15CrMoR壓力容器用鋼板焊接工藝研制分析

張洪斌，胡博珅，劉繼紅，胡彥卓，程 威，祁 鑫，于長海，付晶光，孔繁剛

（1.中國石油大慶石油化工機械廠有限公司，黑龍江大慶 163711；2.北京化工大學，北京 100029；3.中國石油大慶石化公司物業管理中心，黑龍江大慶 163711；4.中國石油大慶石化建設有限公司，黑龍江大慶 163711）

0 引言

15CrMoR鋼以其在高溫工況下具有良好的抗氧化性、熱強性及抗硫氫腐蝕性等優點，在石油化工生產中得到了廣泛應用。但與其他的碳鋼、普通低合金鋼相比，焊接工藝復雜，工藝技術要求較高，給焊接帶來較大難度，而焊接質量是保證15CrMoR容器在運行過程中不出問題的重要一環。因此，如何控制15CrMoR容器在焊接過程中質量缺陷的發生，是提高焊接合格率的重要保證。

1 現狀調查、目標確定及可行性分析

根據現狀調查分析，確定了焊接氣孔及裂紋為影響15Cr原MoR容器焊接質量的主要因素。為提高15CrMoR容器焊接質量，必須解決好這2個因素。

為了驗證本次研究的目標正確性，借鑒以往所承擔完成的壓力容器中15CrMoR材料容器進行調查：以某一換熱器為例，規格140021 53226/32，共拍片434張，返片7張，一次合格率98.4%，其中，玉、域級合格片許多存在氣孔、夾渣（表1）。

表1 調查表

圖1 15CrMoR材料焊接質量問題的排列

根據調查結果，作出15CrMoR材料焊接質量問題的排列圖（圖1）。

根據排列圖分析，基本掌握了影響15CrMoR容器焊接質量的原因。通過分析，認為影響容器焊接質量出現問題的主要因素有4個：①15CrMoR鋼Cr-Mo為基的低合金珠光體耐熱鋼，焊接性差，具有冷裂傾向；②焊工經驗不足，責任心不強，焊接時易產生焊接缺陷；③組對方法不當，質量不佳；④坡口除銹不凈。

經過研究，制定出防止產生裂紋的措施（表2）。

表2 防止產生裂紋的措施與對策

2 實施

（1）15CrMoR鋼在點固前就進行預熱，并制定合理的焊接次序，控制預熱溫度150。焊后進行消氫處理，處理規范為350保溫2 h，升溫速度控制在50～100。保溫過程中，加熱區溫差65。降溫至150以下拆除保溫空冷。加熱利用火圈工裝，采用瓦斯氣火焰加熱，保溫采取陶纖氈雙層保溫，將焊縫和熱影響區包裹在加熱帶內，用紅外線測溫儀進行監視、測量并記錄，使焊接盡量不出現裂紋缺陷。

（2）加強練兵同時，對其進行技術培訓，提高焊工理論和實際水平，并使焊工得到質量意識教育，把好質量關。

（3）改善組對方法，控制鉚工工序。以往只注重對口錯邊量等一些問題，而忽略了給后道工序造成超差的前道工序。如：坡口的角度及質量，組對間隙等。在今后的施工前，要進行技術交底，控制好施工中的關鍵工序，并且嚴禁強制裝配組對，減少裝配應力減少缺陷的發生。

（4）配備專用的工具，進行除銹。焊接區域中的油污、鐵銹、大氣中的水汽等在電弧高溫作用下分解出氫原子進人熔池中，在焊縫冷卻過程中以過飽和狀態擴散、析集于熔合線附近的熱影響區，在焊接應力及淬硬組織的共同作用下，極易產生冷裂紋。所以，焊接坡口附近焊前必須用砂輪機打磨干凈，要徹底去除銹蝕、油污和水汽及其他污物，電焊質檢員在巡檢時注意進行檢查，檢查合格后方可施焊。

3 效果檢查、鞏固與提高

（1）效果檢查。對制造的烴化反應器（R101-A/B）的拍片進行統計。CP06/D-03拍片246張，返片2張；CP06/D-04拍片243張，返片1張，2臺共拍片489張，返片3張，拍片一次合格率99.4%（圖2）。達到了預期目標。

圖2 烴化反應器的拍片統計情況

（2）鞏固與提高：①焊接工藝和施工措施完全符合焊接質量要求。焊接合格率達到99.4%以上；②由于嚴格控制了焊前預熱，焊后消氫，使得焊接質量大幅提高；③整理有關資料，將其應用到今后同類設備的制造中；④繼續探索15CrMoR容器的質量保證方法，進一步提高焊接質量，降低勞動成本，提高勞動生產效率。