采用“十字分區、對角跳躍”方法預防及控制撓性管板與爐管的焊接變形

【摘 要】 采用“十字分區、對角跳躍”焊接順序，對撓性管板與爐管在焊接過程中的變形進行有效預防及控制。另外，這里的“跳躍”是指隔一排或二、三排，具體情況可視具體結構而定。

【關鍵詞】 撓性管板 焊接變形 十字分區 對角跳躍

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2016.05.021

1 引言

在以往撓性管板與爐管的焊接過程中，因為沒有采用有效預防措施，導致管板出現微小變形，從而造成個別焊縫厚度不夠飽滿。此次為防止類似情況的發生，根據以往的經驗總結，除正常的各項處理內容（清理管板坡口、清除焊接范圍內水、銹、油等）、試驗要求（第一層焊接結束后進行PT檢測及氣密性試驗合格后再焊接其它層）、注意事項（層間清理干凈并控制層間溫度，層間焊接接頭的起弧位置應錯開180°）等等這些常規要求外，增加了新的方法。

2 產品概述

我公司為某石化公司生產一臺硫磺回收裝置（LH15-138）——尾氣處理I、II系列尾氣廢熱鍋爐（見圖1）。其中管板為Q345R撓性管板，管板直徑3000mm、厚度30mm。爐管為20G高級冷拔無縫鋼管，管直徑89mm、壁厚8mm。深孔焊接。設計壓力0.25MPa，設計最高溫度336℃。爐管與撓性管板的焊接要求采用烏極氬弧焊。

1.保溫釘，2.爐管，3.煙箱，4.管板，5.下降管，6.開工蒸汽管，7.排污口，8.鞍座，9.人孔，10.管箱，11.封頭，12.接管，13.人孔，14.殼體，15.上升管。

3 焊接材料選用原則

（1）焊縫金屬的力學性能應高于或等于母材規定的限值，當需要時，其他性能也不應低于母材相應要求；或力學性能和其他性能滿足設計文件規定的技術要求。

（2）合適的焊接材料與合理的焊接工藝相配合，以保證焊接接頭性能在經歷制造工藝過程后，還滿足設計文件規定和服役要求。

（3）壓力容器用焊接材料應符合NB/T 47018的規定。

根據以上三點結合圖紙設計要求，我們選用的焊接材料為JG-50（ER50-G）φ2.0/φ2.4氬弧焊絲。其化學成分及金屬的力學性能見表1、表2。

4 焊接評定

設計圖紙中換熱管與撓性管板的接頭型式比較特殊（孔深9mm），因此在產品正式施焊之前，根據圖紙給出的數據（見圖2），我們按照NB/T 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》的要求，對本次的焊接做了型式試樣焊接工藝評定。焊接工藝評定參數見表3。

經過了外觀檢查、PT檢測、620℃×2.5h消除應力熱處理，之后再進行宏觀金相檢驗及角焊縫厚度測定（不小于三分之二管壁厚）。結果符合JB/T 4730.5《承壓設備無損檢測》、NB/T 47014-2011《承壓設備焊接工藝評定》的要求，評定合格。

5 產品焊接

管頭十字分區、對角跳躍焊接方法順序及要求見表4。

6 結論

（1）通過采用“十字、分區、對角、跳躍”焊接方法及順序，有效的控制了撓性管板微小變形，管板翹曲量小于1%。

（2）焊接結束后外觀檢查焊縫飽滿，角焊縫厚度測定符合設計文件及技術要求。

（3）無損檢測（PT）時沒有出現裂紋、氣孔、夾渣、未熔合等缺陷（氣密性試驗一次通過）。

（4）通過這種方法及控制達到了預期目標，不但節省了工時及成本，更保證了焊接質量。

（5）對類似產品如廢熱鍋爐、硫冷凝器、大直徑熱交換器及薄管板產品的焊接過程，具有普遍的指導意義。

作者簡介

祁艷輝，助理工程師，從事鍋爐、壓力容器焊接工藝研究工作。

林洋，高級工程師，從事特種設備檢驗工作。

孟繁瑩，工程師，從事鍋爐、壓力容器設計工作。

王維，教授級高級工程師，從事鍋爐、壓力容器科研工作。