焦碳塔焊接工藝

洪淑翠

【摘要】焦碳塔因其操作條件苛刻，制作塔體的材料冷裂傾向較大，而使其焊接困難。本文敘述了焦碳塔的焊接工藝，及焊接過程中的注意事項。

【關鍵詞】焦碳塔 焊接工藝 熱處理

1 前言

延遲焦化工藝是一種成熟的重油加工工藝，在渣油軟質化工藝中占有重要地位。延遲焦化核心設備焦炭塔直徑多數為5400mm，少數為6000mm（6100mm），直徑最大的達到12200mm。本文所討論的焦炭塔，上段材料為復合鋼板15CrMoR+405；下段材料為15CrMoR，厚度為20/22/24/26mm。焦炭塔在焊接過程中，需焊前預熱，中間消氫處理，最后消除應力熱處理。考慮到運輸原因，焦炭塔的施工分廠內分段預制和現場組裝成形兩部分[1]。

2 施工方法和工藝流程

2.1 施工方法

針對焦炭塔的規格并充分考慮運輸和現場場地情況，確定采取廠內分段預制，現場組對安裝就位的方法。

廠內預制：

①橢圓形封頭采用由成形的瓣片和頂圓板拼接制成，再組焊一代筒節成為一段，然后把封頭上的接管焊上，并經無損檢測和外觀檢查合格后，進行整體熱處理，然后運到現場。

②筒體采用在廠內下料、加工坡口、打頭、滾弧，卷制成筒節后，組焊成5段，經無損檢測和外觀檢查合格后，分別進行整體熱處理，然后運到現場。

③錐體采用分三段組裝成形，錐體大端由成形的瓣片拼接焊制成形，其余兩段整體成形。錐體小端與出焦口焊接成形，成為一段，經無損檢測和外觀檢查合格后，運到現場；錐體其余兩段組焊成形，然后再組焊一代筒節并與裙座組焊成一體，成為一段，經無損檢測和外觀檢查合格后，進行整體熱處理，然后運到現場。

④焦炭塔在廠內預制，分段預制。

現場組裝：

①在現場的預制平臺上，先把錐體的兩段組焊成形，環縫經無損檢測和外觀檢查合格后，進行局部熱處理，然后采用吊車吊裝就位；封頭端和筒體的5段先組焊成三大段，經無損檢測和外觀檢查合格后，進行局部熱處理；然后下面兩段采用吊車吊裝分別與其下段組焊成形，最上面一段采用吊車吊裝與其下段組焊成形。

②焦炭塔在整體組裝成形后，對其空中組對環縫進行無損檢測和外觀檢查合格后，進行局部熱處理。

③焦炭塔整體檢查合格后，應進行水壓試驗；水壓試驗合格后，進行除銹、防腐、交工。

④焦炭塔在現場組裝。

2.2 工藝流程

焦炭塔的施工，分廠內預制和現場組裝兩部分。

3 焊接工藝及注意事項

3.1 焊接性能分析

3.1.1 焦炭塔所用材料的主要特點

15CrMoR鋼屬于珠光體耐熱鋼，由于含碳及合金元素較多，焊縫及熱影響區容易出現淬硬組織。當焊件剛性較大及接頭應力大時，容易產生冷裂紋。焊后熱處理過程中，易于產生再熱裂紋。

405鋼屬于鐵素體不銹鋼，鐵素體不銹鋼由于沒有相變，熱影響區950℃以上加熱部位晶粒長大，焊后熱處理不能使晶粒細化，所以接頭塑性、韌性急劇下降，其次鐵素體不銹鋼在600～800℃高溫長時間停留，會出現σ相脆性。鐵素體不銹鋼在400～600℃溫度區問長時間停留，會發生脆化，韌性大大降低，稱之為475℃脆化。

3.1.2 焊接焊接工藝措施

15CrMoR鋼的焊接工藝措施：

焊前對焊件進行預熱，包括裝配點固焊前預熱，焊前應經150250℃預熱以及150～250℃層問保溫。焊接過程中，保持焊件溫度不低于預熱溫度[2]。悍接過程應避免中斷，盡可能一次焊完。焊后應使焊件緩冷，并進行消氫處理。為了消除應力，焊后須進行熱處理。焊縫金屬化學成分及性能與母材相當的R307B悍條。保持低氫狀態。

405鋼的焊接工藝措施：

必須選用小規范參數焊接，盡量縮短接頭高溫停留時間。焊后緩冷，容易出現475℃脆化，因此宜采用快速焊接或冷卻措施，提高600～400℃時冷卻速度。焊后經685℃熱處理十空冷，可消除475℃脆化。采取150～250℃預熱，防止產生裂紋。

3.2 焊接工藝選用

3.2.1 焊前預熱

焦炭塔應進行焊后熱處理，熱處理溫度：690℃±10℃；焊前預熱溫度≥1500C，最高層問溫度≤2500C。

3.2.2 消氫處理

每焊完一條焊縫應立即進行消氫處理，消氫處理溫度為35000～40000，恒溫2小時。

3.2.3 焊后熱處理

熱處理保溫時間：2h。

3.3 焊接注意事項

焦炭塔的焊接工作應由經考試合格并持有相應類別的“鍋爐壓力容器焊工合格證書”的人員擔任。在施焊前，應清除坡口及其母材兩側表面50mm范圍內（以離坡口邊緣的距離計）的氧化物、油污、熔渣及其他有害雜質。復合鋼板在焊接復層前，應使用不銹鋼絲刷來清掃焊渣等雜物，并用磁粉檢查基層表面，不得有微裂紋等缺陷存在。組焊時復層坡口及其母材兩側表面80mm范圍內應涂白堊粉，以防止飛濺物落在表面上。

當焊縫需要返修時，應按返修卡進行。同一部位的焊縫返修次數不得超過兩次。返修應在熱處理前進行。在制造過程中，在所有Cr-Mo鋼表面暫時性裝配件（包括吊耳），都應進行焊前預熱，去除后的表面應打磨光滑并進行磁粉檢測。所有與15CrMoR鋼基體相連接的零件（接管、支持板等）均應在焊后熱處理前進行焊接。

當焊縫需要返修時，應按返修卡進行。同一部位的焊縫返修次數不得超過兩次。返修應在熱處理前進行。在制造過程中，在所有Cr-Mo鋼表面暫時性裝配件（包括吊耳），都應進行焊前預熱，去除后的表面應打磨光滑并進行磁粉檢測。所有與15CrMoR鋼基體相連接的零件（接管、支持板等）均應在焊后熱處理前進行焊接。

4 結論

焦炭塔雖屬一類容器，但操作條件苛刻，焊接質量要求特別高，而15CrMoR+405屬于冷裂傾向比較大的材料，焊接比較困難，但是只要認真進行工藝評定試驗，找到最佳的施工方案，完全能獲得滿意的施工質量。

參考文獻：

[1]顧一天.大型焦炭塔設計[C].延遲焦化技術交流論文選編.

[2]顧鈺熹.特種工程材料焊接[M].遼寧：遼寧科學技術出版社，1998.8.