16MnR+ 405 复合钢板焊接.pdf

连接结构见图4 ,安装时① 筒体及锥体Ⅰ 垂直放置, 将气体分布器吊入筒体,注意方位线尺寸偏差不大 于2 mm ,检查倾斜度合格后组焊。②先将主管板 吊入筒体就位并检查接管方位及倾斜度,检查合格 图4 主管板及其与筒体连接简图 后从支撑环底面标出螺栓孔位置。③ 将主管板吊离 筒体后钻螺栓孔。④ 将主管板吊入筒体就位并检查 接管方位及倾斜度,检查合格后安装螺栓并紧固。 2上封头组件与筒体组焊 上封头组件与筒 体进行环焊缝组焊时将筒体直立,检查倾斜度合格 后与上封头组件组对并点固焊,在确认错边量不大 于1. 5 mm后施焊[1]。焊接采用横焊位置。 3水压试验 试验用水温不得低于15℃,要 求水中Cl - 质量浓度不得超过25 mg/ L [4] 。水压试 验后及时排净设备内部的试验用水。 3 结语 设备直径为6 525 mm的特大型高温高压飞灰 过滤器的研制成功,满足了我国煤代油项目中对该 类设备的需要,为今后此类设备的制造积累了经验, 对提高我国装备制造水平有积极意义。 参考文献 [1] JB 4732 - 95 ,钢制压力容器 分析设计标准[S]. [2] ASME SA2387/ SA2387M ,压力容器用铬2钼合金钢板[S]. [3] HG 20584 - 1998 ,钢制化工容器制造技术要求[S]. [4] 国家质量技术监督局1 压力容器安全技术监察规程[ M].北 京中国劳动保障出版社,1999. 杜编 收稿日期 2006203226 作者简介查玉辉19652 , 男,河南鄢陵人,高级工程师,学士,现从事项目管理及建安工程方面的工作。 文章编号 10002746620060520056203 16MnR 405复合钢板焊接 查玉辉,薛 洲,刘小兵 中石油第二建设公司,甘肃 兰州 730060 摘要在16MnR 405复合钢板的焊接中,由于基层对复层焊缝的稀释和碳迁移,可在复层侧焊 缝中产生马氏体组织,因此,降低基层焊缝的熔合比和选择焊接材料是堆焊的关键。应采用小电 流、 快速焊、 多道焊。为保证复层焊缝良好的耐腐蚀和抗裂性能,采用25213型铬镍奥氏体焊条堆 焊,复层的组织应为奥氏体和 4 ～12 的δ铁素体。 关键词复合钢板;焊接性;焊接工艺;焊接接头 中图分类号 TG 457. 11 ; TQ 051. 501 文献标识码 B Welding of stainless clad steel plate 16MnR 405 ZHA Yu2hui , XUE Zhou , LIU Xiao2bing The Second Construction Company of CNPC , Lanzhou 730060 , China 第35卷 第5期 石 油 化 工 设 备 Vol135 No15 2006年9月 PETRO2CHEMICAL EQUIPMENT Sept. 2006 Abstract Welding of clad steel plate16MnR 405is considered to resurfacing welding on the base plate. In diluted transition layer of weld metal and carbon migration ,there was a martensite structure in the side of surface layer of welded metal. It is the key process to reduce fusion ratio of transition layer of welded metal and choose welding material. So ,low current ,fast welding and multirun welding are adopted. In order to insure perance of intercrystalline corrosion resist2 ant and hot cracking resistant ,structure of surface layer of weld metal should be austenite and 4 ～12 of ferrite. So ,stainless steel covered electrodes of 25213 types to resurfacing welding are adopted as well. Key words clad steel plate ; weld ability ; welding technology ; weld joint 16MnR 405属铁素体不锈钢复合钢板,405 相当于我国的0Cr13Al。这种复合板是利用炸药爆 炸释放的能量使两种金属高速碰撞,在界面达到冶 金结合而制造的一种复合材料。中石油第二建设公 司容器制造厂为兰州石化公司500104t / a常减 压蒸馏装置制造的48台换热器中,有26台的主体 材料采用此复合板。文中以规格为16 3 mm的 16MnR 405复合钢板为例,介绍这种复合钢板的 焊接性、 焊接方法、 坡口型式、 焊接工艺及其焊缝无 损检测。 1 焊接性分析 爆炸复合钢板的横向复合界面一般呈准正弦波 状态,热处理后结合区基层脱碳,复层渗碳[1]。 16MnR 405复合板的复层材料405为铁素体不锈 钢,这类钢在焊接时热影响区有粗晶脆化倾向,可使 接头的韧性和塑性下降,16MnR复合板焊接时,对 基层和复层分别进行焊接。由于基层的稀释作用, 复层焊缝铬镍含量降低,含碳量增加。因此,与其它 复合钢板的焊接一样,在焊接复层前应进行过渡层 焊接,设计要求过渡层和复层的焊接采用相同的焊 接材料。为保证复层焊缝良好的耐腐蚀和抗裂性 能,复层的组织应为奥氏体和4 ～12 的δ铁素 体。考虑基层对复层焊缝的稀释作用,由Schaeffler 图确定焊接材料为25213型铬镍奥氏体焊条。 2 焊接工艺 2. 1 焊接方法和焊接材料 基层采用埋弧自动焊,过渡层和复层采用焊条 电弧焊。焊接基层的焊丝为 “4 mm的H10Mn2 , 焊剂为HJ431 ,焊接材料均由四川自贡大西洋公司 制造。根据设计要求,过渡层和复层采用相同的焊 条E309L216 ,该焊条为25213型低氢焊条。焊接材 料特性见表1和表2。 表1 焊接材料化学成分质量分数 规格 焊材 牌号 元 素 CSiMnPSCrNiCu “4 mmH10Mn20. 0620. 0121. 760. 0080. 0120.0220. 0220. 008 40～8目HJ4310. 0480. 340. 850. 0240. 016 “4 mmE309L216≤0. 04≤0. 900. 5～2. 5≤0. 04≤0. 0322. 0～25. 012. 0～14. 0≤0.75 注HJ431中水的质量分数为0. 01 。 表2 焊接材料力学性能 焊材 牌号 屈服强度 ReL/ MPa 抗拉强度 Rm/ MPa 延伸率 A/ 冲击试验 - 20℃ AK V/J H10Mn237946928.292100104 E309L216≥520≥25 2. 2 坡口型式和焊接工艺参数 坡口采用机械加工,施工规范要求焊前将基层 坡口两侧不小于10 mm范围内的复层剥掉3. 5～ 4. 0 mm ,见图1。焊接工艺参数见表3。 2. 3 焊接要求 ① 焊条E309L216在焊前250℃ 烘焙1 h。② 图1 焊接接头坡口型式 采用直流反接,因交流电源焊接熔深较浅,电流不宜 过大,以免焊条发红。③ 加工坡口时,复层的刨削根 部要有圆角R 1. 5 mm ,图1 ,以减少坡口根部的 应力集中。复层刨削的深度应大于复层厚度0. 5～ 75 第5期 查玉辉,等16MnR 405复合钢板焊接 1 mm ,宽度不小于10 mm ,目的是避开复合板的结 合面和基层埋弧焊时的焊接热影响区。④ 纵缝两端 部附近的复层焊缝 T 型焊缝处必须在环向基层焊 缝焊完后焊接。严格防止从复层侧焊接基层时,复 层金属渗入基层焊缝中。⑤ 在堆焊复层时,应采用 快速焊、 多道焊、 不摆动焊,尽量采用小电流,减少熔 合比。 表3 焊接工艺参数 焊层焊材 规格 / mm 极性 电流 / A 电压 / V 焊速 / cmmin- 1 基层H10Mn2“4直流正接450～55032～4032～49 过渡层 和复层 E309L216“4直流反接140～16023～2515～25 2.4 无损检测 基层焊接完成后,对焊缝进行射线检测。复层堆 焊前,应对基层焊缝进行打磨,对打磨过的基层表面进 行磁粉检测。对复层堆焊面的焊缝进行渗透检测。 3 焊接接头检验 3.1 力学性能及化学成分 按JB 4744 - 2000钢制压力容器产品焊接试板的 力学性能检验 规定对产品焊接试板焊缝进行力学性 能检验,并对复层焊缝取样作化学成分分析。 基层焊缝的力学性能见表4。其各项力学性能均 符合JB 4744 - 2000的要求。复层焊缝的化学成分见 表5。 表4 产品焊接试板基层焊缝力学性能 常温拉伸试验 ReL/ MPaRm/ MPaA/ 剪切试验 / MPa 弯曲试验 1 冲击试验 0 ℃ AK V/J 37849924385 360内、 外弯合格524657 注 1180 弯曲试验,D 2a。 表5 复层焊缝化学成分 元素CSiMnPSCrNiMo 质量分数0. 0230. 780. 820. 013 0. 008 22. 90 12. 690. 04 由Schaeffler组织图图 2 中的公式和表5中 的数据计算可得[2] CreqwCr wMo 1. 5wSi 0. 5wNb 24. 11 NieqwNi 30wC 0. 5wMn 13. 79 图2中ψF指铁素体体积分数,查得铁素体体 积分数为12 ,用TCY21型铁素体测定仪对复层 焊缝的测试证明,复层焊缝的组织为奥氏体和12 的铁素体。 3. 2 晶间腐蚀试验 按GB/ T4334. 5 - 2000不锈钢硫酸2硫酸铜腐 蚀试验方法 对焊缝试样进行晶间腐蚀试验。焊缝 试样通过敏化处理,再经过硫酸2硫酸铜溶液煮沸腐 蚀16 h后,弯曲180 未裂,晶间腐蚀试验合格。 图2 Schaeffler组织图 3. 3 金相试验 对基层焊缝的试样进行金相组织观察,结果见 图3。图3表明基层焊缝的金相组织为铁素体加珠 光体,分布比较均匀,珠光体呈正常的块状分布,说 明基层焊缝的冲击韧性良好,表4中的冲击韧性试 验值也证明了这一点。 图3 基层焊缝金相组织 100 4 结语 16MnR 405复合钢板过渡层的焊接为异种材 料之间焊接,复层的焊接为同种材料之间焊接,该复 合钢板焊接的关键是过渡层的焊接,而控制基层焊 缝的熔合比是焊接过渡层的关键。焊接试板的性能 检验证明,采用文中所述的焊接工艺参数以及小电 流、 较大的焊接速度、 小线能量、 多层多道焊的施焊 工艺是正确的。 参考文献 [1] 裴海祥,王立新,张寿禄,等.爆炸复合板复合界面微观组织分 析[J ].压力容器,2002 ,1911 11. [2] 中国机械工程学会焊接学会.焊接手册第二册 [M].北京机 械工业出版社,2001. 807. 杜编 85 石 油 化 工 设 备 2006年 第35卷