降膜蒸發器焊接要點控制

冀功

摘 要：通過降膜蒸發器運行時焊縫裂紋產生原因分析，從蒸發器部件材質選取、焊前準備、焊接工藝、焊后熱處理等焊接要點進行調整和優化，提高降膜蒸發工藝的運行穩定性，滿足生產需求。

關鍵詞：蒸發器;焊縫;焊接

1 降膜蒸發器概述

降膜蒸發器是一種可利用余熱進行高效蒸發的設備，在多種工業領域由廣泛應用，其主要結構包括：液體分布器，加熱蒸發室，氣液分離室，循環管，排氣系統等。結合相關工程實例，降膜蒸發器在運行過程存在的主要問題是管件受熱結垢、焊縫位置開裂，物料泄漏，蒸發系統頻繁停車維修。分析降膜蒸發器運行問題，在降膜蒸發器設計、制造、裝配過程中采取行之有效的措施，通過對焊接質量要點控制，有效延長蒸發器各部件的使用壽命，對蒸發系統的穩定運行有重要意義。

2 降膜蒸發器焊接質量控制

2.1 降膜蒸發器焊縫裂紋情況分析

2.1.1 焊縫開裂情況

對部件泄漏情況進行勘查，發現焊縫熔敷部位有裂紋產生，在臨近母材焊縫寬度50～80mm內存在不規則裂紋。根據開裂位置及趨勢可分為：順熔合線拓展的裂紋;位于焊縫內部縱向（或橫向）焊縫裂紋。對焊縫開裂的部件進行微觀金相分析，結合開裂焊縫曲折發展的宏觀特征，得到焊縫開裂原因：①大量裂紋均起源于直接與物料接觸的蒸發器內壁，這與蒸發器濃縮的物料性質密切相關;②裂紋主要集中在焊接接頭施焊區域，表明焊縫開裂與母材焊接質量控制相關;③由裂紋的外觀形貌來看，多屬于應力腐蝕裂紋。

2.1.2 裂紋產生原因分析

蒸發物料若具有腐蝕性，則對蒸發器與物料的接觸部件（如：循環管）材質要求較高。加熱蒸發條件下（>200℃），物料對部件的腐蝕加劇，極易造成管件焊接接頭焊縫處脆化現象。從部件材質角度分析，若循環管選用低碳鋼-20鋼，蒸發器強制循環運行時產生的壓力為0.60MPa～0.70MPa，循環管所承受的壓力較高，20鋼的抗腐蝕性和抗拉強度相對較弱，致使循環管的使用壽命較低。

另一方面，蒸發器各部件裝配焊接過程中，主要采用焊條焊接，焊接過程中出現的未焊透、未熔合、夾渣、咬邊等現象，造成焊接部位應力分布不均衡，蒸發器在運行過程中也極易產生裂紋。焊接完畢未及時、正確進行焊后熱處理，也是焊縫開裂的原因之一。

2.2 焊接要點

由上述分析可知，降膜蒸發器的濃縮物料不能改變，需從材質的選取、焊接工藝控制及焊后熱處理入手，在滿足蒸發器的運行需求前提下延長部件的使用壽命。

2.2.1 循環管材質的選取

循環管是于物料直接接觸的部件，對其選材要求更為嚴格，10CrMoAl是耐腐蝕鋼材，其焊接性能較好、無特殊要求，配有專用耐腐焊條HO3，蒸發器的循環管可選用該類材質。降膜蒸發器的其他部件，可根據工程運行情況，在焊縫表面通過熱噴涂技術涂刷金屬一高分子復合材料的防腐涂層。

2.2.2 焊接要點控制

降膜蒸發器的焊接要點需從焊前準備、焊接工藝、焊后處理等方面進行控制實施，嚴格遵守焊接工藝指導書，焊接完畢對焊縫進行100%探傷檢驗。

2.2.2.1 焊前準備

不同材質焊接，正確選擇相應的焊條，在焊條專用烘箱內干燥1.5～2.0h，烘干溫度350℃～400℃，取出后放置于保溫桶內，便于取用。焊接接頭坡口必須采用機械切割，應注意平整度，禁止使用等離子切割、氣割、碳弧氣泡加工等;坡口兩側寬度15～25mm內經打磨處理露出金屬光澤;坡口鈍邊厚度<1.5mm，避免未焊透現象發生。A類焊縫錯邊量≤2mm，B類焊縫錯邊量應≤3mm。

2.2.2.2 焊接工藝措施

對無特殊要求的部件焊接，可采用氬弧焊（J50焊絲，焊接電流140A～160A）打底焊接，焊條電弧焊蓋面（J507焊條，電壓在24V～26V）的方法。第1遍氬弧焊打底后用鋼絲刷修整清理焊接接頭處的氧化皮，再進行第2 次打底，再次用鋼絲刷清理，然后再進行焊接，焊接完畢后需清理干凈藥皮、飛濺，不得有咬邊、夾渣、未焊透現象。采用對稱施焊，焊接過程中、施焊完畢后通過敲打消除焊接應力。10CRMoAl材質在焊接過程中盡量減少線能量的輸入，降低焊接接頭的敏化程度，可提高其那腐蝕性能。可采用多層多道焊接工藝，小線能量、短電弧、低層不擺動蓋面層的焊接工藝，經質量檢測合格后進入下一道焊接。多層施焊層間接頭應錯開，層間溫度范圍控制在100℃～150℃，焊接過程保持清潔。

2.2.2.3 焊后熱處理

現場組焊后大多采用履帶式加熱器進行熱處理，焊縫每側加熱寬度≥100 mm，避免影響材料的組織和性能，靠近加熱區的部位應采取保溫措施;以180～220℃/h的速度升溫至 620℃，保溫2.5 h，然后以180～220℃/h的速度緩慢降至300℃左右，空冷。

3 總結

通過降膜蒸發器運行時焊縫裂紋產生原因的工程分析，對蒸發器部件材質選取、焊接要點控制（焊前準備、焊接工藝、焊后熱處理）進行調整和優化，提高降膜蒸發工藝的運行穩定性，延長設備使用壽命，更好的滿足生產需求。

參考文獻：

[1]黃江生，朱靜，劉飛.降膜蒸發器的應用特點及工藝研究概述[J].廣東化工，2014，41（23）：84-85.