鎳鋼復(fù)合板焊接工法

N6/Q235A/鋼復(fù)合板焊接工法〔YJGF113—2023〕中國(guó)化學(xué)工程第六建設(shè)公司簡(jiǎn) 逖 王廣繼前 言2023320萬噸/年離子膜燒堿裝置的施工任務(wù)。該裝置由成都八院設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，承受日本旭化成電解專利技術(shù)。其電解工序中堿液中間罐(位號(hào)為：V－2200，規(guī)格：φ6600×10000，容積：322ｍ3，重約40000kg，底、壁、頂板厚度分別為δ＝3＋12、3＋10、3＋8，常壓錐頂罐)/鋼復(fù)合板N6/Q235鋼復(fù)合板〔N6/Q235A〕具有本錢低，耐腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，在石油、化工方面有著廣闊的應(yīng)用前景。由于鎳與鋼具有不同的焊接特性和不同的物理化學(xué)性能/鋼復(fù)合板在焊/能得到全面的推廣與應(yīng)用。在齊魯20萬噸/年離子膜燒堿裝置V-2200經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，成功開發(fā)出鎳/鋼復(fù)合板焊接技術(shù)，解決了鎳/鋼復(fù)合板的焊接難關(guān)。經(jīng)過化工施工技術(shù)鑒定委員會(huì)鑒定認(rèn)定：技術(shù)先進(jìn)，屬全國(guó)同行業(yè)先進(jìn)水平；工藝合理，設(shè)備簡(jiǎn)潔，操作便利；焊縫質(zhì)量?jī)?yōu)良，提高了工效。本工法被授予公司20232023－2023〔部級(jí)2023－2023年度土木建筑國(guó)家級(jí)工法。一、鎳及鎳/鋼復(fù)合板的物理化學(xué)性能及焊接特性鎳是在某些介質(zhì)中耐蝕性格外好的金屬材料，例如：鎳抗堿類的腐蝕性格外強(qiáng)，對(duì)酸性和堿性的有機(jī)化合物的抗腐蝕性也格外強(qiáng)，但對(duì)亞硫酸、鹽酸特別是硝酸的抗腐蝕性能較差。鎳具有高的熔點(diǎn)〔1455℃焊接性能。/鋼復(fù)合板N6/Q235，其基層為Q235，復(fù)層為六號(hào)鎳N6，純度99.5%1：表1 鎳/鋼復(fù)合板〔N6/Q235A〕化學(xué)成分表化學(xué)成分化學(xué)成分CｕSｉ MｎC MｇSPFｅPｂBｉ、SｎA(yù)ｓSｂ、CｄZｎ含量〔%〕0.0020.01 <0.0020.050.017<0.0050.0010.0050.002 <0.002 <0.002 <0.002 <0.002—熱膨脹系數(shù)差異大，因此焊后易產(chǎn)生熱裂紋。同時(shí)兩者具有較強(qiáng)的熔合性，焊接時(shí)，假設(shè)基層的碳過渡到復(fù)層中，會(huì)降低復(fù)層的耐蝕性。因此，如何保證焊后不產(chǎn)生熱裂紋，同時(shí)確保復(fù)層的耐蝕性成為鎳/鋼復(fù)合板焊接的關(guān)鍵。二、適用范圍20萬噸/年離子膜燒堿裝置堿液中間槽罐制作為根底編制的，對(duì)于鎳/鋼復(fù)合板〔材質(zhì)為N6/Q235A.B，壁厚在：復(fù)合層δ≥3mm，基層δ=5-24mm之間〕的對(duì)接焊縫和角焊焊縫同樣適用。三、工藝原理鎳/者具有無限熔合性；同時(shí)，鎳與鋼具有不同的物理化學(xué)性能——熱膨脹系數(shù)差異大，為防止焊后產(chǎn)生熱裂紋，降低復(fù)層耐蝕性，復(fù)層焊接選用熱源集中、溫度高、熱影響區(qū)窄的手工鎢極氬弧焊，選擇相匹配的焊絲，氬氣選用純度不小99.99%，基層焊接選擇焊條電弧焊，選用與Q235A相應(yīng)的焊接材料，焊接接頭的抗拉強(qiáng)度應(yīng)不低于基層母材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度的下限值。焊機(jī)選用性能穩(wěn)定的直流焊機(jī)，正極接法。手工鎢極氬弧焊是通過焊嘴噴出的氬氣將焊件處的空氣排解掉，在氬氣的保護(hù)下，利用焊嘴上鎢極與工件之依據(jù)焊件尺寸，選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に嚕瑥亩@得滿足的焊接質(zhì)量。四、焊接工藝和操作要點(diǎn)〔一1原材料驗(yàn)收原材料驗(yàn)收焊接材料驗(yàn)收復(fù)層PT探傷下料焊絲外表處理焊縫外觀檢驗(yàn)復(fù)層焊接坡口加工焊接工藝評(píng)定過渡層焊接外表處理焊工培訓(xùn)、考核RT探傷合格組對(duì)基層焊接焊縫外觀檢驗(yàn)圖1 焊接工藝流程圖〔二、焊接施工要求1、焊接材料的選用齊魯20/鋼復(fù)合板板材為N48K4H，規(guī)格為φ2.0mm，各種化學(xué)性能及技術(shù)指標(biāo)與國(guó)內(nèi)N6Q235A時(shí)選用E4303φ3.2-4.0mm，選用純度不低于99.99%的氬氣保護(hù)，鎢極選用鈰鎢，規(guī)格為φ2.0-3.0mm。2、焊接工藝評(píng)定及焊工考試施工前因國(guó)家行業(yè)尚無鎳/JB4708-2023中有關(guān)規(guī)定進(jìn)展焊接工藝評(píng)定，并依據(jù)評(píng)定結(jié)果編制焊接工藝說明書，指導(dǎo)焊工培訓(xùn)，焊工培訓(xùn)考試按國(guó)家質(zhì)監(jiān)總局頒發(fā)的《鍋爐壓力容器、壓力管道焊工考試與治理規(guī)章》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)展，考試合格前方可上崗施焊。3、焊接工藝、由于鎳和鋼可無限固熔，同時(shí)考慮到兩者物理性能的差異，從減小基層熔入復(fù)層熔合比方面考慮，先焊基層，再焊過渡層，最終焊接復(fù)層，這其材質(zhì)變脆，避開焊后產(chǎn)生裂紋。焊接基層時(shí)，應(yīng)盡量避開在復(fù)層上引弧，以避開基層金屬在復(fù)層上的沉積。/〔過渡層〕的焊接。焊過渡層時(shí)，為削減基層的碳鋼金屬熔入復(fù)層中，從而使焊縫金屬的耐腐蝕性能降低，承受熱源集中、溫度高、熱影響區(qū)窄的氬弧焊。在焊縫中靠近基層處用鎳含量較高的焊絲焊接過渡層，這樣有利于削減過渡層的熔合比，以保證復(fù)層耐蝕性。在焊接過渡層時(shí)宜選用較小的焊接線能量，以防止基層金屬過多熔入過渡層中。、焊接復(fù)層時(shí)為避開傷及過渡層，防止過渡層金屬熔入復(fù)層，應(yīng)承受線能量小的氬弧焊，嚴(yán)格掌握層間溫度。、焊接操作過程中，應(yīng)留意保持焊槍、焊絲和焊件待焊部位三者的空間位置。焊絲與焊件之間的夾角一般為10°-20°，焊槍略向前傾斜與工件夾角為70°-80°，使氬氣更多地保護(hù)熔池前受熱的區(qū)域，焊炬移動(dòng)要均勻，采用直線運(yùn)動(dòng)，不做橫向運(yùn)動(dòng)。、當(dāng)開“V”型坡口時(shí)，依據(jù)工作需要開正、反“V”型坡口。正“V”型坡口應(yīng)由基層開頭焊接，反坡口一般是焊接底板時(shí)承受〔焊接挨次見2〕60°±5°

基層

°±5°3 3 32 215.144 45 5 55 2

5 46基層 墊板正V型坡口

70°

反V型坡口1、打底〔SMAW〕2、填充(SMAW)3、蓋面(SMAW) 4、過渡層焊接(GTAW)5復(fù)合層蓋面(GTAW)

1、打底〔SMAW〕2、填充(SMAW)3、蓋面(SMAW) 4、過渡層焊接(GTAW)5、6、復(fù)合層蓋面(GTAW)〔圖二〕圖2 鎳復(fù)合板焊接挨次圖、基層焊接完畢后，清理根部焊渣，用砂輪機(jī)打磨干凈，再焊接過渡層和復(fù)合層。罐底承受帶墊板的對(duì)接接頭，對(duì)接焊縫應(yīng)完全焊透，外表平坦，墊板應(yīng)與1mm，罐底對(duì)接接頭間隙應(yīng)為2±2mm。、要確保焊縫熔合良好，選擇相匹配的焊接工藝參數(shù)至關(guān)重要。詳2：表2 焊接工藝參數(shù)表焊焊道層焊方接法直徑電流電壓焊接速度(cm/min)氬氣流量(L/min)打底SMAW牌號(hào)J422(mm)Φ3.2極性正接(A)60-150(V)22-264--13填充SMAWJ422Φ3.2-4正接80-22022-264--15蓋面SMAWJ422Φ3.2-4正接80-22022-264--15GTAWN48K4HΦ2.0正接60-1408-154--1210-20GTAWN48K4HΦ2-2.5正接60-1408-154--1510-20填充材料焊接電流填充材料焊接電流電弧焊接蓋面、坡口型式及尺寸應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定選用，當(dāng)設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)，原則上應(yīng)選用確保焊接質(zhì)量、填充金屬量少、熔合比小、便于操作的坡口型式。、鎳/鋼復(fù)合板的切割及坡口加工宜承受機(jī)械加工，切割面應(yīng)光滑。如承受等離子切割，切割后，應(yīng)用機(jī)械方法去除端面及熱影響區(qū)的缺陷或裂紋，嚴(yán)禁將切割的熔渣落在復(fù)層上，承受等離子切割時(shí)，復(fù)層應(yīng)朝上。、加工完的坡口應(yīng)進(jìn)展外觀及著色檢查，不得有裂紋和分層，否則應(yīng)進(jìn)展修補(bǔ)。5、組對(duì)與定位焊接、坡口及兩側(cè)各20mm之內(nèi)外外表應(yīng)分別用不銹鋼絲刷和鋼絲輪清理外表雜物、油污等。、組對(duì)時(shí)應(yīng)以復(fù)合層為基準(zhǔn)，以防錯(cuò)邊量過大影響焊接質(zhì)量，錯(cuò)邊量應(yīng)掌握在±1mm5/100mm。、在裝配過程中，嚴(yán)禁在復(fù)層外表引弧和焊接工卡具，如確實(shí)需要，應(yīng)在基層鋼板一側(cè)，并承受與基層鋼一樣材料的卡具，選用一樣牌號(hào)的焊條。撤除關(guān)心板時(shí)，應(yīng)防止損傷基層金屬，焊接修補(bǔ)處應(yīng)打磨光滑。、設(shè)備上安設(shè)人孔和接收時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)牌號(hào)的焊材進(jìn)展施焊，使4mm的堆焊層。6、焊接施工環(huán)境條件、焊接前應(yīng)依據(jù)焊接工藝評(píng)定編制焊接工藝指導(dǎo)書及技術(shù)措施。、焊接環(huán)境應(yīng)符合以下要求：a0℃。b、焊條電弧焊時(shí)，風(fēng)速應(yīng)小于5m/s；鎢極氬弧焊時(shí)，風(fēng)速應(yīng)小于2m/s。c80％。d、焊接場(chǎng)所應(yīng)有防風(fēng)、雨、雪措施。e、焊接設(shè)備應(yīng)處于完好狀態(tài)，焊工使用的小型工機(jī)具、勞保防護(hù)服應(yīng)配備齊全。五、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量掌握措施〔一、質(zhì)量措施1、焊縫外表應(yīng)成形美觀，不允許存在外表裂紋、未熔合、過燒、飛濺性熔渣及外表氣孔等缺陷。焊縫加強(qiáng)度、咬邊、錯(cuò)邊量應(yīng)掌握在設(shè)計(jì)規(guī)定所允許的范圍內(nèi)。2、射線探傷在外觀質(zhì)量合格后進(jìn)展，并符合JB4730-94的規(guī)定。3、底片評(píng)定按JB4730-94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展評(píng)定。4470Mpa,冷彎角度為180°?！捕⒓夹g(shù)措施1、嚴(yán)格按《鍋爐壓力容器、壓力管道焊工考試與治理規(guī)章》的有關(guān)規(guī)定藝掌握/藝掌握2、焊前技術(shù)員應(yīng)按工藝指導(dǎo)書的要求對(duì)焊工進(jìn)展技術(shù)交底。3、嚴(yán)格依據(jù)焊接施工的各項(xiàng)技術(shù)要求進(jìn)展施工。4、焊工施焊前應(yīng)對(duì)焊件、焊絲外表進(jìn)展清理，保證焊口組對(duì)質(zhì)量。5、準(zhǔn)時(shí)反響焊縫質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定結(jié)果，技術(shù)員應(yīng)針對(duì)焊縫中所消滅的缺陷認(rèn)真查找緣由，提出預(yù)防措施。6、焊機(jī)性能應(yīng)能滿足施工工藝要求?！踩?、治理措施1、各工序工作分工明確，落實(shí)到人。2、合理安排施工進(jìn)度和焊接工作量，嚴(yán)格掌握焊接質(zhì)量，協(xié)調(diào)好焊縫檢驗(yàn)與施工進(jìn)度之間的關(guān)系。3、焊工應(yīng)對(duì)焊機(jī)定期進(jìn)展保養(yǎng)，確保焊機(jī)處于完好狀態(tài)。4、嚴(yán)格掌握環(huán)境溫度條件，當(dāng)環(huán)境條件不能滿足焊接環(huán)境要求時(shí)，應(yīng)實(shí)行肯定的防范措施?！菜?質(zhì)量保證體系質(zhì)量保證體系焊接工藝評(píng)定格審查施焊環(huán)境掌握自檢與專檢試驗(yàn)計(jì)量器具校準(zhǔn)射線探傷圖3 質(zhì)量掌握流圖六、勞動(dòng)力組織及安全措施〔一31焊工61人組對(duì)點(diǎn)焊2鉚工61人下料3起重工24技術(shù)員1負(fù)責(zé)焊接工程技術(shù)序號(hào)工種人數(shù)序號(hào)工種人數(shù)(人)備注5質(zhì)量檢查員1678安全員材料員電 工依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)焊接工作全面檢查監(jiān)視對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全、文明施工進(jìn)展監(jiān)視合 計(jì)111191、焊接施工現(xiàn)場(chǎng)必需具備防風(fēng)、雨、雪等設(shè)施。2、焊工上崗施焊應(yīng)穿戴勞動(dòng)保護(hù)用品，防止紫外線灼傷、燙傷和觸電事故發(fā)生。,要設(shè)立單獨(dú)開關(guān),拉合閘刀時(shí)要戴好絕緣手套，臉部側(cè)向操作。4、施焊現(xiàn)場(chǎng)不得有易燃、易爆物品。5、每次施焊工作完畢后，應(yīng)切斷焊機(jī)電源，并檢查操作地點(diǎn)，確認(rèn)無火災(zāi)隱患前方可離開現(xiàn)場(chǎng)。七、主要工機(jī)具、材料見下表4序號(hào)序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量備注1逆變電焊機(jī)ZX7-400STG6臺(tái)電流衰減裝置2空氣等離子切割機(jī)LGK-1001臺(tái)3空氣壓縮機(jī)3m3/min，0.8Mpa1臺(tái)4角向磨光機(jī)φ125〔P型〕4臺(tái)型磨料制成5角向磨光機(jī)φ100〔P型〕4臺(tái)6不銹鋼鋼絲刷20把7鎳焊絲N48K4H25㎏8氬氣純度≥99.99%30瓶9卷板機(jī)16*20231套八、效益分析20