Q345R+316L厚壁復(fù)合罐體的焊接研究

賀海龍

摘 要：文章針對荔灣3-1一期后期項目天然氣壓縮機滌氣罐中涉及的直徑1900mm、罐體材料為50mm+3mm的Q345R+316L復(fù)合罐體，從焊接性、焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接質(zhì)量檢驗等幾個方面，比較全面地探討了焊接技術(shù)要點，并將其成功應(yīng)用于實際的焊接工程中。

關(guān)鍵詞：不銹鋼復(fù)合罐；焊接工藝

隨著我國石化工業(yè)的發(fā)展，石油化工裝置采用不銹鋼復(fù)合罐越來越多。不銹鋼復(fù)合罐是一種制造成本低、具有良好綜合性能的金屬管耐腐蝕性能，而強度主要靠基層來保證，因此，具有較低的綜合制造成本。但復(fù)合罐制造及焊接工藝較復(fù)雜，特別是對過渡層及復(fù)層的焊接質(zhì)量要求很高，因此對于復(fù)合罐的焊接，其焊前分析、焊接工藝評定、選擇合理的焊接參數(shù)是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 Q345R+316L復(fù)合罐體的焊接特點

從設(shè)計角度考慮，Q345R+316L焊接復(fù)合罐的基層主要是保證強度，復(fù)層主要保證其耐蝕性能，中間增加的過渡層只是焊接工藝的需要。為了保證復(fù)合罐不因焊接而失去其原有的綜合性能，通常分別對基層、過渡層和復(fù)層進行焊接?；鶎観345R是壓力容器常用鋼材，一般用以滿足管道對強度、剛度和韌性等力學(xué)性能的要求，其焊接性良好，焊接時一般不需采取特殊工藝措施；復(fù)層316L屬奧氏體不銹鋼，一般用以滿足復(fù)合罐對耐蝕性的要求，與其他類型的不銹鋼相比，較易焊接，對氫脆不敏感，主要問題是產(chǎn)生焊接熱裂紋、碳化物析出敏化等焊接時要控制好熱輸人和層間溫度。過渡區(qū)的焊接性主要決定于基層Q345R和復(fù)層316L的物理化學(xué)性能、接頭形式和填充金屬等。

2 Q345R+316L復(fù)合罐的焊接要點

2.1 焊接方法的選擇

Q345R+316L復(fù)合罐過渡層的焊接是整個復(fù)合罐焊接的難點，為防止基層金屬對過渡層焊縫金屬的稀釋，焊接時要盡量減少熔合比，以減低對焊縫金屬的稀釋作用?；鶎?、過渡層、復(fù)層的焊接通常采用焊條電弧焊。

2.2 焊接材料的選擇

不銹鋼復(fù)合罐接頭熔焊時必然會出現(xiàn)不銹鋼和碳鋼之間的互熔，從而發(fā)生復(fù)雜的合金化過程。在不銹鋼復(fù)合罐的焊接中要嚴格防止在不銹鋼復(fù)層上采用碳鋼焊條或低合金鋼焊條，只允許采用不銹鋼焊條在碳鋼基層上焊接。由于基層金屬中合金元素含量少，對過渡層焊接的金屬成分有稀釋作用，導(dǎo)致奧氏體形成元素不足，焊縫有可能出現(xiàn)馬氏體組織，從而影響焊接質(zhì)量，甚至引起裂紋。因此，從保證過渡層的角度考慮基層焊接采用CH507R焊條、過渡層采用TS-309MOL焊條、復(fù)層焊接采用TS-316L焊條是比較恰當?shù)摹?/p>

2.3 坡口設(shè)計及其優(yōu)點

①設(shè)計思路。在距離復(fù)層下1.5～2.5mm深處刨出一個臺階，并使復(fù)層坡口遠離基層坡口3-3.5mm。坡口型式及尺寸見圖1；②主要優(yōu)點。a過渡層位置明確?；鶎优c復(fù)層界面一目了然，過渡層的位置有明確標記，不會出現(xiàn)將碳鋼焊條焊到復(fù)層上的問題，焊工無心理負擔，施焊時得心應(yīng)手；b避免夾渣的產(chǎn)生；c保證了過渡層厚度的要求。

2.4 控制錯邊量

控制不銹鋼復(fù)合板的錯邊量不超標，是保證其強度和耐腐蝕性能的關(guān)鍵。為此，采取以下措施：①控制管道的圓度，保證組對質(zhì)量；②坡口型式尺寸標注以及組對時應(yīng)以復(fù)層為基準、確保錯邊量不超標；③封頭與直管組對時，首先保證各自的圓度，再以封頭周長匹配直管周長，保證封頭與直管的組對質(zhì)量。

2.5 現(xiàn)場接要求

為了保證不銹鋼復(fù)合板原有的綜合性能，應(yīng)對基層、過渡層和復(fù)層分別進行焊接。不銹鋼復(fù)合板焊接時，應(yīng)注意以下幾點：①嚴格按照圖樣、焊接工藝和有關(guān)標準施焊；②遵循先焊接基層，再焊接過渡層，最后焊接復(fù)層的焊接順序；③為防止沾附焊接飛濺，施焊前需在不銹鋼復(fù)合板坡口兩側(cè)100mm范圍內(nèi)刷涂防飛濺涂料；④定位焊縫只允許在基層金屬面上采用焊接基層金屬的電焊條施焊；⑤基層的焊接應(yīng)嚴防基層金屬熔化到不銹鋼的過渡層甚至復(fù)層，以免少量高鉻、高鎳的銹鋼成分稀釋到碳素鋼焊縫中形成馬氏體組織而發(fā)生硬化；⑥嚴防碳鋼或低合金鋼焊條錯焊在復(fù)層上或過渡層焊條錯焊在復(fù)層面上；⑦焊接過渡層時，為減少稀釋率，在保證焊透的條件下，應(yīng)盡可能采用小直徑焊條，并采用小規(guī)范反極性進行直道焊，以降低基層對過渡層焊縫的稀釋；⑧復(fù)層焊接前，仔細清除坡口邊緣復(fù)層坡口上的飛賤物；⑨不銹鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵是提高焊縫一次合格率，減少返修次數(shù)；⑩不銹鋼設(shè)備接觸介質(zhì)的一面焊縫應(yīng)盡可能最后焊接。

3 結(jié)束語

焊接工藝評定以及現(xiàn)場焊接慵況表明：我們針對Q345R+316L復(fù)合罐所選用的焊接材料和制訂的焊接工藝是合理可行的，為以后此類復(fù)合罐的焊接積累了一定的經(jīng)驗。

參考文獻：

[1] TSG R0004-2009.固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S].北京：國家質(zhì)檢總局，2009.