14Cr1MoR/022Cr19Ni10大型復合板的焊接工藝

耿海斌，韓紅彪

河南科技大學，河南洛陽 471003

我公司為天津渤海化工有限責任公司天津堿廠制造的設備硫保護器，筒體、封頭材料為14Cr1MoR/022Cr19Ni10復合板，規格為DN3000×(106+4)mm，簡圖見圖：

表1 設計技術參數見

14Cr1MoR鋼淬硬傾向比較大，使焊縫金屬的塑性降低，脆性增大，容易產生裂紋，為保證焊接接頭在高溫、高壓和各種腐蝕介質條件下長期安全有效運行，首先進行焊接工藝試驗，其具體如下：

1）焊前準備 試板規格為500×220×（38+4）mm，采用雙面坡口，焊前先對坡口及其兩側各至少50mm范圍內進行脫脂處理，清理表面的鐵銹、油汚等雜質，露出金屬光澤；2）焊接方法采用SMAW+SAW，選擇焊接材料時充分考慮到焊縫的稀釋和碳遷移，為保證覆層焊縫的耐蝕性能和基層的抗裂性能，基層焊條：R307H ，￠3.2，￠4；過渡層焊條：A062，￠4；復層焊條 ：A002， ￠4；基層焊絲 ：H08CrMoA，￠4， 焊劑 ：HJ350。焊條烘干溫度為350℃～400℃；

3）預熱溫度和層間溫度 考慮到基層和覆層的線膨脹系數相差較大，合理的預熱溫度可減小溫差造成的應力以及焊縫中的淬硬組織，但預熱溫度太高，會增大熔合比，考慮到14Cr1MoR鋼的特點，焊前預熱200℃～230℃，層間保持250℃；

4）焊時采用小的焊接線能量，焊條盡量不做橫向擺動，焊時如果出現小的氣孔和裂紋，則必須及時予以清除，焊道表面的氧化物必須在施焊下一道前打磨干凈；

焊接方法焊接層次焊材牌號與規格烘干溫度 電源極性焊接電流 焊接電壓焊接速度

表2 焊接工藝參數見

5）施焊完畢對焊縫進行消氫處理。為防止有冷裂紋的產生，24小時后，按JB4730-2005進行RT100%檢測，Ⅰ級合格；

6）按熱處理工藝進行消除應力熱處理，考慮到焊接過程中可能出現返修等情況，保溫時間盡量延長，660±20℃消應力，保溫4.5小時；

7）對試件評定后力學性能見表3

表3

按GB/T4334.5-2000對試樣進行晶間腐蝕試驗合格。

經焊接工藝評定各項指標均達到要求。

根據硫保護器的結構特點，焊接要求，現場情況，制定出合理的焊接工藝。

對于大型復合鋼板的焊接，不論是點焊還是焊接過程中，焊前都要進行預熱，保溫時間應足夠的長，預熱寬度大于壁厚的4倍，不小于200mm，并且在焊接過程中保持此溫度，層間溫度不低于最低預熱溫度。焊接過程中，為了降低冷卻速度，焊接接頭和臨近區域要及時保溫，每焊完一層焊道應進行徹底清理，用小錘輕擊焊縫以便失散應力，對于雙面坡口，反面焊接前，應進行徹底清根。在施焊過程中，要控制焊接線能量，采用小電流，快速焊，焊縫成形要美觀，焊縫表面的咬邊深度不超過0.5mm，連續咬邊長度不超過焊縫總長的10%，直線度小于3mm，寬度差小于2mm，氧化皮焊接飛濺汚都應打磨掉。焊接結束不能立即進行消應力熱處理，應先進行320℃后熱處理（消氫處理），保溫2小時。如果需要返修應制定返修方案，同一部位的返修次數不能超過2次，返修后應進行局部熱處理。

根據合格的焊接工藝評定，制定焊接工藝規程見表5。

對筒體縱環縫進行100%RT探傷，一次探傷合格率為98%，并得到當地技術監督部門的認可。為我公司在大型耐腐蝕，耐高溫材料的設備制造技術積累了經驗。

表5

[1]NB/T47014-2011承壓設備焊接工藝評定.

[2]NB/T47015-2011壓力容器焊接規程.

[3]NB/T47016-2011承壓設備產品焊接試件的力學性能檢驗.

[4]TSG R0004-2009固定式壓力容器安全技術監察規程.

[5]NB/47002-2009壓力容器用爆炸焊接復合板.

[6]JB4730-2005壓力容器無損檢測.

[7]焊接手冊第二卷材料的焊接[M].機械工業出版社，2001.

[8]張文鉞.焊接冶金學基礎原理[M].機械工業出版社，1997.

[9]GB713-2008鍋爐和壓力容器用鋼板.

[10]GB24511-2009承壓設備不銹鋼鋼板和鋼帶.