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分享壓力容器復合鋼板的焊接要領

更新時間:2019-08-27 14:17:47 星期二
摘要:

隨著石油、化工等工業的發展,壓力容器廣泛應用在各工業部門,其工作溫度范圍愈來愈寬,容量急速增大,有些也要求耐介 […]

隨著石油、化工等工業的發展,壓力容器廣泛應用在各工業部門,其工作溫度范圍愈來愈寬,容量急速增大,有些也要求耐介質腐蝕。

壓力容器重要為圓柱形,亦有球形或是其他形狀。依據結構形式,可分為多層式壓力容器、繞板式壓力容器、型槽繞帶式壓力容器、熱套式壓力容器、鍛焊式壓力容器與厚板卷焊式壓力容器等。

大多數壓力容器改由鋼制成,亦有的用鋁、鈦等有色金屬與玻璃鋼、預應力混凝土等非金屬材料制成。壓力容器所用的全部金屬材料要具有優良的性能,包括材料的力學性能、耐腐蝕性、耐高溫性與制作工藝等。

 

壓力容器于使用中如發生爆炸,會造成災難性事故。因此,焊接工作者應具備專業的焊接技能,保證完成的焊接產品的上下質量。

復合鋼板是改由不銹鋼、鎳基合金、銅基合金或是鈦板作為復層,珠光體鋼作為基層,以此爆炸焊、復合軋制、堆焊等方法制成的雙金屬板材。復合鋼板的基層應滿足接頭強度與剛度的要求,復層應滿足耐蝕等要求。借以保證復合鋼板絕不失原有的綜合性能,對于基層與復層必需依次進行焊接。

基層與復層交界處的焊接屬異種鋼焊接,其焊接性重要取決于基層與復層的物理性能、化學成分、接頭形式、填充金屬成分。目前應用比較多的是奧氏體不銹鋼作為復層、珠光體作為基層的復合鋼板,次之是鐵素體鋼作為復層、珠光體作為基層的復合鋼板。

 

一、焊接要點

1、焊接方法

于焊接復合鋼板時,一般采用焊條電弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、CO2氣體保護焊及等離子弧焊等焊接方法。目前常用鎢極氬弧焊或是焊條電弧焊焊接復層,使用埋弧焊或是焊條電弧焊焊接基層。

2、坡口形式

對于接接頭坡口形式可采用V形、X形、V和U聯合形坡口。亦可以于接頭正面一小段間隔之內進行機械加工,去掉復層金屬,以此確保焊接基層焊道時絕不使基層焊肉焊到復層之上。一般盡量采用X形坡口雙面焊,先行焊基層,再次焊過渡層,最終焊復層,以此保證焊接接頭具有比較好的耐腐蝕性。

除此之外,也應考慮過渡層的焊接特點,盡量減少復層側的焊接工作量。不論復層位于外側或是內側,皆先行焊接基層。復層位于外側時,于焊復層之前應自外側對于基層焊根進行清根。復層位于內側時,應對于基層最終焊道進行修磨光。焊復層時,先行焊過渡層,再次焊復層。

3、填充金屬選擇

于大多數情況之下,選用合適的下方填充金屬作為鋼的過渡層,進而控制復層金屬終極焊道的含鐵量,避免復層與基層處焊道產生脆化、裂紋等,保證復層焊道的耐蝕、耐磨等特殊性能。

4、焊接順序以及焊材選用

① 一般先行焊基層,第一道基層(碳鋼、低合金鋼)焊縫絕不應熔透到復層金屬,以此防焊縫金屬發生脆化或是產生裂紋。

② 焊(堆焊)復層側時,必需考慮稀釋的影響。因此于焊接復合板的復層時,應選擇合適的填充金屬先堆焊一層或是多層過渡層,接著再次焊復層。過渡層的填充金屬必需能容許基層鋼的稀釋。

③ 根部可用碳弧氣刨、鏟削或是磨削法進行清根。于堆焊過渡層前,必需清除焊根坡口之中的任何殘余物。

④ 要焊后熱處理以此消除焊接殘余應力,選擇熱處理溫度時應考慮:基層與復層的熱處理規范的差異;對于復層耐蝕性的影響;基層與復層界面的元素擴散是否會產生脆性相互,導致鋼板性能惡化;因為基層與復層的物理性能差異,導致復層產生應力腐蝕開裂等。

5、焊后熱處理

消除應力熱處理可于焊完基層之后進行,接著焊過渡層,再次焊復層。熱處理溫度取下限,延長保溫時間。

 

二、焊接難點以及解決方案

1、焊接基層時,因為板厚比較大,焊接接頭承受有比較大的拘束應力;于焊接熱循環的作用之下,熱影響區易產生馬氏體淬硬組織,使焊接接頭硬度與脆性增加,韌性與塑性顯著降低。這些因素均會導致焊接裂紋的產生。

借以有效預防焊接裂紋的產生,可采取的措施有:選使用低氫型焊條;焊條使用后按照要求進行烘干;仔細清理坡口表面水、油、銹等雜質,選擇合理的焊接工藝參數,如焊前預熱、焊后緩冷、采取多層多道焊、控制層間溫度等;選擇合適的施焊順序,以此減小焊接應力等。

2、于使用不銹鋼焊條(A002)焊接復層時,易熔化基層,使焊縫金屬成分稀釋,進而降低焊縫金屬的塑性以及耐蝕性,熔合區的脆性明顯增加。所以,焊接復層時,某種要控制焊接線能量,采用多層多道焊,以此減小焊接熔深。

3、于使用奧氏體鋼焊條(A302)焊接過渡層時,焊縫易產生熱裂紋。除此之外,過渡區會發生碳的遷移過程:即碳改由低鉻的基層往高鉻的不銹鋼熔敷金屬轉移,所以,基層與復層的交界處形成高硬度的增碳層與低硬度的脫碳層,引起熔合區的脆化(或是軟化),持久強度降低,易產生疲勞裂紋。宜采用小直徑焊條,迅速多道焊,必要時可采用澆冷水的方法以此加速冷卻,阻止脫碳層的形成,使焊接接頭具有高的強度與韌性。

復合鋼板容器組對于安裝的關鍵是焊接問題,因而焊接工作的關鍵是過渡層的焊接,所以,掌握超過復合鋼板的焊接要點較有必要。

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