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分享压力容器复合钢板的焊接要领

更新时间:2019-08-27 14:17:47 星期二
摘要:

随著石油、化工等工业的发展,压力容器广泛应用在各工业部门,其工作温度范围愈来愈宽,容量急速增大,有些也要求耐介 […]

随著石油、化工等工业的发展,压力容器广泛应用在各工业部门,其工作温度范围愈来愈宽,容量急速增大,有些也要求耐介质腐蚀。

压力容器重要为圆柱形,亦有球形或是其他形状。依据结构形式,可分为多层式压力容器、绕板式压力容器、型槽绕带式压力容器、热套式压力容器、锻焊式压力容器与厚板卷焊式压力容器等。

大多数压力容器改由钢制成,亦有的用铝、钛等有色金属与玻璃钢、预应力混凝土等非金属材料制成。压力容器所用的全部金属材料要具有优良的性能,包括材料的力学性能、耐腐蚀性、耐高温性与制作工艺等。

 

压力容器于使用中如发生爆炸,会造成灾难性事故。因此,焊接工作者应具备专业的焊接技能,保证完成的焊接产品的上下质量。

复合钢板是改由不锈钢、镍基合金、铜基合金或是钛板作为复层,珠光体钢作为基层,以此爆炸焊、复合轧制、堆焊等方法制成的双金属板材。复合钢板的基层应满足接头强度与刚度的要求,复层应满足耐蚀等要求。借以保证复合钢板绝不失原有的综合性能,对于基层与复层必需依次进行焊接。

基层与复层交界处的焊接属异种钢焊接,其焊接性重要取决于基层与复层的物理性能、化学成分、接头形式、填充金属成分。目前应用比较多的是奥氏体不锈钢作为复层、珠光体作为基层的复合钢板,次之是铁素体钢作为复层、珠光体作为基层的复合钢板。

 

一、焊接要点

1、焊接方法

于焊接复合钢板时,一般采用焊条电弧焊、埋弧焊、钨极氩弧焊、CO2气体保护焊及等离子弧焊等焊接方法。目前常用钨极氩弧焊或是焊条电弧焊焊接复层,使用埋弧焊或是焊条电弧焊焊接基层。

2、坡口形式

对于接接头坡口形式可采用V形、X形、V和U联合形坡口。亦可以于接头正面一小段间隔之内进行机械加工,去掉复层金属,以此确保焊接基层焊道时绝不使基层焊肉焊到复层之上。一般尽量采用X形坡口双面焊,先行焊基层,再次焊过渡层,最终焊复层,以此保证焊接接头具有比较好的耐腐蚀性。

除此之外,也应考虑过渡层的焊接特点,尽量减少复层侧的焊接工作量。不论复层位于外侧或是内侧,皆先行焊接基层。复层位于外侧时,于焊复层之前应自外侧对于基层焊根进行清根。复层位于内侧时,应对于基层最终焊道进行修磨光。焊复层时,先行焊过渡层,再次焊复层。

3、填充金属选择

于大多数情况之下,选用合适的下方填充金属作为钢的过渡层,进而控制复层金属终极焊道的含铁量,避免复层与基层处焊道产生脆化、裂纹等,保证复层焊道的耐蚀、耐磨等特殊性能。

4、焊接顺序以及焊材选用

① 一般先行焊基层,第一道基层(碳钢、低合金钢)焊缝绝不应熔透到复层金属,以此防焊缝金属发生脆化或是产生裂纹。

② 焊(堆焊)复层侧时,必需考虑稀释的影响。因此于焊接复合板的复层时,应选择合适的填充金属先堆焊一层或是多层过渡层,接着再次焊复层。过渡层的填充金属必需能容许基层钢的稀释。

③ 根部可用碳弧气刨、铲削或是磨削法进行清根。于堆焊过渡层前,必需清除焊根坡口之中的任何残余物。

④ 要焊后热处理以此消除焊接残余应力,选择热处理温度时应考虑:基层与复层的热处理规范的差异;对于复层耐蚀性的影响;基层与复层界面的元素扩散是否会产生脆性相互,导致钢板性能恶化;因为基层与复层的物理性能差异,导致复层产生应力腐蚀开裂等。

5、焊后热处理

消除应力热处理可于焊完基层之后进行,接着焊过渡层,再次焊复层。热处理温度取下限,延长保温时间。

 

二、焊接难点以及解决方案

1、焊接基层时,因为板厚比较大,焊接接头承受有比较大的拘束应力;于焊接热循环的作用之下,热影响区易产生马氏体淬硬组织,使焊接接头硬度与脆性增加,韧性与塑性显著降低。这些因素均会导致焊接裂纹的产生。

借以有效预防焊接裂纹的产生,可采取的措施有:选使用低氢型焊条;焊条使用后按照要求进行烘干;仔细清理坡口表面水、油、锈等杂质,选择合理的焊接工艺参数,如焊前预热、焊后缓冷、采取多层多道焊、控制层间温度等;选择合适的施焊顺序,以此减小焊接应力等。

2、于使用不锈钢焊条(A002)焊接复层时,易熔化基层,使焊缝金属成分稀释,进而降低焊缝金属的塑性以及耐蚀性,熔合区的脆性明显增加。所以,焊接复层时,某种要控制焊接线能量,采用多层多道焊,以此减小焊接熔深。

3、于使用奥氏体钢焊条(A302)焊接过渡层时,焊缝易产生热裂纹。除此之外,过渡区会发生碳的迁移过程:即碳改由低铬的基层往高铬的不锈钢熔敷金属转移,所以,基层与复层的交界处形成高硬度的增碳层与低硬度的脱碳层,引起熔合区的脆化(或是软化),持久强度降低,易产生疲劳裂纹。宜采用小直径焊条,迅速多道焊,必要时可采用浇冷水的方法以此加速冷却,阻止脱碳层的形成,使焊接接头具有高的强度与韧性。

复合钢板容器组对于安装的关键是焊接问题,因而焊接工作的关键是过渡层的焊接,所以,掌握超过复合钢板的焊接要点较有必要。