焦炭塔现场组焊不锈钢复合钢堆焊质量
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发布者：邓宏平 甘生江 李斌
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时间：2019年8月01日 10:34
摘要：焦炭塔15CrMoR+410S不锈钢复合钢的现场组焊接的堆焊工艺，通过采取合理的焊接措施来保证堆焊层的化学成分、力学性能和耐蚀性能，以达到焊接技术质量要求，其对类似工程施工有一定的指导意义。
关键词：焦炭塔；不锈钢复合钢；堆焊；质量控制引言
焦炭塔是炼油厂延迟焦化装置中的核心设备，长期在475℃高温及充焦和除焦的冷热疲劳作用下运行，属二类压力容器。主体材质为15CrMoR、15CrMoR+410S（22+3mm），塔体由一定数量的成型板片组成，通常均由制造厂在车间成型后运至现场进行组焊。设备上段材料为15CrMoR+410S不锈钢复合钢板，如何在现场的有限的设备和技术条件下保证15CrMoR+410S不锈钢复合钢的堆焊质量，是现场组焊过程中焊接施工的重点和难点。
一、不锈钢复合钢堆焊质量影响因素
按照因素分析法分析，我们得出影响焦炭塔堆焊质量的因素主要有：人员、设备、材料、工艺方法和焊接环境五个方面，简称“人、机、料、法、环”五因素。
二、影响不锈钢复合钢堆焊质量的因素分析以及控制措施1.人--施焊操作人员
由于采用现场手工电弧焊堆焊的方法，因此焊工的操作技能和质量意识对保证焊接质量至关重要。若焊工施焊时质量意识差，操作粗心大意，不遵守焊接工艺规程，或操作技能低下、技术不熟练等都会直接影响焊接的质量。因此可对施焊人员采取以下质量控制措施：
⑴认真执行焊工考试制度，坚持焊工持证上岗。
⑵加强对焊工进行的质量意识教育，提高他们的责任心。
⑶定期对焊工进行岗位培训，提高其理论水平和操作技能水平。
⑷严格焊工焊接工艺规程，加强焊接工序的自检与专职检验人员的检查。
2.机--焊接机器设备因素
焊接设备性能的稳定性与可靠性直接影响到焊接质量。因此在使用前必须进行检查和试用，以保证其性能符合焊接要求。
包括以下相关措施：
⑵做好设备进场前的检查和验收。
⑶专人定期对焊接设备维护、保养和检修。
⑷定期检查焊接设备上的的各种仪表，保证其准确性。
⑷建立焊接设备使用台账，严格登记使用程序。
3.料--焊接材料因素
焊接材料如焊条、焊丝、焊剂，保护气体是保证焊接质量的基础和前提。因此要正确选用焊材并进行检验验收、保管以及发放使用等措施。
（1）选材
焦炭塔15CrMoR+410S不锈钢复合钢的现场堆焊接质量控制的关键问题在于处理好过渡层的焊接。根据舍夫勒组织图计算可知，E309L 焊条、Ni182 焊条，这两种焊条均满足抗裂性要求。Ni182 焊条熔敷金属的膨胀系数与 15CrMoR 膨胀系数接近，可以保证复层焊缝不易剥落，防止熔合区内的碳迁移，满足焦炭塔工作条件苛刻，承受疲劳载荷的要求，有利于焦炭塔长周期稳定运行。因此，尽管Ni182焊条价格比E309L高，在施工中我们仍选择Ni182焊材。
（2）检验验收、保管以及发放使用
对其为了保证焊接质量，焊接材料的验检验验收、保管以及发放使用监管很重要。质量控制主要有以下措施：
加强焊接原材料的进厂验收和检验，并对其理化指标和机械性能进行复验。
建立严格的焊接材料管理制度，防止储备时焊接混用，回潮以及污染。
焊接过程中做好焊材的烘烤、发放、回收登记记录，对焊接材料质量的追踪控制。
4.法--焊接工艺方法因素
工艺方法的合理选择对焊接质量有着至关很重要的作用。
主要表现在两个方面，其一是工艺的合理选择；其二是在焊接过程中对工艺的严格执行，这也是在焊接过程中最难控制的因素。
（1）焊接方法
结合现场施作业条件有限等实际情况，同时考虑到焊条电弧焊容易控制焊缝的熔合比，有利于过渡层的焊接，故决定选用焊条电弧焊进行焊接。
（2）工艺评定
焊接前按JB4708进行焊接工艺评定。检查项目包括：渗透、弯曲、化学分析和金相分析。
（3）堆焊质量控制措施
堆焊开始前，应将基层表面打磨清理干净，并露出金属光泽。
为了减小基层对堆焊层的稀释，应尽量采用较小的焊接电流、较大的焊接速度，以减小焊缝的稀释率，因此必须控制焊接热输入不能过大。
多层多道堆焊时，应控制层间温度低于60℃，防止焊缝层间温度过高而导致抗腐蚀性能下降。
根据工艺评定结果，制定堆焊工艺（见表1）并在焊接过程中严格执行。
表1：堆焊工艺参数（采用Ni182镍基焊条）
堆焊完毕后，堆焊层可不进行热处理，但基层材料较厚时，需进行消应力热处理。基层选用热处理参数时应考虑到对复层耐蚀性能的影响，过渡区组织不均匀性及异种钢物理性能的差异。
根据焊接工艺评定结果，采取 690℃的高温回火，保温 2 小时。
升、降温速度均≤200℃/h，300℃以下不控制升、降温速度。
5.环--环境因素
影响焊接质量的环境因素有很多如温度，湿度、风力、沙尘及雨雪天气等，由于现场堆焊时采用室外露天进行，受到外界自然条件的影响更加大。所以，必须制定相应措施如采用防风、挡雨棚等。当焊接现场环境不符合规定时，如风力较大，风速大于四级，或雨雪天气，相对湿度大于90％时，应停止焊接工作。或继续采取其他措施直至满足要求后方可再进行焊接。否则不得进行焊接作业。
结束语
在焦炭塔现场组焊不锈钢复合钢堆焊施工实践中，通过15CrMoR+410S不锈钢复合钢堆焊前对影响其焊接质量的五个方面因素的分析，并采取的相应控制措施可有效的提高焦碳塔的不锈钢复合钢堆焊质量和焊接效率，焦炭塔投产后设备运行安全、正常。
参考文献：
[1] JB4708 钢制压力容器焊接工艺评定.
[2] GB150 钢制压力容器.
[3] 斯重遥焊接手册(第2卷)[M].北京:机械工业出版,1992.
邓宏平（1983年5月生），男，广西桂林人，本科学历（化工学院过程装备与控制工程专业）工程师，任职于中国石油天然气第六建设公司，公司地址广西桂林市七星区空明西路七号。
