷的要求，有利于焦炭塔長周期穩定運行。因此，盡管Ni182焊條價格比E309L高，在施工中我們仍選擇Ni182焊材。

(2)檢驗驗收、保管以及發放使用

對其為了保證焊接質量，焊接材料的驗檢驗驗收、保管以及發放使用監管很重要。質量控制主要有以下措施：

加強焊接原材料的進廠驗收和檢驗，并對其理化指標和機械性能進行復驗。

建立嚴格的焊接材料管理制度，防止儲備時焊接混用，回潮以及污染。

焊接過程中做好焊材的烘烤、發放、回收登記記錄，對焊接材料質量的追蹤控制。

4.法--焊接工藝方法因素

工藝方法的合理選擇對焊接質量有著至關很重要的作用。主要表現在兩個方面，其一是工藝的合理選擇；其二是在焊接過程中對工藝的嚴格執行，這也是在焊接過程中最難控制的因素。

(1)焊接方法

結合現場施作業條件有限等實際情況，同時考慮到焊條電弧焊容易控制焊縫的熔合比，有利于過渡層的焊接，故決定選用焊條電弧焊進行焊接。

(2)工藝評定

焊接前按JB4708進行焊接工藝評定。檢查項目包括：滲透、彎曲、化學分析和金相分析。

(3)堆焊質量控制措施

堆焊開始前，應將基層表面打磨清理干凈，并露出金屬光澤。

為了減小基層對堆焊層的稀釋，應盡量采用較小的焊接電流、較大的焊接速度，以減小焊縫的稀釋率，因此必須控制焊接熱輸入不能過大。

多層多道堆焊時，應控制層間溫度低于60℃，防止焊縫層間溫度過高而導致抗腐蝕性能下降。

根據工藝評定結果，制定堆焊工藝(見表1)并在焊接過程中嚴格執行。

表1：堆焊工藝參數(采用Ni182鎳基焊條)

堆焊完畢后，堆焊層可不進行熱處理，但基層材料較厚時，需進行消應力熱處理。基層選用熱處理參數時應考慮到對復層耐蝕性能的影響，過渡區組織不均勻性及異種鋼物理性能的差異。根據焊接工藝評定結果，采取690℃的高溫回火，保溫2小時。升、降溫速度均≤200℃/h，300℃以下不控制升、降溫速度。

5.環--環境因素

影響焊接質量的環境因素有很多如溫度，濕度、風力、沙塵及雨雪天氣等，由于現場堆焊時采用室外露天進行，受到外界自然條件的影響更加大。所以，必須制定相應措施如采用防風、擋雨棚等。當焊接現場環境不符合規定時，如風力較大，風速大于四級，或雨雪天氣，相對濕度大于90%時，應停止焊接工作?；蚶^續采取其他措施直至滿足要求后方可再進行焊接。否則不得進行焊接作業。

結束語

在焦炭塔現場組焊不銹鋼復合鋼堆焊施工實踐中，通過15CrMoR+410S不銹鋼復合鋼堆焊前對影響其焊接質量的五個方面因素的分析，并采取的相應控制措施可有效的提高焦碳塔的不銹鋼復合鋼堆焊質量和焊接效率，焦炭塔投產后設備運行安全、正常。

[1]JB4708鋼制壓力容器焊接工藝評定.

[2]GB150鋼制壓力容器.

[3]斯重遙焊接手冊(第2卷)[M].北京:機械工業出版,1992.