CN103481032B - 一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺 - Google Patents

一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺，采用温卷成型方案，将钢板加热至600～620℃温度下进行卷制成型；通过控制焊接材料杂质含量和采用焊前预热，调整焊接顺序，焊后消氢处理或焊后消应力热处理等一系列技术措施，使产品焊缝满足要求的各项力学性能及抗HIC和SSC性能。本发明的积极效果是：可缩短加热时间；操作较简单；可减少钢板减薄量与伸长量；氧化皮少；可使钢板获得稍大的塑性；可减少卷板机超载的可能；可减少脆断的危险；坡口角度小；采用双丝焊接，速度快；由于坡口较小，可减少焊接应力，可提高焊接接头抗裂性能；自动化程度高，焊工操作方便。

Description

一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺
技术领域
本发明涉及大型厚壁抗硫塔器筒体成型、焊接技术，特别是涉及一种材料为Q345R(R-HIC)，规格为DN6200×200的大型厚壁抗硫塔器筒体的卷制成型和焊接工艺。
背景技术
作为350万吨/年天然气液化设备中的大型化塔器的关键设备之一：脱硫脱碳装置中脱硫脱碳吸收塔的设备尺寸参数和工艺操作参数见表1。
表1设备尺寸参数和工艺操作参数
脱硫脱碳吸收塔是Ⅲ类大型厚壁压力容器。设备的主要部件：筒体的材质为Q345R(R-HIC)正火板，壁厚为200mm，筒体内径φ6200mm，筒体的总长度36900mm。筒体制造不仅技术要求高，而且制造难度大。尤其是筒体的卷制成型、焊接，需开发P7.92MPaDN6200大型厚壁抗硫塔器筒体成型、焊接的工艺技术，以填补目前P7.92MPaDN6200大型厚壁抗硫塔器筒体成型无成熟卷制工艺、焊接工艺的空白。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺，包括如下步骤：
步骤一、筒体卷制成型工艺：
(1)根据图样划下料线；
(2)棱边倒角；
(3)600℃～620℃中温热处理，保温5小时立即出炉实施中温卷制；
(4)中温卷制：在卷板机上进行中温卷制；
(5)划线切割料头；
(6)在卷板机上卷制收拢为整圆，并用样板检查合格；
(7)组合A类焊缝：对口错边量b≤10mm；
(8)A缝焊接：筒体纵向焊缝左右端带产品焊接试板各一件，同时施焊；
(9)A类焊缝过程探伤检查：焊缝施焊到1/3～1/5板厚时进行100RT探伤检查；
(10)A类合缝外观质量检查；
(11)A类焊缝探伤：对A类焊缝进行100％射线检测和100％超声检测；
(12)中温校圆：加热至620℃保温5小时后立即出炉实施中温校圆，确保圆度e≤25mm，棱角E≤5.0mm，直径允差±5mm；
(13)A类合缝外观质量复查；
(14)A类焊缝复探伤：对A类焊缝进行100％射线检测和100％超声检测；
步骤二、筒体焊接工艺：
(1)产品纵、环缝采用双丝窄间隙埋弧焊，接管与壳体连接的D类焊缝采用马鞍形埋弧焊焊接；
(2)采用不对称的双面窄间隙坡口焊接；
(3)焊接材料中S、P杂质含量≤0.025％；
(4)焊前对坡口两侧至少1倍板厚范围进行150℃以上预热，保温3～4小时，焊接过程中控制道间温度在200℃以下；
(5)焊后或中间需暂停施焊时，均应立即对焊缝进行焊后消氢处理或进炉进行消除应力热处理；
(6)最终热处理后焊缝硬度≤200HB。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
一、成型方面：本发明采用温卷成型方案，即将钢板加热至600～620℃温度下进行卷制成型。
与热卷相比较其积极效果是：
1)可缩短加热时间，降低能耗，节约成本；
2)操作者较易靠近，操作较简单，起重吊装较容易；
3)可减少钢板减薄量与伸长量，尺寸精度较易控制；
4)氧化皮少不形成危害，筒体内外不易产生压坑。
与冷卷相比较其积极效果是：
1)可使钢板获得稍大的塑性，易于控制，提高效率；
2)可减少卷板机超载的可能，能防止设备损坏；
3)可减少脆断的危险，能保证筒体质量。
二、焊接方面：本发明采用双丝窄间隙埋弧焊方案，与传统埋弧焊相比较其积极效果是：
1)坡口角度小，熔敷金属少，可节约焊材、减少电能；
2)采用双丝焊接，速度快，效率高，可降低成本，缩短工期；
3)由于坡口较小，可减少焊接应力，可提高焊接接头抗裂性能；
4)自动化程度高，焊工操作方便。
具体实施方式
一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺，包括如下步骤：
步骤一、筒体卷制成型工艺：
本步骤采用温卷成型方案，即：将钢板加热至600℃～620℃。在此温度下进行卷制，既可使钢板获得比冷态稍大的塑性，减少卷板机超载的可能，又可减少冷卷脆断的危险。氧化皮也不形成危害，操作也较方便。克服了冷、热卷的缺陷，兼取冷、热卷的优点。具体方法如下：
(1)根据图样划下料线：
1)下料长度L按如下公式确定：
L＝π×Dm-△L
式中：Dm表示筒体中径，△L表示卷制伸长量，按如下公式确定：
△L＝(0.04～0.055)π×Dm×S/Di，其中：S表示板厚，Di筒体内径；
2)下料宽度为板材宽度；
3)留预弯头子余量每头约800mm；
4)留坡口加工余量；
5)按规定作材质标记及移植。
在划下料线的同时划好基准线，并作出标记或采用其他便于对正对位、方便检查的方法。
(2)棱边倒角：
采用半自动方法切割钢板，两长边棱角进行15×45°倒角，再手工砂磨至呈现金属光泽。
(3)中温热处理：
按热处理工艺规定进行600℃～620℃中温卷制前的热处理，保温5小时立即出炉实施卷制。
(4)中温卷制：
卷制前做好施工现场、卷板机设备的安全措施，在冷卷240～280mm卷板机上进行中温卷制。
卷板机下辊中心距可按卷板机参数自行调整，当与以下例不一致时，可放样测量出总下压量的值，参照下例的分配次数和下压量进行卷制即可。
按卷板机下辊中心距1600mm为例，上轴总下压量约为120mm,分约6次对筒体中温卷圆成型：第一次上轴下压量为20mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第二次上轴下压量为35mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第三次上轴下压量为35mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第四次上轴下压量为20mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第五次上轴下压量为5mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成；第六次上轴下压量为5mm，以卷制速度1.5m/min实施卷制，约13分钟完成。
(5)划线切割料头：
按图划筒体预弯头子后多余头子料(直段，约800mm)的切割线，筒体内径尺寸偏差为±3mm，按试板图划试板两副下料线；划母材试板下料线：260×300，1件。按划线切割料头，切割试板碳刨、除渣等；手工砂磨A类坡口，坡口表面打磨平滑。坡口表面进行100％磁粉检测，且需达到JB/T4730规定的Ⅰ级合格标准。
(6)冷卷收拢：
在冷卷240～280mm卷板机上进行卷制收拢为整圆，并用样板检查合格。
(7)组合A类焊缝：
按图样组合A类焊缝，对口错边量b≤10mm(GB150标准：b≤1/16δs(，且≤10mm，δs-板厚)。
(8)A缝焊接：
按图样及焊接工艺要求进行施焊，焊前预热处理。筒体纵向焊缝左右端带产品焊接试板各一件，同时施焊。(施焊过程严格控制焊接变形，采取内、外交替焊接等措施进行预防)。
(9)A类焊缝过程探伤检查：
焊缝施焊到约1/3～1/5板厚(内侧焊缝最好能齐平母材)时进行100RT探伤检查，按JB/T4730-2005标准，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别为Ⅱ级。
A类焊缝过程探伤合格后，再按图样及焊接工艺要求进行焊满A类焊缝。
(10)A类合缝外观质量检查：
对焊缝外观质量及形状尺寸进行检验。
(11)A类焊缝探伤：
A类焊缝进行100％射线检测，按JB/T4730-2005标准，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别为Ⅱ级。
A类焊缝进行100％超声检测，按JB/T4730-2005标准，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为Ⅰ级。
(12)中温校圆：
按热处理工艺进行中温加热，即加热至620℃保温5小时后立即出炉实施中温校圆(用样板检查)。圆度e≤25mm(标准：e≤1％Di且不大于25mm)；E≤5.0m(GB150标准：棱角E≤(δs/10+2)mm，且不大于5mm)；直径允差±5mm。
(13)A类合缝外观质量复查：
检验员对焊缝外观质量及形状尺寸进行检验。
(14)A类焊缝复探伤
A类焊缝进行100％射线检测，按JB/T4730-2005标准，射线检测技术等级不低于AB级，合格级别为Ⅱ级。
A类焊缝进行100％超声检测，按JB/T4730-2005标准，脉冲反射法超声检测技术等级不低于B级，合格级别为Ⅰ级。
步骤二、筒体焊接工艺：
本步骤主要通过控制焊接材料杂质含量，和采用焊前预热，焊接过程控制热输入，调整焊接顺序，焊后消氢处理或焊后消应力热处理等一系列技术措施，使产品焊缝满足要求的各项力学性能及抗HIC和SSC性能，可用于厚壁抗硫塔器及同类型抗硫材料的焊接。具体方法如下：
(1)产品纵、环缝(A、B类)采用双丝窄间隙埋弧焊，接管与壳体连接的D类焊缝采用马鞍形埋弧焊焊接，以便于提高生产效率。同时根据焊件结构情况，为了减小焊接变形，还可采用双面交替施焊。
(2)根据焊接设备特点，采用不对称的双面窄间隙坡口焊接，这样可以减少焊接填充量和焊接应力与变形。
(3)严格控制焊接材料S、P等杂质含量(S+P≤0.025％)，焊材选用根据等强度原则。为了减少制作过程多次热处理对焊缝性能的影响，还可选择高匹配的焊接材料。
(4)焊前对坡口两侧至少1倍板厚范围进行150℃以上预热，保温3～4小时以保证母材受热均匀，内、外温度一致，焊接过程中控制道间温度在200℃以下，最高不超过230℃。
(5)焊接过程中确保不产生夹渣、气孔及裂纹等缺陷。
(6)焊后或中间需暂停施焊时，均应立即对焊缝进行焊后消氢处理或进炉进行消除应力热处理；最终热处理后禁止在设备表面任何部位引弧，避免电弧擦伤。
(7)控制焊缝硬度，最终热处理后应≤200HB。

Claims (4)

1.一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、筒体卷制成型工艺：
（1）根据图样划下料线；
（2）棱边倒角；
（3）600℃～620℃中温热处理，保温5小时立即出炉实施中温卷制；
（4）中温卷制：在卷板机上进行中温卷制；
（5）划线切割料头；
（6）在卷板机上卷制收拢为整圆，并用样板检查合格；
（7）组合A类焊缝：对口错边量b≤10mm；
（8）A缝焊接：筒体纵向焊缝左右端带产品焊接试板各一件，同时施焊；
（9）A类焊缝过程探伤检查：焊缝施焊到1/3～1/5板厚时进行100%RT探伤检查；
（10）A类合缝外观质量检查；
（11）A类焊缝探伤：对A类焊缝进行100%射线检测和100%超声检测；
（12）中温校圆：加热至620℃保温5小时后立即出炉实施中温校圆，确保圆度e≤25mm，棱角E≤5.0mm，直径允差±5mm；
（13）A类合缝外观质量复查；
（14）A类焊缝复探伤：对A类焊缝进行100%射线检测和100%超声检测；
步骤二、筒体焊接工艺：
（1）产品纵、环缝采用双丝窄间隙埋弧焊，接管与壳体连接的D类焊缝采用马鞍形埋弧焊焊接；
（2）采用不对称的双面窄间隙坡口焊接；
（3）焊接材料中S、P杂质总含量≤0.025%；
（4）焊前对坡口两侧至少1倍板厚范围进行150℃以上预热，保温3～4小时，焊接过程中控制道间温度在200℃以下；
（5）焊后或中间需暂停施焊时，均应立即对焊缝进行焊后消氢处理或进炉进行消除应力热处理；
（6）最终热处理后焊缝硬度≤200HB。
2.根据权利要求1所述的一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺，其特征在于：步骤一中在根据图样划下料线时，下料长度L按如下公式确定：
L=π×Dm-△L
式中：Dm表示筒体中径，△L表示卷制伸长量，按如下公式确定：
△L=(0.04~0.055)π×Dm×S/Di，其中：S表示板厚，Di表示筒体内径。
3.根据权利要求1所述的一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺，其特征在于：步骤一中在对棱边倒角时，对两长边棱角进行15×45°倒角，再手工砂磨至呈现金属光泽。
4.根据权利要求1所述的一种大型厚壁抗硫塔器筒体成型焊接工艺，其特征在于：所述卷板机为240～280mm卷板机。
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