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吸收塔焊接方法

阅读:166发布:2022-05-08

专利汇可以提供吸收塔焊接方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种吸收塔 焊接 方法。本发明提供步骤包括:一)焊前准备;二)焊接;三)焊后 热处理 ;四)焊后清理、修整以及焊后检验;采用本方法可以缩短施工工期、提高经济效益和保证焊接 质量 。,下面是吸收塔焊接方法专利的具体信息内容。

1.一种吸收塔的焊接方法,步骤包括:一)焊前准备;二)焊接;三)焊后热处理;四)焊后清理、修整以及焊后检验;其特征是:
所述步骤一)的作业要求包括:
1)设定坡口形式:
大V形坡口位于吸收塔外壁,小V形坡口位于吸收塔内壁,
吸收塔内壁的坡口设为小V形坡口,吸收塔外壁的坡口设为大V形坡口;
对于吸收塔的相邻上下两段中:
上部焊件和下部焊件之间的间距b为2mm~3mm;小V形坡口的坡底和大V形坡口坡底之间间距P为1mm~3mm;对于小V形坡口,坡深H为28mm~32mm;
对于小V形坡口,上部焊件的坡壁与坡底之间的开口度α为40°~45°,下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°~5°;对于大V形坡口,上部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度α为40°~45°,下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°~5°;
先焊接吸收塔外壁,在吸收塔内壁清根后,再焊接吸收塔内壁;
2)组对:
搭设脚手架,对吸收塔的塔体采用分段吊装、在空中组对焊接;组对前应将清理坡口表面及坡口附近焊件45mm~50mm范围内、外壁,直至发出金属光泽;组对时应做到内壁的错边量不超过3mm;
3)点固焊:
点固焊所使用的焊材必须与正式焊接时所使用的焊材一致;点固焊前对焊件预热至
130℃~150℃;点固焊的焊点数量根据吸收塔直径确定,在焊件表面每距离280mm~320mm点固焊一点,点固焊的焊缝长度不少于50mm,焊缝厚度3~5mm;
所述步骤二)的作业要求包括:
1)引弧
引弧应在坡口表面内进行,或采用引弧板引弧;
2)收弧和接头
2.1)收弧时应缓慢提起焊枪,注意填满弧坑,发现弧坑裂纹和缩孔缺陷应立即清除;
2.2)施焊时候更换焊条应控制在2~3秒内完成;
3)预热:
预热的范围包括焊接接头中心两侧各270mm~330mm的宽度;温度测量点应选择位于焊缝两侧48mm~52mm处,施焊过程中要始终保持对预热温度的监控;预热温度为130℃~
150℃;
4)焊工布置:
采用手工电弧焊工成中心对称方式分布焊接,保持一致的焊接速度和工作方向;相邻焊工之间的间距为550mm~650mm;
5)根层焊接:
5.1)根层焊缝厚度不小于3mm,且不大于5mm;
5.2)根层焊缝采用摆动焊“之”字形运条方式;
5.3)根层焊缝焊完后应立即进行外观检查和渗透探伤,发现缺陷应立即清除;
6)填充层焊接:
6.1)填充层焊缝厚度不应大于4mm;
6.2)填充第一层焊接时,注意控制焊接线能量,防止根层焊缝烧穿;
6.3)填充焊时,采用多层多道焊,采用直线不摆动运条方式;
6.4)多层填充焊时,每层焊完后应立即检查焊缝表面质量,发现缺陷应立即清除,方可进行下层焊缝的焊接;
6.5)多层焊接时,严格控制层间温度在130℃~150℃;
7)盖面层焊接:
7.1)盖面焊接采用多道焊,采用直线不摆动运条方式,应填满焊缝;
7.2)盖面焊接应注意控制焊接线能量,防止焊缝表面产生咬边缺陷;
7.3)盖面焊接应特别注意缓慢熄弧,填满弧坑;
7.4)焊缝焊完后,要求打磨,焊缝圆滑过渡,吸收塔内壁表面焊缝应修平,焊疤、焊渣应清除干净;
8)反面清根、焊接:
8.1)正面焊缝焊到30mm后进行反面清根处理;
8.2)反面清根要彻底清除化层和渗层,直至完全露出金属光泽;
8.3)清根处理后,检查焊缝质量;
8.4)对清根后的焊缝表面进行探伤,检查合格后方可进行焊接;
9)中断焊接:
对于作业量大、不可能一次焊完的焊件中断焊接时焊后缓冷、后热消氢处理措施;后热消氢处理的要求是对焊接区域加热300℃~350℃,保温0.5小时~1小时,然后缓慢冷却;
再次焊接时,确认无裂纹,重新预热130℃~150℃后才能焊接;
10)焊接环境
10.1)防
A.焊接区域使用挡风板和挡风塑料布封闭防风;
B.吸收塔内在焊接区域上下1.3~1.8米处设置挡风层;
C.风速大于8m/s时候,严禁焊接;
10.2)防雨:
A.焊接区域使用塑料布覆盖防雨;
B.雨天及相对湿度大于80%时,应采取可靠的防护措施,否则严禁施焊;
所述步骤三)的作业要求包括:
焊后采取缓冷措施,并立即进行后热消氢处理;后热消氢处理加热方式采用电红外加热方式;后热消氢处理工艺要求是,焊接区域加热300~400℃,保温0.5~1.0小时,缓慢冷却。
2.根据权利要求1所述的吸收塔的焊接方法,其特征是本焊接方法中须先进行应分析:
在空中组对焊接时,应充分考虑吸收塔重力的影响;
a、吸收塔重力:空中组对时,吸收塔重力垂直向下,作用于焊接接头主要为压应力,焊接时,可以抵消部份焊接时产生的拉伸应力
b、焊接应力:空中组对焊接时,仍然会产生焊接应力,焊接残余应力通过后续步骤的消除应力热处理来解决;
c、侧向风力:空中组对焊接时,空中风力相对比地面风力大,当空中组对完成后,吸收塔上下段已形成为一个整体,侧向风力主要对吸收塔整体作用,其对焊接接头的剪切应力很小,则不予考虑;
焊接应力的解决方案:焊接过程中,采取焊前预热,合理的坡口形式、尺寸,严格控制组对质量,使用小的线能量焊接工艺措施,综合上述措施,减小焊接应力;
焊接残余应力:通过焊后消除应力热处理消除。
3.根据权利要求1所述的吸收塔的焊接方法,其特征是焊后热处理的要求如下:
一、加热方式及加热片、保温层布置:
1)焊缝热处理加热宽度焊缝每侧不小于吸收塔壁厚的3倍;
2)采用吸收塔内壁单面布置加热方式,需要布置带壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;
采用吸收塔外壁单面布置加热方式,需要布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;
3)吸收塔内、外壁双面布置加热方式,需要布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;
4)焊接过程中加热片的布置安排:
4.1)吸收塔内壁焊接时预热用加热片的布置:吸收塔内壁焊接时,在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;内壁焊接时,外壁加热片一直通电加热,保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下;
4.2)清根时预热用加热片的布置:在吸收塔外壁清根时,在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;清根时预热
100℃;
4.3)外壁焊接时预热用加热片的布置:吸收塔外壁焊接时,在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;外壁焊接时,内壁加热片一直通电加热,保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下;
4.4)焊后消氢处理时加热片的布置:焊后消氢处理时,在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;消氢处理时,加热片一直通电加热,内、外壁采取保温措施,并按焊接工艺要求进行后热消氢处理,保证后热处理温度和时间;
4.5)焊后消除应力热处理时加热片的布置:焊后消除应力热处理时,在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;焊后热处理时,加热片一直通电加热,内、外壁均采取保温措施,并按焊接工艺要求进行焊后消除应力热处理;
5)保温层在吸收塔内、外均进行敷设,敷设厚度不得低于120mm;保温层敷设宽度为加热带外的1.5倍;
二、热处理测温点布置:
测温点在吸收塔内、外壁各均分布置4点,内、外测温点布置相差45°;
测温点固定采取:将吸收塔焊接用焊条的焊芯焊接在焊缝内、外表面上,将热电偶焊接在焊芯上进行测温;
三、热处理工艺:
1)后热消氢处理工艺:
加热温度:后热消氢处理加热温度为325±25℃;
保温时间:加热到325℃时作为保温开始时间,保温时间为0.5小时~1.0小时,保温期间,保温温度不得超出±25℃;
冷却速度:冷却时,不得拆除保温层,在保温层的保护下缓慢冷却;
2)消除应力热处理工艺:
加热温度:消除应力热处理加热温度为575±25℃;
加热速度:加热温度在300℃以上时,加热速度≤50℃/hr;
保温时间:加热到575℃时作为保温开始时间,保温时间≥4小时,保温期间,保温温度不得超出±25℃;
冷却速度:300℃以上冷却时,冷却速度≤65℃/hr,冷却到300℃以下时,不得拆除保温层,在保温层的保护下缓慢冷却。

说明书全文

吸收塔焊接方法

技术领域

[0001] 本技术方案属于化工设备施工技术领域,具体是一种吸收塔的焊接方法。

背景技术

[0002] 化工设备的施工过程中,需要对塔、罐等大型超高超重厚壁设备进行现场分段吊装、立式组焊。在实际施工中发现,吸收塔与相邻装置的距离小,设备密度大,呈立体布置。由于焊接作业场景特殊,所以采用现有的焊接方法无法满足工程质量和进度的要求。
发明内容
[0003] 为了解决现有技术中存在的上述问题,本发明提出一种采用分段吊装、空中组对施工方法的吸收塔的焊接方法,步骤包括:一)焊前准备;二)焊接;三)焊后热处理;四)焊后清理、修整以及焊后检验;
[0004] 所述步骤一)的作业要求包括:
[0005] 1)设定坡口形式:
[0006] 大V形坡口位于设备外壁,小V形坡口位于设备内壁,
[0007] 吸收塔内壁的坡口设为小V形坡口,吸收塔外壁的坡口设为大V形坡口;
[0008] 对于吸收塔的相邻上下两段中:
[0009] 上部焊件和下部焊件之间的间距b为2mm~3mm;小V形坡口的坡底和大V形坡口坡底之间间距P为1mm~3mm;对于小V形坡口,坡深H为28mm~32mm;
[0010] 对于小V形坡口,上部焊件的坡壁与坡底之间的开口度α为40°~45°,下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°~5°;对于大V形坡口,上部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度α为40°~45°,下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°~5°;
[0011] 先焊接吸收塔外壁,在吸收塔内壁清根后,再焊接吸收塔内壁;
[0012] 2)组对:
[0013] 搭设脚手架,对吸收塔的塔体采用分段吊装、在空中组对焊接;组对前应将清理坡口表面及坡口附近焊件45mm~50mm范围内、外壁,直至发出金属光泽;组对时应做到内壁的错边量不超过3mm;
[0014] 3)点固焊:
[0015] 点固焊所使用的焊材必须与正式焊接时所使用的焊材一致;点固焊前对焊件预热至130℃~150℃;点固焊的焊点数量根据设备直径确定,在焊件表面每距离280mm~320mm点固焊一点,点固焊的焊缝长度不少于50mm,焊缝厚度3~5mm;
[0016] 所述步骤二)的作业要求包括:
[0017] 1)引弧
[0018] 引弧应在坡口表面内进行,或采用引弧板引弧;
[0019] 2)收弧和接头
[0020] 2.1)收弧时应缓慢提起焊枪,注意填满弧坑,发现弧坑裂纹和缩孔缺陷应立即清除;
[0021] 2.2)施焊时候更换焊条应控制在2~3秒内完成;
[0022] 3)预热:
[0023] 预热的范围包括焊接接头中心两侧各270mm~330mm的宽度;温度测量点应选择位于焊缝两侧48mm~52mm处,施焊过程中要始终保持对预热温度的监控;预热温度为130℃~150℃;
[0024] 4)焊工布置:
[0025] 采用手工电弧焊工成中心对称方式分布焊接,保持一致的焊接速度和工作方向;相邻焊工之间的间距为550mm~650mm;
[0026] 5)根层焊接:
[0027] 5.1)根层焊缝厚度不小于3mm,且不大于5mm;
[0028] 5.2)根层焊缝采用摆动焊“之”字形运条方式;
[0029] 5.3)根层焊缝焊完后应立即进行外观检查和渗透探伤,发现缺陷应立即清除;
[0030] 6)填充层焊接:
[0031] 6.1)填充层焊缝厚度不应大于4mm;
[0032] 6.2)填充第一层焊接时,注意控制焊接线能量,防止根层焊缝烧穿;
[0033] 6.3)填充焊时,采用多层多道焊,采用直线不摆动运条方式;
[0034] 6.4)多层填充焊时,每层焊完后应立即检查焊缝表面质量,发现缺陷应立即清除,方可进行下层焊缝的焊接;
[0035] 6.5)多层焊接时,严格控制层间温度在130℃~150℃;
[0036] 7)盖面层焊接:
[0037] 7.1)盖面焊接采用多道焊,采用直线不摆动运条方式,应填满焊缝;
[0038] 7.2)盖面焊接应注意控制焊接线能量,防止焊缝表面产生咬边缺陷;
[0039] 7.3)盖面焊接应特别注意缓慢熄弧,填满弧坑;
[0040] 7.4)焊缝焊完后,要求打磨,焊缝圆滑过渡,吸收塔内壁表面焊缝应修平,焊疤、焊渣应清除干净;
[0041] 8)反面清根、焊接:
[0042] 8.1)正面焊缝焊到30mm后进行反面清根处理;
[0043] 8.2)反面清根要彻底清除化层和渗层,直至完全露出金属光泽;
[0044] 8.3)清根处理后,检查焊缝质量;
[0045] 8.4)对清根后的焊缝表面进行探伤,检查合格后方可进行焊接;
[0046] 9)中断焊接:
[0047] 对于作业量大、不可能一次焊完的焊件中断焊接时焊后缓冷、后热消氢处理措施;后热消氢处理的要求是对焊接区域加热300℃~350℃,保温0.5小时~1小时,然后缓慢冷却;再次焊接时,确认无裂纹,重新预热130℃~150℃后才能焊接;
[0048] 10)焊接环境
[0049] 10.1)防
[0050] A.焊接区域使用挡风板和挡风塑料布封闭防风;
[0051] B.吸收塔内在焊接区域上下1.3~1.8米处设置挡风层;
[0052] C.风速大于8m/s时候,严禁焊接;
[0053] 10.2)防雨:
[0054] A.焊接区域使用塑料布覆盖防雨;
[0055] B.雨天及相对湿度大于80%时,应采取可靠的防护措施,否则严禁施焊;
[0056] 所述步骤三)的作业要求包括:
[0057] 焊后采取缓冷措施,并立即进行后热消氢处理;后热消氢处理加热方式采用电红外加热方式;后热消氢处理工艺要求是,焊接区域加热300~400℃,保温0.5~1.0小时,缓慢冷却。
[0058] 本焊接方法中先进行应分析:
[0059] 在空中组对焊接时,应充分考虑设备重力的影响;
[0060] a、设备重力:空中组对时,设备重力垂直向下,作用于焊接接头主要为压应力,焊接时,可以抵消部份焊接时产生的拉伸应力
[0061] b、焊接应力:空中组对焊接时,仍然会产生焊接应力,焊接残余应力通过后续步骤的消除应力热处理来解决;
[0062] c、侧向风力:空中组对焊接时,空中风力相对比地面风力大,当空中组对完成后,设备上下段已形成为一个整体,侧向风力主要对设备整体作用,其对焊接接头的剪切应力很小,则不予考虑;
[0063] 焊接应力的解决方案:焊接过程中,采取焊前预热,合理的坡口形式、尺寸,严格控制组对质量,使用小的线能量等焊接工艺措施,综合上述措施,减小焊接应力;
[0064] 焊接残余应力:通过焊后消除应力热处理消除。
[0065] 焊后热处理的要求如下:
[0066] 1、加热方式及加热片、保温层布置:
[0067] 1)焊缝热处理加热宽度焊缝每侧不小于吸收塔壁厚的3倍;
[0068] 2)采用吸收塔内壁单面布置加热方式,需要布置带壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;
[0069] 采用吸收塔外壁单面布置加热方式,需要布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;
[0070] 3)吸收塔内、外壁双面布置加热方式,需要布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;
[0071] 4)焊接过程中加热片的布置安排:
[0072] 4.1)吸收塔内壁焊接时预热用加热片的布置:吸收塔内壁焊接时,在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;内壁焊接时,外壁加热片一直通电加热,保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下;
[0073] 4.2)清根时预热用加热片的布置:在吸收塔外壁清根时,在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;清根时预热100℃;
[0074] 4.3)外壁焊接时预热用加热片的布置:吸收塔外壁焊接时,在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;外壁焊接时,内壁加热片一直通电加热,保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下;
[0075] 4.4)焊后消氢处理时加热片的布置:焊后消氢处理时,在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm;消氢处理时,加热片一直通电加热,内、外壁采取保温措施,并按焊接工艺要求进行后热消氢处理,保证后热处理温度和时间。
[0076] 4.5)焊后消除应力热处理时加热片的布置:焊后消除应力热处理时,在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm;焊后热处理时,加热片一直通电加热,内、外壁均采取保温措施,并按焊接工艺要求进行焊后消除应力热处理;
[0077] 5)保温层在吸收塔内、外均进行敷设,敷设厚度不得低于120mm;保温层敷设宽度为加热带外的1.5倍;
[0078] 2、热处理测温点布置:
[0079] 测温点在吸收塔内、外壁各均分布置4点,内、外测温点布置相差45°;
[0080] 测温点固定采取:将吸收塔焊接用焊条的焊芯焊接在焊缝内、外表面上,将热电偶焊接在焊芯上进行测温;
[0081] 3、热处理工艺:
[0082] 1)后热消氢处理工艺:
[0083] 加热温度:后热消氢处理加热温度为325±25℃;
[0084] 保温时间:加热到325℃时作为保温开始时间,保温时间为0.5小时~1.0小时,保温期间,保温温度不得超出±25℃;
[0085] 冷却速度:冷却时,不得拆除保温层,在保温层的保护下缓慢冷却;
[0086] 2)消除应力热处理工艺:
[0087] 加热温度:消除应力热处理加热温度为575±25℃;
[0088] 加热速度:加热温度在300℃以上时,加热速度≤50℃/hr;
[0089] 保温时间:加热到575℃时作为保温开始时间,保温时间≥4小时,保温期间,保温温度不得超出±25℃;
[0090] 冷却速度:300℃以上冷却时,冷却速度≤65℃/hr,冷却到300℃以下时,不得拆除保温层,在保温层的保护下缓慢冷却。
[0091] 在作业环境恶劣的地区,采用本方法在实际施工中圆满解决了施工进度和工程质量的要求。附图说明
[0092] 图1是本发明的应力分析示意图,图中,朝下箭头为吸收塔重力作用下的压应力,朝上箭头为拉伸应力;
[0093] 图2是坡口形式示意图,图中:
[0094]δ α β b P H 单位
98 40°+5° 1°+4° 2+1 2±1 30 mm
[0095] 图3是焊工布置示意图;本图是以俯视视角来看吸收塔焊接的,图中,圆圈为吸收塔的筒体,箭头所指方向为焊接作业方向;
[0096] 图4a和4b是外壁单面布置加热方式下加热板布置示意图,图4a是图4b的剖视图;
[0097] 图5a和5b是内、外壁双面布置加热方式下加热板布置示意图,图5a是图5b的剖视图;
[0098] 图6a是加热片在吸收塔内壁的固定状态示意图;
[0099] 图6b是加热片在吸收塔外壁的固定状态示意图;
[0100] 图7a是测温点在设备内外壁布置示意图;
[0101] 图7b是测温点的测温结构示意图;
[0102] 图中,加热片1、吸收塔的筒体2、支撑圈3、螺栓4、热电偶5、直径4mm焊条6。

具体实施方式

[0103] 下面结合具体实施例对本发明进行说明:
[0104] 本例中,吸收塔高79.527m,空塔重686.9t,该吸收塔外径为3696mm,塔壁厚为98mm,主要材质为SA203GrD(上部筒体、封头)和SA537CL1(下部筒体、封头)。在实际施工时候遇到以下困难:
[0105] 1、根据吊装计算,整体吊装就位,必须采用1600T以上的大型吊车,而安装时国内市场尚无此类吊车;采用式液压提升装置或桅杆起吊,占用场地太大,受到施工场地及工期要求限制而无法实施。
[0106] 2、由于SA203GrD用于-60℃工作温度,常规的焊接方法无法保证焊接接头的低温韧性。
[0107] 在焊件前对空中组对焊接的应力分析:
[0108] 在空中组对焊接时,应充分考虑设备重力的影响。
[0109] a、设备重力
[0110] 空中组对时,吸收塔重力垂直向下,作用于焊接接头主要为压应力,如图1。焊接时,可以抵消部份焊接时产生的拉伸应力。
[0111] b、焊接应力
[0112] 空中组对焊接时,仍然会产生焊接应力,焊接残余应力通过后续步骤的消除应力热处理来解决;
[0113] c、侧向风力
[0114] 空中组对焊接时,空中风力相对比地面风力大,当空中组对完成后,设备上下段已形成为一个整体,侧向风力主要对设备整体作用,其对焊接接头的剪切应力很小,不考虑。
[0115] 焊接应力的解决方案
[0116] 焊接过程中,采取焊前预热,合理的坡口形式、尺寸,严格控制组对质量,使用小的线能量等焊接工艺措施,综合上述措施,减小焊接应力。
[0117] 焊接残余应力,可以通过焊后消除应力热处理消除;
[0118] 3-2)焊接施工程序
[0119] 焊前准备:
[0120] 焊接材料采用与制造厂相同牌号、同一厂家生产的焊材。根据相关资料,SA203GrD钢可选用国产W907Ni、W107焊条或日本产NB-3N焊条;SA537CL1钢可选用W607焊条。
[0121] 焊条主要化学成份对比:
[0122]焊条牌号 C% Mn% Si% P% S% Ni% Mo%
W907Ni ≤0.12 ≤1.25 ≤0.6 ≤0.035 ≤0.035 3.0-3.75 -
W107 ≤0.05 0.5-1.0 ≤0.3 ≤0.035 ≤0.035 3.1-3.7 ~0.3
NB-3N 0.03 0.94 0.33 0.009 0.010 3.2 0.27
W607 ≤0.07 1.2-1.7 ≤0.5 ≤0.035 ≤0.035 0.6-1.0 -
[0123] 焊条焊接接头力学性能及用途对比
[0124]
[0125] 焊条使用前必须严格烘烤,焊条烘烤规范见下表:
[0126]
[0127] 焊接材料的发放与回收
[0128] 携带焊条保温筒(筒内温度已加热到70-80℃)领用焊接材料。焊接材料应回收重复烘烤,重复烘烤不超过二次。
[0129] 焊接材料管理:存储:温度≥5℃,相对湿度≤60%。烘烤:常温时间≥4小时,重复烘烤次数≤2小时。
[0130] SA203-GrD、SA537CL1钢焊接性能分析:
[0131] SA203GrD钢材焊接性能:
[0132] SA203GrD钢材焊接性能较好,属于低合金铁素体型低温钢。
[0133] 其化学成份如下:
[0134]C Mn Si S P Ni
≤0.2% ≤0.8% 0.15-0.40% ≤0.035% ≤0.035% 3.25-3.75%
[0135] 焊接时应须注意防止发生冷裂纹,且由于SA203GrD钢含有3.5%的Ni,焊接时还要注意防止热裂纹;
[0136] 由于本例的吸收塔设备壁厚较厚(98mm),焊接接头同时刚性较大,焊前应预热130~150℃,焊后立即进行后热消氢处理;无损探伤合格后进行消除应力热处理;
[0137] 低温钢焊接时,必须保证焊接接头的低温冲击韧性,在有效地防止产生焊接缺陷的前提下,尽可能地选择较小的焊接线能量,焊接线能量不超过20000J/cm。采用多层多道焊,每一焊道焊接时,宜采用快速不摆动的操作法,提高低温钢焊接接头的塑性和韧性。
[0138] SA537CL1钢材焊接性能
[0139] SA537CL1钢中文全称为压力容器用经热处理的碳锰钢板,属于低合金铁素体型低温钢。
[0140] 其化学成份如下:
[0141]C% Si% Mn% P% S% Cu% Ni% Cr% Mo%
≤0.24 0.15-.05 1.0-1.6 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.35 ≤0.25 ≤0.25 ≤0.08[0142] 焊接时仍应须注意防止发生冷裂纹。由于吸收塔设备壁厚较厚(98mm),焊接接头同时刚性较大,焊前应考虑预热150-200℃,焊后立即进行后热消氢处理,无损探伤合格后进行消除应力热处理。
[0143] 低温钢焊接时,必须保证焊接接头的低温冲击韧性,在有效地防止产生焊接缺陷的前提下,尽可能地选择较小的焊接线能量,焊接线能量不超过20000J/cm。采用多层多道焊,每一焊道焊接时,宜采用快速不摆动的操作法,提高低温钢焊接接头的塑性和韧性。
[0144] 焊接过程控制
[0145] 焊接方法:吸收塔空中组对焊接采用手工电弧焊焊接方法。
[0146] 1、焊前准备
[0147] 1.1坡口形式
[0148] 坡口形式如图2,大V形坡口位于设备外壁,小V形坡口位于设备内壁,先焊接设备外壁,在设备内壁清根后,再焊接设备内壁。
[0149] 1.2组对
[0150] 组对前应对坡口及附近母材进行磁粉探伤检查,坡口及母材表面无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等缺陷。
[0151] 组对前应将坡口表面及附近母材50mm范围内、外壁的油、锈、污垢等异物清除干净,直至发出金属光泽。
[0152] 组对时应做到内壁齐平,严格控制错边量,其错边量应不超过3mm。
[0153] 1.3点焊
[0154] 点固焊所使用的焊材必须与正式焊接时所使用的焊材一致。
[0155] 点固焊焊接工艺与正式焊接的焊接工艺相同,焊前按正式焊接要求进行预热130~150℃。
[0156] 点固焊数量根据设备直径确定,每距离300mm点固焊一点,点固焊长度不少于50mm,焊缝厚度3~5mm,防止点固焊焊缝开裂。
[0157] 2、焊接过程
[0158] 2.1引弧
[0159] 引弧应在坡口表面内进行,或采用引弧板引弧,严格禁止在母材表面引弧,造成电弧划伤。
[0160] 2.2收弧和接头
[0161] 2.2.1收弧时应缓慢提起焊枪,注意填满弧坑,防止产生弧坑裂纹、缩孔(弧坑气孔)缺陷,发现弧坑裂纹和缩孔缺陷应立即清除。
[0162] 2.2.2接头时应快速,应在2~3秒内更换好焊条,防止未接上或接头过高。
[0163] 2.3预热
[0164] 2.3.1预热方法采用电红外加热方式。
[0165] 2.3.2预热的范围应包括焊接接头中心两侧各300mm的宽度,温度测量点应选择位于焊缝两侧50mm处,施焊过程中要始终保持对预热温度的监控。
[0166] 2.3.3预热温度为130~150℃。
[0167] 2.4焊工布置(如图3)
[0168] 采用6名手工电弧焊工对称分布焊接方式,基本保持相同的焊接速度。
[0169] 2.5根层焊接
[0170] 根层焊缝厚度不小于3mm,且不大于5mm;根层焊缝采用小摆动焊“之”字形运条方式。
[0171] 2.6填充层焊接
[0172] 填充层焊缝厚度不应大于4mm;
[0173] 2.6.2填充第一层焊接时,注意控制焊接线能量,防止根层焊缝烧穿。
[0174] 厚壁管填充焊时,采用多层多道焊,采用快速直线不摆动运条方式;多层多道焊时,层间温度在130~150℃;
[0175] 2.7盖面层焊接
[0176] 盖面焊接采用多道焊,采用快速直线不摆动运条方式;
[0177] 2.8反面清根、焊接
[0178] 正面焊缝焊到30mm后进行反面清根处理;反面清根采用碳弧气刨,使用角向磨光机彻底清除氧化层和渗碳层,直至完全露出金属光泽。
[0179] 清根后的第一层焊缝焊接,采用直径为φ3.2mm焊条焊接。
[0180] 2.9中断焊接
[0181] 由于吸收塔设备直径大(内径3500mm)、壁厚98mm,单层焊缝长度达到11米长,手工电弧焊大约需要焊接33层,不可能一次焊完;
[0182] 中断焊接时,必须采取焊后缓冷、后热消氢处理等防止裂纹产生的措施。
[0183] 后热消氢处理工艺:加热温度300~350℃,保温0.5~1小时,缓慢冷却。
[0184] 再次焊接时,确认无裂纹,重新预热130~150℃后才能焊接。
[0185] 2.10焊接环境
[0186] 防风:
[0187] A.设备焊接区域使用挡风板和挡风塑料布封闭防风。
[0188] B.设备内在焊接区域上下1.5米处设置挡风层,避免烟囱效应。
[0189] C.风速大于8m/s,严禁焊接。
[0190] 防雨:
[0191] A.设备焊接区域使用塑料布覆盖防雨。
[0192] B.雨天及相对湿度大于80%时,应采取可靠的防护措施,否则严禁施焊。
[0193] 3、焊后
[0194] 3.1后热处理
[0195] 3.1.1焊后采取缓冷措施,并立即进行后热消氢处理。
[0196] 后热消氢处理加热方式采用电红外加热方式。
[0197] 后热消氢处理工艺:加热温度300~400℃,保温0.5~1.0小时,缓慢冷却。
[0198] 3.2焊后清理及修整
[0199] 焊接工作完成后,必须立即将焊缝表面的焊渣清理干净,并清除焊缝及附近表面的飞溅物,使用钢丝刷清理接头表面的杂物。
[0200] 焊后使用角向磨光机对焊缝表面进行打磨,使焊缝表面圆滑过渡,防止产生焊接应力集中。
[0201] 塔体内表面焊缝应修平。
[0202] 3.3焊后检验
[0203] 3.3.1外观检验
[0204] 焊后,焊工本人应立即对焊口进行外观检查,并作好检查记录。
[0205] 3.3.2无损探伤检验
[0206] 焊缝焊完后,焊缝内外表面进行磁粉探伤;焊缝进行100%射线探伤;进行100%声波探伤复查。
[0207] 3.4焊后热处理
[0208] 本施工中,需要进行热处理的情形:
[0209] 正面焊缝焊接30mm后清根处理前,立即进行后热消氢处理;
[0210] 任何中断焊接时,均应立即进行后热消氢处理;
[0211] 焊缝全部焊接完成后立即进行后热消氢处理;
[0212] 焊缝无损探伤完成后进行消除应力处理;
[0213] 加热方式及加热片、保温层布置
[0214] 1)焊缝热处理加热宽度焊缝每侧不得小于3倍母材厚度,即加热宽度为600mm宽。
[0215] 2)采用设备内壁单面布置加热方式,需要布置36片带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm。采用设备外壁单面布置加热方式,需要布置36片履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm。加热片布置如图4a和4b:(4a是4b的剖视图);
[0216] 3)设备内、外壁双面布置加热方式,需要布置72片履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm。加热板布置如图5a和5b(5a是5b的剖视图);
[0217] 4)选择加热片布置方式,应充分考虑施工现场用电总体安排。
[0218] 5)加热片的固定:加热片在设备内壁的固定如图6a,加热片在设备外壁布置的固定如图6b:
[0219] 6)焊接过程中加热片的布置安排
[0220] 6.1)设备内壁焊接时预热用加热片的布置
[0221] 设备内壁焊接时,在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm,约需要22片。内壁焊接时,外壁加热片一直通电加热,保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下。
[0222] 6.2)清根时预热用加热片的布置
[0223] 在设备外壁清根时,在设备内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm,约需要22片。清根时预热100℃。
[0224] 6.3)外壁焊接时预热用加热片的布置
[0225] 设备外壁焊接时,在设备内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm,约需要22片。外壁焊接时,内壁加热片一直通电加热,保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下。
[0226] 6.4)焊后消氢处理时加热片的布置
[0227] 焊后消氢处理时,在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为520×430mm,加热宽度为520mm,约需要22片。消氢处理时,加热片一直通电加热,内、外壁采取保温措施,并按焊接工艺要求进行后热消氢处理,保证后热处理温度和时间。
[0228] 6.5)焊后消除应力热处理时加热片的布置
[0229] 焊后消除应力热处理时,在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片,发热面尺寸为630×330mm,加热宽度为330mm,约需要36片(此为采用外壁单侧加热方式时,若采用内壁单侧加热方式需要36片加热片,若采用内外双侧加热方式,则需要72片加热片)。焊后热处理时,加热片一直通电加热,内、外壁均采取保温措施,并按焊接工艺要求进行焊后消除应力热处理,保证焊后消除应力热处理加热温度、加热速度、保温时间及冷却速度。
[0230] 7)保温层在设备内、外均进行敷设,敷设厚度不得低于120mm。保温层敷设宽度为加热带外的1.5倍,即每侧450mm,共1500mm。
[0231] 热处理测温点布置
[0232] 测温点在设备内外壁各均分布置4点,内、外测温点布置相差45°,如图7a。测温点固定采取:将筒体焊接用焊条的焊芯焊接在焊缝内外表面上,将热电偶焊接在焊芯上进行测温,如图7b。
[0233] 热处理工艺
[0234] 1)后热消氢处理工艺
[0235] 加热温度:后热消氢处理加热温度为325±25℃。
[0236] 加热速度:后热消氢处理加热速度控制可不予控制。
[0237] 保温时间:加热到325℃时作为保温开始时间,保温时间为0.5-1.0小时,保温期间,保温温度不得超出允许偏差。
[0238] 冷却速度:冷却时,不得拆除保温层,在保温层的保护下缓慢冷却。
[0239] 2)消除应力热处理工艺
[0240] 加热温度:消除应力热处理加热温度为575±25℃。
[0241] 加热速度:加热温度在300℃以下时可不控制;300℃以上时,加热速度≤50℃/hr。
[0242] 保温时间:加热到575℃时作为保温开始时间,保温时间≥4小时,保温期间,保温温度不得超出允许偏差。
[0243] 冷却速度:300℃以上冷却时,冷却速度≤65℃/hr,冷却到300℃以下时,不得拆除保温层,在保温层的保护下缓慢冷却。
[0244] 采用本方法,在本例中取得的效果如下:
[0245] 1、施工工期
[0246] 若采用现场卧式焊接的方案,初步估算的工时在30-35个工作日;采用本方法则所需实际工时为20~25个工作日。
[0247] 2、经济效益
[0248] 如果采用现场卧式焊接的方案,使用吊车:主吊机≥1600T,辅吊机500T,塔体现场组焊场地需硬化处理,吊车站位需硬化处理,由于吊车吨位的增加,大型机具的进退场费和使用台班费加大;而采用本方法而节省了部分场地硬化费,特别是节省了吊车的使用费。
[0249] 3、施工质量
[0250] 由于现场立式空中组对焊接的现场情况和应力影响,所以采用卧式焊接的方法根本难以满足压力容器的焊接质量要求,而本方法后,经过施工和检测,完全能满足质量要求。
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