焊工高級(jí)技師論文

1、 高級(jí)技師論文 題目：再生塔襯里的焊接工藝 姓 名： 職 業(yè)： 電 焊 工身份證號(hào)： 鑒定等級(jí)：高級(jí)技師（一級(jí)）單 位： 再生塔襯里的焊接工藝  摘要：本文通過對(duì)煉鐵廠再生塔254SMo不銹鋼襯板的性能進(jìn)行分析，針對(duì)用于腐蝕性環(huán)境使用的性能，選擇合適的焊接方法及相對(duì)應(yīng)的焊接材料，采取搭接接頭和塞焊縫方式，制定出合理的焊接工藝和措施，保證了254SMo不銹鋼襯板的安裝焊接質(zhì)量，達(dá)到了襯板的使用性能要求。關(guān)鍵詞：254SMo不銹鋼 腐蝕 焊接0前言攀鋼燒結(jié)工序中產(chǎn)生的煙氣含有大量的氯化物、硫氧化物、氮氧化物等腐蝕性較強(qiáng)的成分，由于這些腐蝕性物料的作用，煙氣脫硫工序原使用316L材質(zhì)的鋼材

2、制作設(shè)備，使用3個(gè)月左右就發(fā)生腐蝕穿透的情況，必須停產(chǎn)更換。為提高脫硫塔設(shè)備襯里的使用壽命，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，決定采用耐蝕性強(qiáng)的254SMo不銹鋼代替316L不銹鋼用于再生塔、脫硫塔等設(shè)備襯里。254SMo是一種高強(qiáng)度（比316L鋼的強(qiáng)度高50）、高韌性的奧氏體不銹鋼。具有較高的含氮量，主要用于強(qiáng)腐蝕環(huán)境中，有較高的耐點(diǎn)腐蝕和耐縫隙腐蝕性能，優(yōu)秀的耐晶間腐蝕能力；它還具有很高的延展性和沖擊強(qiáng)度及較好的可焊性【1】。但是在焊接過程中，如果焊接工藝和措施不正確，極易造成鋼材組織粗大、成分偏析和焊接變形，導(dǎo)致耐腐蝕性能下降等，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。1焊接性分析254SMo屬高合金純奧氏體不銹鋼，它相當(dāng)于國

3、產(chǎn)牌號(hào)00Cr20Ni18Mo6CuN，由于其合金含量較高，使得它比其他不銹鋼具有優(yōu)異的抗腐蝕性能和綜合力學(xué)性能。其化學(xué)成分見表1，力學(xué)性能見表2。表1 254SMo不銹鋼的化學(xué)成分 %CSiMnSPCrNiMoCuN技術(shù)要求0.020.801.000.010.0319.520.517.518.56.06.50.51.00.180.22實(shí)測(cè)含量0.0150.0310.420.0010.02219.9317.856.070.70.204表2 254SMo不銹鋼的力學(xué)性能0.2 /MPab /MPa 5 /AK/J.cm-2HB技術(shù)要求30065035120210實(shí)測(cè)含量3447125413018

4、1從表1可以看出，254SMo不銹鋼是一種含碳量極低的高鎳含氮奧氏體不銹鋼。此鋼的突出特點(diǎn)是在氯化物環(huán)境中具有優(yōu)異的耐蝕性，包括耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和一般腐蝕的性能，同時(shí)在很多還原性酸介質(zhì)中耐腐蝕性也很好。另外，該鋼中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，因而具有比常用奧氏體不銹鋼更高的強(qiáng)度。奧氏體不銹鋼焊接時(shí)有熱裂紋敏感性【2】。因奧氏體不銹鋼的物理特性是熱導(dǎo)率小、線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，焊接接頭部位的高溫停留時(shí)間較長，焊縫金屬及近縫區(qū)在高溫承受較高的拉伸應(yīng)力與拉伸應(yīng)變，當(dāng)有低熔點(diǎn)共晶體存在時(shí)，就易在焊縫中產(chǎn)生熱裂紋。因此，應(yīng)降低焊接過程中的應(yīng)力值和收弧時(shí)填滿弧坑。254SMo不銹鋼雖具

5、有較高的耐腐蝕性能【1】，如果焊接材料選擇不合理和焊接工藝方法不當(dāng)時(shí)，會(huì)降低焊接接頭的耐腐蝕性能。產(chǎn)生晶間腐蝕的敏化溫度區(qū)為加熱峰值溫度在5001000范圍的區(qū)域，在此溫度區(qū)內(nèi)停留時(shí)間過長，就易產(chǎn)生晶間腐蝕，原因是奧氏體晶界析出碳化鉻造成晶界貧鉻所致。為防止焊接接頭的晶間腐蝕，可選用含有穩(wěn)定化元素Nb或Ti的低碳焊接材料，焊接工藝上采用較小的焊接熱輸入，加快冷卻速度等【3】。254SMo奧氏體不銹鋼焊接后，當(dāng)焊接接頭有較大的殘余應(yīng)力和接頭的組織變化時(shí)，在腐蝕介質(zhì)中易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。要防止應(yīng)力腐蝕發(fā)生，應(yīng)降低和消除焊接殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中，在工藝方法上合理布置焊道順序和采用焊后立即錘擊焊縫等措施

6、；在選擇焊接材料時(shí)，為保證焊縫金屬的耐應(yīng)力腐蝕性能，應(yīng)采用超合金化的焊接材料，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素Cr、Mo、Ni等含量高于母材。254SMo鋼在制造過程中為了使其具有純奧氏體組織，通常是經(jīng)過11501200的退火過程，這樣在鋼材中心可能出現(xiàn)微量的金屬間相，資料介紹為x相和相。對(duì)母材取樣經(jīng)金相分析反映出為奧氏體+相，相是一種又硬又脆并且無磁性的金屬間化合物，從使用的角度講，相存在一定危害，尤其是熱加工過程，如焊接過程，如果不嚴(yán)格控制相的含量，將影響材料的使用性能。254SMo鋼母材本身存在相，尤其當(dāng)它經(jīng)過6001000范圍內(nèi)長期暴露以后，相在晶界沉淀，這是一種硬而脆的相，它降低鋼的沖擊韌

7、性和耐蝕性。相形成的危險(xiǎn)隨著鉻和鉬含量的增加而增加，若焊接操作不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)相。要克服這個(gè)問題，焊接時(shí)采用盡可能小的線能量是關(guān)鍵。2254SMo奧氏體不銹鋼在再生塔的焊接再生塔襯里焊接結(jié)構(gòu)如圖1所示（筒體、襯板、蓋板、塞焊孔焊接及襯板搭接大樣圖 ）。襯板搭接如圖2所示。再生塔塞焊孔排列如圖3所示。圖1 筒體、襯板、蓋板、塞焊孔焊接大樣圖 圖2 襯板搭接圖圖3 塞焊孔排列圖從以上圖中可以看出，襯里不銹鋼鋼板焊接形式主要有搭接接頭和塞焊縫兩種。搭接接頭與對(duì)接接頭相比便于安裝和組對(duì)，由于襯板背面焊縫無法通氬氣保護(hù)，在相同的焊接參數(shù)下，對(duì)接接頭背面焊縫的氧化現(xiàn)象比搭接接頭嚴(yán)重；又由于襯板較薄，采用搭接

8、焊縫易于操作和相比對(duì)接焊縫焊接速度快一些，還可降低一定的熱輸入量，所以選擇搭接接頭比對(duì)接接頭更有利。對(duì)于密封焊來說，襯板中采用塞焊縫焊接工藝主要是為了使筒體（基材）與254SMo奧氏體不銹鋼在塞孔焊中緊密貼合，是保證再生塔使用壽命非常重要的方法【5】。3. 254SMo奧氏體不銹鋼焊接方法的選擇考慮到現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況研究認(rèn)為，由于再生塔襯里使用1.5mm厚的254SMo奧氏體不銹鋼板，焊接方法宜采用手工鎢極氬弧焊（TIG焊）【4】，焊接時(shí)電弧區(qū)和熔化的不銹鋼板均在氬氣保護(hù)區(qū)內(nèi)，使之與空氣隔離，由于氬氣為惰性氣體，它不與金屬起化學(xué)反應(yīng)，也不熔解于金屬，可以避免焊縫金屬的氧化及合金元素焊損，焊接

9、過程簡(jiǎn)單易于控制。4. 焊接材料的選用查閱資料，254SMo奧氏體不銹鋼焊接時(shí)，焊接材料選擇與母材化學(xué)成分相對(duì)應(yīng)的且合金元素較高的低碳ERNiCrMo-3（美國標(biāo)準(zhǔn)）焊絲，規(guī)格1.62.5mm,其化學(xué)成分等見下表3所示。從表3可以看出，這種焊絲是鉬合金化的高鎳焊絲，由其熔敷的焊縫金屬在含氯化物的環(huán)境中具有很高的耐蝕性，正是由于這個(gè)特點(diǎn)，它可以達(dá)到理想的表面防護(hù)效果。通過焊接現(xiàn)場(chǎng)焊接證明，ERNiCrMo-3焊絲焊接性能很好，尤其表現(xiàn)在電弧的穩(wěn)定和脫渣容易等方面。表3 ERNiCrMo-3化學(xué)成分表品名 標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn) 主要化學(xué)成分 %Ni Cr Mo 其它 鎳鉻鉬 焊絲A5.14 ERNiCrMo

10、-3 SG-NiCr21Mo9Nb 58 21 9 Nb3.5 Fe 1.0 5. 焊接工藝參數(shù)表254SMo不銹鋼焊接工藝參數(shù)見表4【3】。表4 焊接工藝參數(shù)表焊縫形式焊絲直徑（mm）焊接電流（A）焊接電壓（V）焊接速度mm/min噴嘴直徑（mm）氬氣流量（L/min）搭接焊縫1.6506018192003001012塞焊縫2.060701819-10126. 焊接工藝及措施焊前將焊縫及兩側(cè)1015mm范圍內(nèi)的雜質(zhì)、污物等清除干凈并露出金屬光澤。由于襯里鋼板選用厚度為1.5mm，因此固定焊點(diǎn)可多一些，點(diǎn)固間距為100mm左右。先焊塞焊縫后焊搭接焊縫。塞焊縫焊接時(shí)，應(yīng)從每塊襯板的中心位置開始向

11、四周均勻間隔跳焊，以降低和分散應(yīng)力。搭接焊縫焊接時(shí)，在保證焊接質(zhì)量的情況下，選用較小電流、不擺動(dòng)或稍快的焊接速度降低熱輸入量，以減少變形量和降低應(yīng)力值。焊接工藝參數(shù)表4所示。為控制焊接應(yīng)力和變形，短焊縫（一般為400mm內(nèi)）可采取分段退焊（圖4所示）； 焊縫較長（4001500mm），可采取中分向兩端分段退焊（圖5所示）；長焊縫（1500mm以上）可采取中分向兩端分段、間斷退焊(圖6所示)。圖4 分段退焊 圖5 分段退焊圖6 中分向兩端分段、間斷退焊每一段焊完后，待溫度將至100以下時(shí)，再焊另一段。收弧時(shí)應(yīng)填滿弧坑?？刂坪缚p余高值不超過1.0mm，不允許咬邊，焊趾處應(yīng)與母材圓滑過渡。焊接過程中

12、，如有呈現(xiàn)過熱或氧化顏色的部位，應(yīng)打磨清除，待冷卻到室溫后再焊接。焊后緩慢冷卻，并在焊縫表面及兩側(cè)做酸洗鈍化處理。由于本次是采用薄板襯里，反面無法焊接，要求組對(duì)時(shí)背面一定要貼嚴(yán)，否則背面氧化嚴(yán)重，降低抗腐蝕能力。在254SMo不銹鋼與筒體進(jìn)行塞焊時(shí)，操作過程中應(yīng)確保254SMo鋼與筒體貼合緊密，為此需用皮榔頭或千斤頂，使用千斤頂時(shí)應(yīng)在254SMo板上墊一塊弧形墊板，用此方法可將254SMo與筒體壓實(shí)貼緊。7. 焊后檢驗(yàn)所有襯板安裝焊接完畢后，參照HG/T20678-2000襯里鋼殼設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收。經(jīng)檢查焊縫外觀均勻，表面均無氧化現(xiàn)象，襯板與整個(gè)筒體貼合都緊密，在內(nèi)襯和筒體之間打2.5kPa的氣壓，并保壓20-30min，然后在焊縫和塞焊孔上涂肥皂水，未發(fā)現(xiàn)滲漏情況。8. 結(jié)論通過分析了解254SMo奧氏體不銹鋼襯板的性能特點(diǎn)和焊接特性，針對(duì)襯板的使用環(huán)境要求，確定焊接方法，選擇合理的焊接材料，采取適當(dāng)?shù)暮附庸に嚭图夹g(shù)措施，保證了焊接質(zhì)量和要求。結(jié)合襯板現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)際情況，采用搭接接頭和塞焊縫形式，提高了安裝和焊接質(zhì)量，驗(yàn)收結(jié)果滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)一年多的生產(chǎn)使用情況，襯板焊接接頭無明