大直径锻件凸缘与不锈钢复合板筒体的焊接工艺_崔淑芬

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1、化工装备问题与对策大直径锻件凸缘与不锈钢复合板筒体的焊接工艺崔淑芬周俊鹏（大庆油田石油石化设备厂，大庆市163453）胡白英(河南油田分公司技术检测中心，南阳473132)摘 要：对13MnNiMoR+S31603不锈钢复合钢板与20MnMoNb+S31603锻件进行了焊接性分析，针对大直径凸缘马鞍形对接焊缝结构特点，制订合理的焊接工艺，并对焊接过程中预热温度、焊后消氢及焊后热处理等工艺的合理调整，有效防止了冷裂纹的产生，保证了产品焊接质量。关键词：不锈钢复合板锻件凸缘焊接前言温、中压、临氢环境下工作，其内径4100mm，某煤化工项目中的

2、核心设备洗涤塔，在高其技术参数及主体材料见表1，结构简图见图1。表1洗涤塔设计技术参数及主体材料设计压力/MPa7.16/-0.1设计温度/℃280容积/m3198.7焊缝系数1.0焊后热处理整体PWHT净重/Kg179710容器类别Ⅲ工作介质水煤气、激冷水卧置水压试验压力/MPa9.12腐蚀裕度/mm1筒体90mm+4mm13MnNiMoR+S31603主要部件材料封头55mm+4mm13MnNiMoR+S31603法兰接管20MnMoNbⅣ锻件堆焊00Cr17Ni14Mo2图1洗涤塔结构简图容器筒体体上对接多个内径超过φ960mm的图

3、2凸缘与筒体对接焊缝结构简图凸缘（见图2）。由于凸缘与筒体的马鞍形对接焊击韧性。基层13MnNiMoR、覆层S31603和凸缘锻缝焊接量大且焊接质量要求严格，在坡口的加工和件20MnMoNb化学成分见表2，力学性能见表3。焊接自动化方面有一定难度。需要制订合理的焊接按照国际焊接学会推荐的碳当量计算公式，工艺，以保证焊缝质量的同时提高生产效率。13MnNiMoR钢的碳当量Ce(ⅡW)=C+Mn/6+1焊接性分析(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(%)≈0.558%，当13MnNiMoR和20MnMoNb为低合金高强钢，Ce(ⅡW)

4、大于0.45%时，钢材易淬硬，焊接性变其晶粒较细，具有较高的强度指标和良好的抗冲差，焊接时须预热才能防止焊接裂纹，随着板厚-30-化工2012-9（1校）加U型换热器管束潜在质量问题分析及处理对策.indd302011-11-1411:54:22化工装备问题与对策表213MnNiMoR、S31603和20MnMoNbⅣ化学成分(质量分数)%ܗ㋴ᴤ᭭ৡ⿄CSiMnPSCrMoCuNiNb13MnNiMoR0.130.411.490.0160.0030.320.34-0.840.014S316030.0190.501.010.0290.004

5、17.062.24-12.25-20MnMoNbě0.200.281.460.0160.0050.010.500.100.100.050表313MnNiMoR、S31603和20MnMoMbⅣ的力学性能ᴤ᭭ৡ⿄կ䋻⢊ᗕRm/MPaReL/MPaԌ䭓⥛A/%KV2˄0ć˅/J13MnNiMoRN+T64553022172/149/142S31603೎⒊56025062-20MnMoNběQ+T7355312472/78/80N=正火，T=回火，Q=淬火。增大，预热温度更要相应的提高。用碳弧气刨按图3坡口型式刨削边缘的复合层，20MnMoNb

6、与13MnNiMoR在NB/T47015-并使用角向磨光机对表面进行修磨，凸缘坡口外2011《压力容器焊接规程》中属同类同组。低合委进行机械加工。焊前对坡口表面进行表面无损金耐热高强钢具有淬硬倾向，在焊接热循环过程检测，合格后进行下道工序。中，焊缝金属和焊缝热影响区可能形成对冷裂3焊接工艺制订纹敏感的显微组织。其次，钢中含有Cr、Mo、Nb、Ni等强碳化物形成元素，使接头过热区具有产生再热裂纹倾向。不锈钢复合板焊接的主要难点是碳钢与不锈钢过渡部分的焊接，凸缘堆焊量大、堆焊层容易出现裂纹和剥离。焊接过渡层时，考虑到基层金属的稀释作用，极易产

7、生贫铬区，因此应选用Cr、Ni含量图3坡口型式及几何尺寸较高的焊接材料，以防止硬脆组织的产生。同时要3.1焊接方法选择重视待堆焊工件的表面质量，过渡层焊前预热、焊根据工厂实际情况，基层外侧使用MAMZ-后消氢和基层焊接时的要求相同。1600和MAMZ-1000马鞍型焊缝埋弧焊机进行埋2坡口加工弧焊(SAW)，内侧采用焊条电弧焊(SMAW)进行采用CG1600/1200×100型马鞍型等离子开基层的填充、过渡和复层的堆焊。孔切割机进行筒体复合板坡口加工。热切割边缘3.2焊接材料选择的低塑性淬硬层往往成为开裂源，因此切割前将针对基层材料的裂纹

8、敏感性，选择焊接钢板预热到100～150℃，基层切割完成后，使材料时要充分考虑焊接材料的合金成分。埋-31-化工2012-9（1校）加U型换热器管束潜在质量问题分析及处理对策.indd3120