大型厚壁容器上短管角接焊接工藝的改進

江蘇張家港化工機械廠（215634）魏明國

1.概述

2012年4月，我廠為河南義馬煤化廠二期工程安裝一式3臺陶瓷過濾器工程項目，陶瓷過濾器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1

整個筒體材料為低合金鋼+奧氏體不銹鋼襯里，材料牌號為Q345R+S32168，厚度為（40+4）mm。整個罐體直徑為4900mm，總高19 000mm。筒體材料化學(xué)成分如表1所示。接管法蘭事先在廠里預(yù)制好，材質(zhì)為20+S32168（內(nèi)側(cè)堆焊）。短管口徑有φ89～φ800mm幾種規(guī)格。結(jié)構(gòu)形式分直插式和斜插式兩種。

表1 筒體材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

2.焊接工藝

整個罐體分成6節(jié)運輸?shù)浆F(xiàn)場拼裝成一體后，整體吊裝就位，短管法蘭焊接，先在筒體上開孔后組裝焊接而成。

筒體拼裝A1、B1～B4環(huán)縫Q345R部分全部采用埋弧焊，過渡層和不銹鋼襯板對接采用焊條電弧焊。焊縫形式如圖2所示，焊接參數(shù)如表2所示，坡口形式如圖3所示。

表2 筒體拼裝焊接參數(shù)

圖2

圖3

外側(cè)埋弧焊焊前預(yù)熱，預(yù)熱溫度為100～150℃，每層焊接保證不間斷，層間溫度控制在100～300℃之間，內(nèi)側(cè)過渡層施焊前用碳弧氣刨清除焊縫根部焊接缺陷，并用角向砂輪機清除氧化渣及飛濺，每條焊縫結(jié)束24h后用TOED檢測。由于每個筒節(jié)坡口在廠里加工好后拼裝，焊縫質(zhì)量合格率達(dá)到99.5%，整個項目只有兩處超標(biāo)缺陷。

短管與筒體角接，之前在內(nèi)蒙古等幾處工地上，短管與筒體角接焊接質(zhì)量不理想，經(jīng)UT檢測，幾乎每個焊接接頭里都有超標(biāo)缺陷，有時甚至在一個焊接接頭里有2～3處缺陷，經(jīng)仔細(xì)分析后，在焊接工藝上做了如下幾點改進。

（1）坡口形式改進 由原來的單邊V形坡口改為單邊J形坡口，改進前后坡口形式如圖4、圖5所示。改進后的坡口焊接，焊寬尺寸減少5～20mm不等。不僅節(jié)約焊接材料，同時減少焊接變形及焊接缺陷的數(shù)量。

圖4 改進前坡口形式

圖5 改進后坡口形式

（2）切割與打磨 由于筒體的材料為Q345R，厚度達(dá)40mm，如不采取措施容易產(chǎn)生淬硬組織，改進后在切割線外25mm范圍內(nèi)預(yù)熱200～300℃，然后再進行切割，并經(jīng)多次修割成J形坡口。打磨也是關(guān)鍵的一道工序，打磨既要清除氧化渣，又要將淬硬層表面去掉，為保證坡口質(zhì)量，還要增加一道工序，即坡口打磨需經(jīng)檢驗員驗收合格后才能進行施焊。

（3）施焊要點 D1～D6短管與筒體角接，施焊時應(yīng)在筒體坡口側(cè)25mm范圍內(nèi)預(yù)熱100～150℃，焊條按規(guī)定要求烘干，并現(xiàn)場帶保溫桶，短管與筒體角接焊接參數(shù)如表3所示，焊縫形式如圖6所示，反面施焊前用角磨機將根缺陷清除干凈后才能施焊過渡層和蓋面層。

圖6 短管角接形式

表3 短管與筒體角接焊接參數(shù)

通過上述三點改進之后，焊接質(zhì)量大有提高，經(jīng)UT檢測，三臺陶瓷過濾器罐除第二臺在人孔處有一處超標(biāo)缺陷，其余全部合格，合格率達(dá)99.2%。

該改進后的短管角接焊接工藝已在中石化茂名分公司現(xiàn)場安裝2臺吸收塔和再吸收塔上應(yīng)用。經(jīng)UT檢測，合格率高達(dá)99%以上。

3.結(jié)語

對于在大型厚壁容器上短管角接按文章中提出的三點焊接工藝改進措施施工，對焊接接頭質(zhì)量保證是可行的。