Q345R+316L厚壁復合罐體的焊接研究

賀海龍

摘 要：文章針對荔灣3-1一期后期項目天然氣壓縮機滌氣罐中涉及的直徑1900mm、罐體材料為50mm+3mm的Q345R+316L復合罐體，從焊接性、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接質量檢驗等幾個方面，比較全面地探討了焊接技術要點，并將其成功應用于實際的焊接工程中。

關鍵詞：不銹鋼復合罐；焊接工藝

隨著我國石化工業的發展，石油化工裝置采用不銹鋼復合罐越來越多。不銹鋼復合罐是一種制造成本低、具有良好綜合性能的金屬管耐腐蝕性能，而強度主要靠基層來保證，因此，具有較低的綜合制造成本。但復合罐制造及焊接工藝較復雜，特別是對過渡層及復層的焊接質量要求很高，因此對于復合罐的焊接，其焊前分析、焊接工藝評定、選擇合理的焊接參數是保證焊接質量的關鍵。

1 Q345R+316L復合罐體的焊接特點

從設計角度考慮，Q345R+316L焊接復合罐的基層主要是保證強度，復層主要保證其耐蝕性能，中間增加的過渡層只是焊接工藝的需要。為了保證復合罐不因焊接而失去其原有的綜合性能，通常分別對基層、過渡層和復層進行焊接。基層Q345R是壓力容器常用鋼材，一般用以滿足管道對強度、剛度和韌性等力學性能的要求，其焊接性良好，焊接時一般不需采取特殊工藝措施；復層316L屬奧氏體不銹鋼，一般用以滿足復合罐對耐蝕性的要求，與其他類型的不銹鋼相比，較易焊接，對氫脆不敏感，主要問題是產生焊接熱裂紋、碳化物析出敏化等焊接時要控制好熱輸人和層間溫度。過渡區的焊接性主要決定于基層Q345R和復層316L的物理化學性能、接頭形式和填充金屬等。

2 Q345R+316L復合罐的焊接要點

2.1 焊接方法的選擇

Q345R+316L復合罐過渡層的焊接是整個復合罐焊接的難點，為防止基層金屬對過渡層焊縫金屬的稀釋，焊接時要盡量減少熔合比，以減低對焊縫金屬的稀釋作用。基層、過渡層、復層的焊接通常采用焊條電弧焊。

2.2 焊接材料的選擇

不銹鋼復合罐接頭熔焊時必然會出現不銹鋼和碳鋼之間的互熔，從而發生復雜的合金化過程。在不銹鋼復合罐的焊接中要嚴格防止在不銹鋼復層上采用碳鋼焊條或低合金鋼焊條，只允許采用不銹鋼焊條在碳鋼基層上焊接。由于基層金屬中合金元素含量少，對過渡層焊接的金屬成分有稀釋作用，導致奧氏體形成元素不足，焊縫有可能出現馬氏體組織，從而影響焊接質量，甚至引起裂紋。因此，從保證過渡層的角度考慮基層焊接采用CH507R焊條、過渡層采用TS-309MOL焊條、復層焊接采用TS-316L焊條是比較恰當的。

2.3 坡口設計及其優點

①設計思路。在距離復層下1.5～2.5mm深處刨出一個臺階，并使復層坡口遠離基層坡口3-3.5mm。坡口型式及尺寸見圖1；②主要優點。a過渡層位置明確。基層與復層界面一目了然，過渡層的位置有明確標記，不會出現將碳鋼焊條焊到復層上的問題，焊工無心理負擔，施焊時得心應手；b避免夾渣的產生；c保證了過渡層厚度的要求。

2.4 控制錯邊量

控制不銹鋼復合板的錯邊量不超標，是保證其強度和耐腐蝕性能的關鍵。為此，采取以下措施：①控制管道的圓度，保證組對質量；②坡口型式尺寸標注以及組對時應以復層為基準、確保錯邊量不超標；③封頭與直管組對時，首先保證各自的圓度，再以封頭周長匹配直管周長，保證封頭與直管的組對質量。

2.5 現場接要求

為了保證不銹鋼復合板原有的綜合性能，應對基層、過渡層和復層分別進行焊接。不銹鋼復合板焊接時，應注意以下幾點：①嚴格按照圖樣、焊接工藝和有關標準施焊；②遵循先焊接基層，再焊接過渡層，最后焊接復層的焊接順序；③為防止沾附焊接飛濺，施焊前需在不銹鋼復合板坡口兩側100mm范圍內刷涂防飛濺涂料；④定位焊縫只允許在基層金屬面上采用焊接基層金屬的電焊條施焊；⑤基層的焊接應嚴防基層金屬熔化到不銹鋼的過渡層甚至復層，以免少量高鉻、高鎳的銹鋼成分稀釋到碳素鋼焊縫中形成馬氏體組織而發生硬化；⑥嚴防碳鋼或低合金鋼焊條錯焊在復層上或過渡層焊條錯焊在復層面上；⑦焊接過渡層時，為減少稀釋率，在保證焊透的條件下，應盡可能采用小直徑焊條，并采用小規范反極性進行直道焊，以降低基層對過渡層焊縫的稀釋；⑧復層焊接前，仔細清除坡口邊緣復層坡口上的飛賤物；⑨不銹鋼復合板焊接的關鍵是提高焊縫一次合格率，減少返修次數；⑩不銹鋼設備接觸介質的一面焊縫應盡可能最后焊接。

3 結束語

焊接工藝評定以及現場焊接慵況表明：我們針對Q345R+316L復合罐所選用的焊接材料和制訂的焊接工藝是合理可行的，為以后此類復合罐的焊接積累了一定的經驗。

參考文獻：

[1] TSG R0004-2009.固定式壓力容器安全技術監察規程[S].北京：國家質檢總局，2009.