淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求市公開課一等獎省賽課獲獎課件

淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求中國石化集團第五建設企業(yè)曾永德淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第1頁內容摘要伴隨石油、化工行業(yè)不停發(fā)展，石油化工設備越來越大型化，造價也越來越高。鉻鉬鋼及鉻鉬復合鋼材料含有合金元素含量少、價格廉價，同時還含有良好工藝性能和物理性能等優(yōu)勢，近年來被廣泛用于石油、化工等行業(yè)。因為運輸條件限制，許多大型壓力容器組焊工作必須到施工現場完成。大型壓力容器現場組焊質量控制重點和難點就是復合鋼板現場焊接工作。本文經過對焦炭塔施工實踐經驗梳理，總結了復合鋼板焊接技術關鍵點。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第2頁鉻鉬鋼及鉻鉬復合鋼材料特征1.含有良好抗氧化和熱強性能；2.含有比很好抗硫腐蝕和抗氫腐蝕性能；3.含有良好工藝性能和物理性能；4.這類材料合金元素含量少、價格廉價；淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第3頁焦炭塔技術參數及現場情況介紹主體材質：SA387Gr11CL1鋼和SA387Gr11CL1+06Gr13復合鋼；規(guī)格：φ9400×42.659×(26+3)/24/32/34/36/38/40/42/46；全容積：約2302m3；凈重：約326.811t。焦炭塔半成品由某壓力容器制造單位負責下料、壓制成型、坡口加工并散片到貨；我企業(yè)負責現場組焊工作。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第4頁1.焊前施工準備 ①圖紙審查和施工作業(yè)文件準備； ②焊工資格確認； ③施工機械和工、卡具準備； ④組裝平臺搭設； ⑤焊接材料和焦炭塔組焊半成品驗收。 淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第5頁2.坡口加工 ①焦炭塔全部球形瓣片和筒體板片坡口（如圖一和圖二所表示）均在某壓力容器制造廠內采取機械加工方法制備；坡口應符合圖樣要求，坡口表面必須平滑； ②施工現場需要加工或整修焦炭塔半成品坡口時應采取等離子切割機和氧-乙炔焰切割等熱加工方法進行。應使用磨光機將切割表面處凹凸不平部分、氧化層和過熱層去除并打磨平整、光潔。 ③采取等離子切割機和氧-乙炔焰等熱加工方法切割鉻鉬鋼焊接坡口時，應按工藝要求采取預熱和緩冷辦法，以防止發(fā)生裂紋和切割面硬化。 ④加工成形坡口表面不得存在裂紋、分層、夾渣等缺點；淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第6頁圖一：SA387Gr11CL1鋼板坡口示意簡圖淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第7頁圖二：SA387Gr11CL1+06Gr13復合鋼板坡口示意簡圖淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第8頁3.組對和定位焊組對關鍵點 ①對接焊縫組對前應徹底去除坡口內外各20mm范圍油污、鐵銹、砂土、水跡、氧化皮及其它對焊接有害物質。坡口邊緣100mm范圍內（復合鋼板從基層側）進行100%超聲檢測，以無裂紋類缺點為合格；坡口表面不得有分層、毛刺等缺點。 ②復合鋼板對接接頭對口錯邊量不得大于復層厚度50%，且小于1mm；非復合板對接接頭對口錯邊量應符合相關要求。 ③對口間隙：環(huán)焊縫為2～３mm，縱焊縫為4～5mm。 ④當焊縫兩側板厚度不一致時，應確保內壁平齊，外部光滑過分。

⑤組對時應使用工卡具。

工、卡具應焊接在基層一側，禁止在復層上焊接工、卡具；組對工卡具與設備焊接應與正式焊接工藝相同。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第9頁

定位焊關鍵點 ①定位焊焊接工藝、焊接材料及其對焊工要求與正式焊接相同。 ②正式焊接要求預熱時，則定位焊縫也應按相同要求預熱，且取預熱溫度上限。預熱范圍為從焊縫中心向兩側各大于3倍壁厚，且大于50mm。 ③定位焊焊縫尺寸應符合焊接工藝要求。定位焊縫應均勻分布且應有足夠強度，引弧和熄弧點應在坡口內。 ④定位焊縫應確保焊透、熔合良好、無焊接缺點，發(fā)覺裂紋等焊接缺點時應及時去除。為了確保底層焊道成形良好，降低應力集中，應將定位焊縫兩端磨成緩坡狀。 ⑤定位焊和正式焊接之間時間間隔不宜過長，正式焊接時，起焊點應在兩定位焊縫之間。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第10頁4.焊接工藝

焊材選取復合鋼板焊接時，基層和復合層通常采取原單一材料焊接時所選取焊接材料（焊條、焊絲、焊劑）；過渡層焊接材料選取普通要由焊接工藝試驗來決定。依據焦炭塔設計圖紙要求,按照JB4708-《鋼制壓力容器焊接工藝評定》要求進行焊接工藝評定工作,完成焊接工藝評定匯報；編制用于現場作業(yè)焊接工藝規(guī)程，確定選取焊接材料。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第11頁焊接操作普通要求鉻鉬鋼屬高強度耐熱鋼，焊接時易產生裂紋，含有淬硬傾向，所以焊接時要作好焊前預熱、層間溫度控制以及后熱處理。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第12頁焊前預熱 ①鉻鉬鋼母材預熱溫度應依據焊接工藝評定確定，普通采取電加熱或火焰加熱法；預熱應在坡口兩側均勻進行，預防局部過熱。 ②加熱帶應布置在焊縫區(qū)域，加熱區(qū)域要用保溫棉進行保溫，保溫棉厚度普通應到達40mm～60mm。 ③異種鋼焊接時，預熱應按淬硬傾向較大一側材料要求進行。

④預熱溫度：控制在160～200℃之內；應使用測溫筆或紅外線測溫儀在距焊縫中心50mm～100mm范圍內，隨機測量，測點不應少于3點。預熱范圍：坡口兩邊均大于3倍壁厚，且大于150mm區(qū)域。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第13頁施焊要求 ①焦炭塔組對焊接次序：先焊接縱向焊縫，后焊接環(huán)環(huán)向焊縫；先焊接大坡口側，后焊接小坡口側。 ②縱向焊縫焊接時應將端部過渡層及復合層各留30~50mm不焊，待環(huán)向焊縫基層焊接完成后再將所留縱向焊縫兩端焊接成形。 ③焊接區(qū)域到達預熱溫度后即可拆除保溫棉進行焊接作業(yè)。施焊時，層間溫度應保持在200～250℃之間。 ④禁止在坡口之外母材表面引弧和試驗電流，并應預防電弧擦傷母材。焊接施工中應注意起弧和收弧質量，焊縫末端弧坑應填滿。 ⑤對接接頭打底焊接完成后，應進行后面清根；經100%磁粉檢測合格后，方可繼續(xù)施焊。對接接頭焊縫寬度以每邊蓋過坡口2mm為宜，焊縫余高應打磨至與母材齊平并光滑過渡，不得低于母材。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第14頁 ⑥多層多道焊每層焊完后應馬上對層間進行清理，并進行外觀檢驗，若發(fā)覺缺點，去除后方可進行下一層焊接。多層多道焊層間接頭應錯開50mm以上。 ⑦每條焊縫應一次連續(xù)焊接完成。在焊接過程中，因為某種原因必須中止焊接工作時，應保持焊縫坡口及兩側各150mm范圍區(qū)域處于預熱溫度（160～200℃）范圍內，直至焊接工作重新開始；不然，在暫停焊接工作時應馬上進行后熱處理（指消氫處理）并采取緩冷辦法，后熱處理溫度應控制在250～350℃范圍內。 ⑧焊接SA387Gr11CL1+06Gr13復合鋼板時，應先焊接基層后焊接復合層?；鶎雍缚p表面經打磨并100%磁粉檢測合格后，方可進行過渡層堆焊焊接。過渡層厚度應控制在0～1mm之間，表面應平滑經100%磁粉檢測合格后方可進行復層焊接。

⑨工卡具拆除時不應損傷母材，拆除后應將殘留焊疤打磨光滑；打磨后母材厚度不得小于其允許最小設計值，不然應按正式焊接工藝進行堆焊并打磨平滑；打磨后母材表面應經100%磁粉檢測合格。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第15頁焦炭塔縱向焊縫焊接工藝 ①坡口形式如圖一和圖二所表示； ②坡口尺寸允許偏差符合工藝要求； ③焊接方法：現場組焊采取雙面焊接，每條縱焊縫采取2人同時分段焊接，即1名焊工從下面向中部焊接，另1名焊工同時從中部向上部焊接，焊接速度要保持一致； ④焊接次序如圖三所表示；⑤焊接工藝參數符合焊接工藝規(guī)程。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第16頁圖三：焦炭塔縱向焊縫焊接次序示意圖淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第17頁焦炭塔環(huán)向焊縫焊接工藝 ①坡口形式如圖一和圖二所表示；②坡口尺寸允許偏差符合工藝要求；③焊接方法：現場組焊采取雙面焊接，由10名焊工采取焊條電弧焊沿環(huán)向位置逆時針均勻同向施焊，焊接速度要保持基本一致；焊工分布如圖四所表示，其中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J 代表10名焊工。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第18頁圖四：焦炭塔環(huán)縫焊接時焊工布置示意圖淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第19頁

④焊接次序如圖五所表示；⑤焊接工藝參數符合焊接工藝規(guī)程。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第20頁圖五：焦炭塔環(huán)向焊縫焊接次序示意圖淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第21頁焦炭塔上封頭焊接工藝 焦炭塔上封頭由17塊球片和3塊極蓋板組成，封頭采取極蓋板與球形瓣片組焊結構。焊接時應依據現場實際情況選擇焊工數量，先焊接17片球形瓣片縱向焊縫，再焊接其環(huán)向焊縫；組焊成整體后，再組焊極蓋板。焦炭塔上封頭焊接次序如圖六所表示。

焦炭塔上封頭焊接工藝依據實際情況分別選取前述環(huán)向或縱向焊縫焊接工藝。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第22頁圖六焦炭塔上封頭焊接次序示意圖淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第23頁焦炭塔錐段焊接工藝 焦炭塔錐段焊接工藝與焦炭塔上封頭焊接工藝基本相同。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第24頁5.焊縫檢驗外觀檢驗全部焊接接頭表面應圓滑過渡，不允許存在咬肉、裂紋、氣孔、弧坑、夾渣等缺點；焊接接頭上熔渣和兩側飛濺物必須打磨和清理潔凈。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第25頁無損檢測

①從事無損檢測人員和機構必須持有國家質量技術監(jiān)督檢驗部門頒發(fā)，并在使用期內資格證書。 ②無損檢測工作必須嚴格按照設計圖紙要求進行。 ③為確保焊接質量，現場組焊單位應依據需要，可對全部焊縫坡口、清根處、焊接接頭內外表面等安排進行一次或屢次磁粉檢測。 ④全部鉻鉬鋼焦炭塔對接接頭無損檢測工作應在焊接結束最少36小時后進行。射線檢測Ⅱ級合格，超聲波檢測和磁粉檢測Ⅰ級合格。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第26頁焊縫返修 ①經檢測不合格焊接接頭表面缺點，可用磨光機打磨去除，其剩下壁厚不得小于設計最小尺寸。打磨部位應與周圍金屬平緩過渡，打磨后須經磁粉檢測合格。 ②經檢測不合格焊接接頭內部缺點，允許鏟掉補焊。采取碳弧氣刨方法去除缺點時，應將刨槽氧化層用磨光機打磨潔凈，磨槽修整成適合補焊形狀（最少50mm長），并經著色檢驗確認缺點已被去除后方可補焊。焊接缺點返修應采取與正式焊接相同焊接工藝及辦法，應取要求預熱溫度上限值進行預熱，預熱范圍也應適當擴大。 ③焊縫返修應在熱處理前進行。不然，返修部位須重新進行熱處理。 ④內部缺點返修部位須按設計要求重新進行無損檢測。

⑤焊縫同一部位返修次數不得超出二次。不然應經壓力容器現場組焊單位技術責任人同意，焊縫返修部位，返修次數、檢驗結果及超次返修同意手續(xù)等均應記入產品質量證實文件中。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第27頁7.質量驗收 焦炭塔現場焊接工作完成后，應按設計要求進行整體熱處理、經硬度檢測和PMI（指合金元素檢測）復核合格，最終進行整體水壓試驗。焦炭塔水壓試驗時，施工單位、監(jiān)理、業(yè)主和監(jiān)督檢驗機構代表等均應到場見證，試驗合格后各方代表應在施工單位準備好強度試驗匯報上簽字確認。淺談鉻鉬鋼及其復合鋼板焦炭塔現場組焊施工技術要求第28頁 參考文件1.《特種設備安全監(jiān)察條例》

中華人民共和國國務院令第549號2.《固定式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》

TSGR0004-3.《鋼制壓力容器焊接工藝評定》