CN103182583A - 不锈钢薄壁容器的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种不锈钢薄壁容器的焊接方法，其包含采取防变形措施，用顶丝顶紧不锈钢衬图于容器内壁，在焊接工艺实施的焊接外焊缝，待焊缝及热影响区温度降至室温，松开顶丝，取下碳钢环形板和不锈钢衬图。焊接生产过程中采用小电流、短弧、快速、多层、多道焊，控制层间温度，消除了焊缝束腰变形问题，经试验各项性能指标均满足国家标准。

Description

不锈钢薄壁容器的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种石化领域中的压力容器的焊接方法，特别是涉及一种薄壁不锈钢压力容器的焊接方法。

背景技术

0Cr18Ni9不锈钢材料常用于化工行业介质腐蚀性较高，设计温度大于500℃或-100℃的耐高温或低温用钢，在苛刻的工况下具有良好的性能。我公司生产的酸性水汽提塔容器主体材料0Cr18Ni9，筒体直径φ1000mm，壁厚δ＝6mm，0Cr18Ni9常温下化学成分见表1和力学性能见表2。

表1 0Cr18Ni9不锈钢材料的化学成分和力学性能表

表2 0Cr18Ni9不锈钢材料的力学性能表

从表1中看出，0Cr18Ni9不锈钢具有低碳高合金的化学组成，有很强的耐腐蚀性能，同时又有强度高，塑性和韧性好的特点，因其塑性、韧性好焊接中不易产生裂纹，但是0Cr18Ni9不锈钢热导性较碳钢差，高温下线膨胀系数大等特性，在焊接中易产生热变形。

从图1可见，薄壁不锈钢容器在筒节组焊时最常见的问题是焊接热变形造成的束腰，即焊缝两侧受热金属材料收缩造成焊缝及焊缝两侧筒体直径变小的现象，极大影响了不锈钢容器外形尺寸的要求。我公司生产的石化产品中经常遇到一些薄壁不锈钢压力容器，焊接热变形使筒体棱角度严重超标，筒体的直焊缝形成棱角度，通过二次找圆可以得到纠正，筒体环焊缝的束腰变形却无法通过施加外力的方法得到有效纠正，焊前采用一些其他方法减小其变形量，但是收效甚微，此问题曾一时严重困扰了我公司薄壁容器的焊接工作。

由此可见，上述现有的压力容器的焊接方法在加工方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般加工方法又没有适切的加工方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的不锈钢薄壁容器的焊接方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的压力容器的焊接方法存在的缺陷，而提供一种新的不锈钢薄壁容器的焊接方法，所要解决的技术问题是在提供一种采用小电流、短弧、快速、多层、多道焊，控制层间温度的焊接工艺，消除了焊缝束腰变形问题，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的其包含采取防变形措施，用顶丝顶紧不锈钢衬图于容器内壁，在焊接工艺实施的焊接外焊缝，待焊缝及热影响区温度降至室温，松开顶丝，取下碳钢环形板和不锈钢衬图。焊接生产过程中采用小电流、短弧、快速、多层、多道焊，控制层间温度，即能收到良好效果。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种在石化设备制造生产实践中，常常遇到各种各样焊接变形、焊接裂纹等焊接问题，从材料(包括母材、焊材)的性能入手认真分析，反复实践，选择合适的焊接工艺，辅以适当的工装就能取得符合设备设计要求的合格产品。

借由上述技术方案，本发明不锈钢薄壁容器的焊接方法至少具有下列优点及有益效果：由于不锈钢高温下线膨胀系数较大，易变形，导热性也比碳钢差的特性，采用大电流，高焊速虽然可以提高生产效率，但是大电流导致焊缝热输入高，收缩大，还将造成焊缝组织晶粒粗大，影响其焊缝的力学性能，故焊接0Cr18Ni9不锈钢焊条的电流选择要比同规格的碳钢焊条小10％左右，采用小电流、短弧、快速、多层、多道焊，控制层间温度，即能收到良好效果。按上述防变形措施和焊接工艺实施的焊接，消除了焊缝束腰变形问题，依据表3提供的参数焊接试板，经试验各项性能指标均满足国家标准，试验数据见表3

综上所述，本发明包含采取防变形措施，用顶丝顶紧不锈钢衬图于容器内壁，在焊接工艺实施的焊接外焊缝，待焊缝及热影响区温度降至室温，松开顶丝，取下碳钢环形板和不锈钢衬图。焊接生产过程中采用小电流、短弧、快速、多层、多道焊，控制层间温度，消除了焊缝束腰变形问题，经试验各项性能指标均满足国家标准。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的筒节组焊后形成的束腰形状。

图2是本发明的支撑图结构示意。

图3是本发明的顶丝结构。

图4是本发明的不锈钢衬图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的不锈钢薄壁容器的焊接方法其具体实施方式、加工方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

本发明以焊接内径φ1000mm筒体为例，制作外径如图2及图4所示碳钢环形板一个，外径φ950mm，内径φ750mm，宽度100mm，在其上面固定10～12个顶丝固定块(即圆形或方形丝母)，丝母的φ16内螺纹与顶丝(φ16×150mm普通螺栓)配套，见图3，为防止碳钢顶丝与不锈钢器壁直接接触，造成不锈钢容器内壁的晶间腐蚀，另卷制外径≤φ1000mm的不锈钢衬图，用顶丝顶紧不锈钢衬图于容器内壁，焊接外焊缝，待焊缝及热影响区温度降至室温，松开顶丝，取下碳钢环形板和不锈钢衬图。

焊接工艺

由于不锈钢高温下线膨胀系数较大，易变形，导热性也比碳钢差的特性，采用大电流，高焊速虽然可以提高生产效率，但是大电流导致焊缝热输入高，收缩大，还将造成焊缝组织晶粒粗大，影响其焊缝的力学性能，故焊接0Cr18Ni9不锈钢焊条的电流选择要比同规格的碳钢焊条小10％左右，采用小电流、短弧、快速、多层、多道焊，控制层间温度，即能收到良好效果，焊接工艺参数见表3。

表3 0Cr18Ni9不锈钢焊接工艺参数表

焊缝性能试验

按上述防变形措施和焊接工艺实施的焊接，消除了焊缝束腰变形问题，依据表3提供的参数焊接试板，经试验各项性能指标均满足国家标准，试验数据见表3

表3 0Cr18Ni9不锈钢焊缝力学性能试验数据表

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种不锈钢薄壁容器的焊接方法，其特征在于其包含采取防变形措施，用顶丝顶紧不锈钢衬图于容器内壁，在焊接工艺实施的焊接外焊缝，待焊缝及热影响区温度降至室温，松开顶丝，取下碳钢环形板和不锈钢衬图。焊接生产过程中采用小电流、短弧、快速、多层、多道焊，控制层间温度。

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