CN103920967B - 吸收塔焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吸收塔焊接方法。本发明提供步骤包括：一）焊前准备；二）焊接；三）焊后热处理；四）焊后清理、修整以及焊后检验；采用本方法可以缩短施工工期、提高经济效益和保证焊接质量。
Description
技术领域
本技术方案属于化工设备施工技术领域，具体是一种吸收塔的焊接方法。
背景技术
化工设备的施工过程中，需要对塔、罐等大型超高超重厚壁设备进行现场分段吊装、立式组焊。在实际施工中发现，吸收塔与相邻装置的距离小，设备密度大，呈立体布置。由于焊接作业场景特殊，所以采用现有的焊接方法无法满足工程质量和进度的要求。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种采用分段吊装、空中组对施工方法的吸收塔的焊接方法，步骤包括：一)焊前准备；二)焊接；三)焊后热处理；四)焊后清理、修整以及焊后检验；
所述步骤一)的作业要求包括：
1)设定坡口形式：
大V形坡口位于设备外壁，小V形坡口位于设备内壁，
吸收塔内壁的坡口设为小V形坡口，吸收塔外壁的坡口设为大V形坡口；
对于吸收塔的相邻上下两段中：
上部焊件和下部焊件之间的间距b为2mm～3mm；小V形坡口的坡底和大V形坡口坡底之间间距P为1mm～3mm；对于小V形坡口，坡深H为28mm～32mm；
对于小V形坡口，上部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度α为40°～45°，下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°～5°；对于大V形坡口，上部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度α为40°～45°，下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°～5°；
先焊接吸收塔外壁，在吸收塔内壁清根后，再焊接吸收塔内壁；
2)组对：
搭设脚手架，对吸收塔的塔体采用分段吊装、在空中组对焊接；组对前应将清理坡口表面及坡口附近焊件45mm～50mm范围内、外壁，直至发出金属光泽；组对时应做到内壁的错边量不超过3mm；
3)点固焊：
点固焊所使用的焊材必须与正式焊接时所使用的焊材一致；点固焊前对焊件预热至130℃～150℃；点固焊的焊点数量根据设备直径确定，在焊件表面每距离280mm～320mm点固焊一点，点固焊的焊缝长度不少于50mm，焊缝厚度3～5mm；
所述步骤二)的作业要求包括：
1)引弧
引弧应在坡口表面内进行，或采用引弧板引弧；
2)收弧和接头
2.1)收弧时应缓慢提起焊枪，注意填满弧坑，发现弧坑裂纹和缩孔缺陷应立即清除；
2.2)施焊时候更换焊条应控制在2～3秒内完成；
3)预热：
预热的范围包括焊接接头中心两侧各270mm～330mm的宽度；温度测量点应选择位于焊缝两侧48mm～52mm处，施焊过程中要始终保持对预热温度的监控；预热温度为130℃～150℃；
4)焊工布置：
采用手工电弧焊工成中心对称方式分布焊接，保持一致的焊接速度和工作方向；相邻焊工之间的间距为550mm～650mm；
5)根层焊接：
5.1)根层焊缝厚度不小于3mm，且不大于5mm；
5.2)根层焊缝采用摆动焊“之”字形运条方式；
5.3)根层焊缝焊完后应立即进行外观检查和渗透探伤，发现缺陷应立即清除；
6)填充层焊接：
6.1)填充层焊缝厚度不应大于4mm；
6.2)填充第一层焊接时，注意控制焊接线能量，防止根层焊缝烧穿；
6.3)填充焊时，采用多层多道焊，采用直线不摆动运条方式；
6.4)多层填充焊时，每层焊完后应立即检查焊缝表面质量，发现缺陷应立即清除，方可进行下层焊缝的焊接；
6.5)多层焊接时，严格控制层间温度在130℃～150℃；
7)盖面层焊接：
7.1)盖面焊接采用多道焊，采用直线不摆动运条方式，应填满焊缝；
7.2)盖面焊接应注意控制焊接线能量，防止焊缝表面产生咬边缺陷；
7.3)盖面焊接应特别注意缓慢熄弧，填满弧坑；
7.4)焊缝焊完后，要求打磨，焊缝圆滑过渡，吸收塔内壁表面焊缝应修平，焊疤、焊渣应清除干净；
8)反面清根、焊接：
8.1)正面焊缝焊到30mm后进行反面清根处理；
8.2)反面清根要彻底清除氧化层和渗碳层，直至完全露出金属光泽；
8.3)清根处理后，检查焊缝质量；
8.4)对清根后的焊缝表面进行探伤，检查合格后方可进行焊接；
9)中断焊接：
对于作业量大、不可能一次焊完的焊件中断焊接时焊后缓冷、后热消氢处理措施；后热消氢处理的要求是对焊接区域加热300℃～350℃，保温0.5小时～1小时，然后缓慢冷却；再次焊接时，确认无裂纹，重新预热130℃～150℃后才能焊接；
10)焊接环境
10.1)防风：
A.焊接区域使用挡风板和挡风塑料布封闭防风；
B.吸收塔内在焊接区域上下1.3～1.8米处设置挡风层；
C.风速大于8m/s时候，严禁焊接；
10.2)防雨：
A.焊接区域使用塑料布覆盖防雨；
B.雨天及相对湿度大于80％时，应采取可靠的防护措施，否则严禁施焊；
所述步骤三)的作业要求包括：
焊后采取缓冷措施，并立即进行后热消氢处理；后热消氢处理加热方式采用电红外加热方式；后热消氢处理工艺要求是，焊接区域加热300～400℃，保温0.5～1.0小时，缓慢冷却。
本焊接方法中先进行应力分析：
在空中组对焊接时，应充分考虑设备重力的影响；
a、设备重力：空中组对时，设备重力垂直向下，作用于焊接接头主要为压应力，焊接时，可以抵消部份焊接时产生的拉伸应力。
b、焊接应力：空中组对焊接时，仍然会产生焊接应力，焊接残余应力通过后续步骤的消除应力热处理来解决；
c、侧向风力：空中组对焊接时，空中风力相对比地面风力大，当空中组对完成后，设备上下段已形成为一个整体，侧向风力主要对设备整体作用，其对焊接接头的剪切应力很小，则不予考虑；
焊接应力的解决方案：焊接过程中，采取焊前预热，合理的坡口形式、尺寸，严格控制组对质量，使用小的线能量等焊接工艺措施，综合上述措施，减小焊接应力；
焊接残余应力：通过焊后消除应力热处理消除。
焊后热处理的要求如下：
1、加热方式及加热片、保温层布置：
1)焊缝热处理加热宽度焊缝每侧不小于吸收塔壁厚的3倍；
2)采用吸收塔内壁单面布置加热方式，需要布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；
采用吸收塔外壁单面布置加热方式，需要布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；
3)吸收塔内、外壁双面布置加热方式，需要布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；
4)焊接过程中加热片的布置安排：
4.1)吸收塔内壁焊接时预热用加热片的布置：吸收塔内壁焊接时，在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；内壁焊接时，外壁加热片一直通电加热，保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下；
4.2)清根时预热用加热片的布置：在吸收塔外壁清根时，在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；清根时预热100℃；
4.3)外壁焊接时预热用加热片的布置：吸收塔外壁焊接时，在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；外壁焊接时，内壁加热片一直通电加热，保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下；
4.4)焊后消氢处理时加热片的布置：焊后消氢处理时，在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；消氢处理时，加热片一直通电加热，内、外壁采取保温措施，并按焊接工艺要求进行后热消氢处理，保证后热处理温度和时间。
4.5)焊后消除应力热处理时加热片的布置：焊后消除应力热处理时，在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；焊后热处理时，加热片一直通电加热，内、外壁均采取保温措施，并按焊接工艺要求进行焊后消除应力热处理；
5)保温层在吸收塔内、外均进行敷设，敷设厚度不得低于120mm；保温层敷设宽度为加热带外的1.5倍；
2、热处理测温点布置：
测温点在吸收塔内、外壁各均分布置4点，内、外测温点布置相差45°；
测温点固定采取：将吸收塔焊接用焊条的焊芯焊接在焊缝内、外表面上，将热电偶焊接在焊芯上进行测温；
3、热处理工艺：
1)后热消氢处理工艺：
加热温度：后热消氢处理加热温度为325±25℃；
保温时间：加热到325℃时作为保温开始时间，保温时间为0.5小时～1.0小时，保温期间，保温温度不得超出±25℃；
冷却速度：冷却时，不得拆除保温层，在保温层的保护下缓慢冷却；
2)消除应力热处理工艺：
加热温度：消除应力热处理加热温度为575±25℃；
加热速度：加热温度在300℃以上时，加热速度≤50℃/hr；
保温时间：加热到575℃时作为保温开始时间，保温时间≥4小时，保温期间，保温温度不得超出±25℃；
冷却速度：300℃以上冷却时，冷却速度≤65℃/hr，冷却到300℃以下时，不得拆除保温层，在保温层的保护下缓慢冷却。
在作业环境恶劣的地区，采用本方法在实际施工中圆满解决了施工进度和工程质量的要求。
附图说明
图1是本发明的应力分析示意图，图中，朝下箭头为吸收塔重力作用下的压应力，朝上箭头为拉伸应力；
图2是坡口形式示意图，图中：
| δ | α | β | b | P | H | 单位 |
| 98 | 40°+5° | 1°+4° | 2+1 | 2±1 | 30 | mm |
图3是焊工布置示意图；本图是以俯视视角来看吸收塔焊接的，图中，圆圈为吸收塔的筒体，箭头所指方向为焊接作业方向；
图4a和4b是外壁单面布置加热方式下加热板布置示意图，图4a是图4b的剖视图；
图5a和5b是内、外壁双面布置加热方式下加热板布置示意图，图5a是图5b的剖视图；
图6a是加热片在吸收塔内壁的固定状态示意图；
图6b是加热片在吸收塔外壁的固定状态示意图；
图7a是测温点在设备内外壁布置示意图；
图7b是测温点的测温结构示意图；
图中，加热片1、吸收塔的筒体2、支撑圈3、螺栓4、热电偶5、直径4mm焊条6。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明：
本例中，吸收塔高79.527m，空塔重686.9t，该吸收塔外径为3696mm，塔壁厚为98mm，主要材质为SA203GrD(上部筒体、封头)和SA537CL1(下部筒体、封头)。在实际施工时候遇到以下困难：
1、根据吊装计算，整体吊装就位，必须采用1600T以上的大型吊车，而安装时国内市场尚无此类吊车；采用门式液压提升装置或桅杆起吊，占用场地太大，受到施工场地及工期要求限制而无法实施。
2、由于SA203GrD钢用于-60℃工作温度，常规的焊接方法无法保证焊接接头的低温韧性。
在焊件前对空中组对焊接的应力分析：
在空中组对焊接时，应充分考虑设备重力的影响。
a、设备重力
空中组对时，吸收塔重力垂直向下，作用于焊接接头主要为压应力，如图1。焊接时，可以抵消部份焊接时产生的拉伸应力。
b、焊接应力
空中组对焊接时，仍然会产生焊接应力，焊接残余应力通过后续步骤的消除应力热处理来解决；
c、侧向风力
空中组对焊接时，空中风力相对比地面风力大，当空中组对完成后，设备上下段已形成为一个整体，侧向风力主要对设备整体作用，其对焊接接头的剪切应力很小，不考虑。
焊接应力的解决方案
焊接过程中，采取焊前预热，合理的坡口形式、尺寸，严格控制组对质量，使用小的线能量等焊接工艺措施，综合上述措施，减小焊接应力。
焊接残余应力，可以通过焊后消除应力热处理消除；
3-2)焊接施工程序
焊前准备：
焊接材料采用与制造厂相同牌号、同一厂家生产的焊材。根据相关资料，SA203GrD钢可选用国产W907Ni、W107焊条或日本产NB-3N焊条；SA537CL1钢可选用W607焊条。
焊条主要化学成份对比：
| 焊条牌号 | C％ | Mn％ | Si％ | P％ | S％ | Ni％ | Mo％ |
| W907Ni | ≤0.12 | ≤1.25 | ≤0.6 | ≤0.035 | ≤0.035 | 3.0-3.75 | - |
| W107 | ≤0.05 | 0.5-1.0 | ≤0.3 | ≤0.035 | ≤0.035 | 3.1-3.7 | ～0.3 |
| NB-3N | 0.03 | 0.94 | 0.33 | 0.009 | 0.010 | 3.2 | 0.27 |
| W607 | ≤0.07 | 1.2-1.7 | ≤0.5 | ≤0.035 | ≤0.035 | 0.6-1.0 | - |
焊条焊接接头力学性能及用途对比
焊条使用前必须严格烘烤，焊条烘烤规范见下表：
焊接材料的发放与回收
携带焊条保温筒(筒内温度已加热到70-80℃)领用焊接材料。焊接材料应回收重复烘烤，重复烘烤不超过二次。
焊接材料管理：存储：温度≥5℃，相对湿度≤60％。烘烤：常温时间≥4小时，重复烘烤次数≤2小时。
SA203-GrD、SA537CL1钢焊接性能分析：
SA203GrD钢材焊接性能：
SA203GrD钢材焊接性能较好，属于低合金铁素体型低温钢。
其化学成份如下：
| C | Mn | Si | S | P | Ni |
| ≤0.2％ | ≤0.8％ | 0.15-0.40％ | ≤0.035％ | ≤0.035％ | 3.25-3.75％ |
焊接时应须注意防止发生冷裂纹，且由于SA203GrD钢含有3.5％的Ni，焊接时还要注意防止热裂纹；
由于本例的吸收塔设备壁厚较厚(98mm)，焊接接头同时刚性较大，焊前应预热130～150℃，焊后立即进行后热消氢处理；无损探伤合格后进行消除应力热处理；
低温钢焊接时，必须保证焊接接头的低温冲击韧性，在有效地防止产生焊接缺陷的前提下，尽可能地选择较小的焊接线能量，焊接线能量不超过20000J/cm。采用多层多道焊，每一焊道焊接时，宜采用快速不摆动的操作法，提高低温钢焊接接头的塑性和韧性。
SA537CL1钢材焊接性能
SA537CL1钢中文全称为压力容器用经热处理的碳锰硅钢板，属于低合金铁素体型低温钢。
其化学成份如下：
| C％ | Si％ | Mn％ | P％ | S％ | Cu％ | Ni％ | Cr％ | Mo％ |
| ≤0.24 | 0.15-.05 | 1.0-1.6 | ≤0.035 | ≤0.035 | ≤0.35 | ≤0.25 | ≤0.25 | ≤0.08 |
焊接时仍应须注意防止发生冷裂纹。由于吸收塔设备壁厚较厚(98mm)，焊接接头同时刚性较大，焊前应考虑预热150-200℃，焊后立即进行后热消氢处理，无损探伤合格后进行消除应力热处理。
低温钢焊接时，必须保证焊接接头的低温冲击韧性，在有效地防止产生焊接缺陷的前提下，尽可能地选择较小的焊接线能量，焊接线能量不超过20000J/cm。采用多层多道焊，每一焊道焊接时，宜采用快速不摆动的操作法，提高低温钢焊接接头的塑性和韧性。
焊接过程控制
焊接方法：吸收塔空中组对焊接采用手工电弧焊焊接方法。
1、焊前准备
1.1坡口形式
坡口形式如图2，大V形坡口位于设备外壁，小V形坡口位于设备内壁，先焊接设备外壁，在设备内壁清根后，再焊接设备内壁。
1.2组对
组对前应对坡口及附近母材进行磁粉探伤检查，坡口及母材表面无裂纹、重皮、坡口损伤及毛刺等缺陷。
组对前应将坡口表面及附近母材50mm范围内、外壁的油、锈、污垢等异物清除干净，直至发出金属光泽。
组对时应做到内壁齐平，严格控制错边量，其错边量应不超过3mm。
1.3点焊
点固焊所使用的焊材必须与正式焊接时所使用的焊材一致。
点固焊焊接工艺与正式焊接的焊接工艺相同，焊前按正式焊接要求进行预热130～150℃。
点固焊数量根据设备直径确定，每距离300mm点固焊一点，点固焊长度不少于50mm，焊缝厚度3～5mm，防止点固焊焊缝开裂。
2、焊接过程
2.1引弧
引弧应在坡口表面内进行，或采用引弧板引弧，严格禁止在母材表面引弧，造成电弧划伤。
2.2收弧和接头
2.2.1收弧时应缓慢提起焊枪，注意填满弧坑，防止产生弧坑裂纹、缩孔(弧坑气孔)缺陷，发现弧坑裂纹和缩孔缺陷应立即清除。
2.2.2接头时应快速，应在2～3秒内更换好焊条，防止未接上或接头过高。
2.3预热
2.3.1预热方法采用电红外加热方式。
2.3.2预热的范围应包括焊接接头中心两侧各300mm的宽度，温度测量点应选择位于焊缝两侧50mm处，施焊过程中要始终保持对预热温度的监控。
2.3.3预热温度为130～150℃。
2.4焊工布置(如图3)
采用6名手工电弧焊工对称分布焊接方式，基本保持相同的焊接速度。
2.5根层焊接
根层焊缝厚度不小于3mm，且不大于5mm；根层焊缝采用小摆动焊“之”字形运条方式。
2.6填充层焊接
填充层焊缝厚度不应大于4mm；
2.6.2填充第一层焊接时，注意控制焊接线能量，防止根层焊缝烧穿。
厚壁管填充焊时，采用多层多道焊，采用快速直线不摆动运条方式；多层多道焊时，层间温度在130～150℃；
2.7盖面层焊接
盖面焊接采用多道焊，采用快速直线不摆动运条方式；
2.8反面清根、焊接
正面焊缝焊到30mm后进行反面清根处理；反面清根采用碳弧气刨，使用角向磨光机彻底清除氧化层和渗碳层，直至完全露出金属光泽。
清根后的第一层焊缝焊接，采用直径为φ3.2mm焊条焊接。
2.9中断焊接
由于吸收塔设备直径大(内径3500mm)、壁厚98mm，单层焊缝长度达到11米长，手工电弧焊大约需要焊接33层，不可能一次焊完；
中断焊接时，必须采取焊后缓冷、后热消氢处理等防止裂纹产生的措施。
后热消氢处理工艺：加热温度300～350℃，保温0.5～1小时，缓慢冷却。
再次焊接时，确认无裂纹，重新预热130～150℃后才能焊接。
2.10焊接环境
防风：
A.设备焊接区域使用挡风板和挡风塑料布封闭防风。
B.设备内在焊接区域上下1.5米处设置挡风层,避免烟囱效应。
C.风速大于8m/s，严禁焊接。
防雨：
A.设备焊接区域使用塑料布覆盖防雨。
B.雨天及相对湿度大于80％时，应采取可靠的防护措施，否则严禁施焊。
3、焊后
3.1后热处理
3.1.1焊后采取缓冷措施，并立即进行后热消氢处理。
后热消氢处理加热方式采用电红外加热方式。
后热消氢处理工艺：加热温度300～400℃,保温0.5～1.0小时，缓慢冷却。
3.2焊后清理及修整
焊接工作完成后，必须立即将焊缝表面的焊渣清理干净，并清除焊缝及附近表面的飞溅物，使用钢丝刷清理接头表面的杂物。
焊后使用角向磨光机对焊缝表面进行打磨，使焊缝表面圆滑过渡，防止产生焊接应力集中。
塔体内表面焊缝应修平。
3.3焊后检验
3.3.1外观检验
焊后，焊工本人应立即对焊口进行外观检查，并作好检查记录。
3.3.2无损探伤检验
焊缝焊完后，焊缝内外表面进行磁粉探伤；焊缝进行100％射线探伤；进行100％超声波探伤复查。
3.4焊后热处理
本施工中，需要进行热处理的情形：
正面焊缝焊接30mm后清根处理前，立即进行后热消氢处理；
任何中断焊接时，均应立即进行后热消氢处理；
焊缝全部焊接完成后立即进行后热消氢处理；
焊缝无损探伤完成后进行消除应力处理；
加热方式及加热片、保温层布置
1)焊缝热处理加热宽度焊缝每侧不得小于3倍母材厚度，即加热宽度为600mm宽。
2)采用设备内壁单面布置加热方式，需要布置36片带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm。采用设备外壁单面布置加热方式，需要布置36片履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm。加热片布置如图4a和4b：(4a是4b的剖视图)；
3)设备内、外壁双面布置加热方式，需要布置72片履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm。加热板布置如图5a和5b(5a是5b的剖视图)；
4)选择加热片布置方式，应充分考虑施工现场用电总体安排。
5)加热片的固定：加热片在设备内壁的固定如图6a，加热片在设备外壁布置的固定如图6b：
6)焊接过程中加热片的布置安排
6.1)设备内壁焊接时预热用加热片的布置
设备内壁焊接时，在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm，约需要22片。内壁焊接时，外壁加热片一直通电加热，保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下。
6.2)清根时预热用加热片的布置
在设备外壁清根时，在设备内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm，约需要22片。清根时预热100℃。
6.3)外壁焊接时预热用加热片的布置
设备外壁焊接时，在设备内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm，约需要22片。外壁焊接时，内壁加热片一直通电加热，保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下。
6.4)焊后消氢处理时加热片的布置
焊后消氢处理时，在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm，约需要22片。消氢处理时，加热片一直通电加热，内、外壁采取保温措施，并按焊接工艺要求进行后热消氢处理，保证后热处理温度和时间。
6.5)焊后消除应力热处理时加热片的布置
焊后消除应力热处理时，在设备外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm，约需要36片(此为采用外壁单侧加热方式时，若采用内壁单侧加热方式需要36片加热片，若采用内外双侧加热方式，则需要72片加热片)。焊后热处理时，加热片一直通电加热，内、外壁均采取保温措施，并按焊接工艺要求进行焊后消除应力热处理，保证焊后消除应力热处理加热温度、加热速度、保温时间及冷却速度。
7)保温层在设备内、外均进行敷设，敷设厚度不得低于120mm。保温层敷设宽度为加热带外的1.5倍，即每侧450mm，共1500mm。
热处理测温点布置
测温点在设备内外壁各均分布置4点，内、外测温点布置相差45°，如图7a。测温点固定采取：将筒体焊接用焊条的焊芯焊接在焊缝内外表面上，将热电偶焊接在焊芯上进行测温，如图7b。
热处理工艺
1)后热消氢处理工艺
加热温度：后热消氢处理加热温度为325±25℃。
加热速度：后热消氢处理加热速度控制可不予控制。
保温时间：加热到325℃时作为保温开始时间，保温时间为0.5-1.0小时，保温期间，保温温度不得超出允许偏差。
冷却速度：冷却时，不得拆除保温层，在保温层的保护下缓慢冷却。
2)消除应力热处理工艺
加热温度：消除应力热处理加热温度为575±25℃。
加热速度：加热温度在300℃以下时可不控制；300℃以上时，加热速度≤50℃/hr。
保温时间：加热到575℃时作为保温开始时间，保温时间≥4小时，保温期间，保温温度不得超出允许偏差。
冷却速度：300℃以上冷却时，冷却速度≤65℃/hr，冷却到300℃以下时，不得拆除保温层，在保温层的保护下缓慢冷却。
采用本方法，在本例中取得的效果如下：
1、施工工期
若采用现场卧式焊接的方案，初步估算的工时在30-35个工作日；采用本方法则所需实际工时为20～25个工作日。
2、经济效益
如果采用现场卧式焊接的方案，使用吊车：主吊机≥1600T，辅吊机500T，塔体现场组焊场地需硬化处理，吊车站位需硬化处理，由于吊车吨位的增加，大型机具的进退场费和使用台班费加大；而采用本方法而节省了部分场地硬化费，特别是节省了吊车的使用费。
3、施工质量
由于现场立式空中组对焊接的现场情况和应力影响，所以采用卧式焊接的方法根本难以满足压力容器的焊接质量要求，而本方法后，经过施工和检测，完全能满足质量要求。
Claims (3)
1.一种吸收塔的焊接方法，步骤包括：一)焊前准备；二)焊接；三)焊后热处理；四)焊后清理、修整以及焊后检验；其特征是：
所述步骤一)的作业要求包括：
1)设定坡口形式：
大V形坡口位于吸收塔外壁，小V形坡口位于吸收塔内壁，
吸收塔内壁的坡口设为小V形坡口，吸收塔外壁的坡口设为大V形坡口；
对于吸收塔的相邻上下两段中：
上部焊件和下部焊件之间的间距b为2mm～3mm；小V形坡口的坡底和大V形坡口坡底之间间距P为1mm～3mm；对于小V形坡口，坡深H为28mm～32mm；
对于小V形坡口，上部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度α为40°～45°，下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°～5°；对于大V形坡口，上部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度α为40°～45°，下部焊件的坡壁与坡底之间的开口角度β为1°～5°；
先焊接吸收塔外壁，在吸收塔内壁清根后，再焊接吸收塔内壁；
2)组对：
搭设脚手架，对吸收塔的塔体采用分段吊装、在空中组对焊接；组对前应将清理坡口表面及坡口附近焊件45mm～50mm范围内、外壁，直至发出金属光泽；组对时应做到内壁的错边量不超过3mm；
3)点固焊：
点固焊所使用的焊材必须与正式焊接时所使用的焊材一致；点固焊前对焊件预热至130℃～150℃；点固焊的焊点数量根据吸收塔直径确定，在焊件表面每距离280mm～320mm点固焊一点，点固焊的焊缝长度不少于50mm，焊缝厚度3～5mm；
所述步骤二)的作业要求包括：
1)引弧
引弧应在坡口表面内进行，或采用引弧板引弧；
2)收弧和接头
2.1)收弧时应缓慢提起焊枪，注意填满弧坑，发现弧坑裂纹和缩孔缺陷应立即清除；
2.2)施焊时候更换焊条应控制在2～3秒内完成；
3)预热：
预热的范围包括焊接接头中心两侧各270mm～330mm的宽度；温度测量点应选择位于焊缝两侧48mm～52mm处，施焊过程中要始终保持对预热温度的监控；预热温度为130℃～150℃；
4)焊工布置：
采用手工电弧焊工成中心对称方式分布焊接，保持一致的焊接速度和工作方向；相邻焊工之间的间距为550mm～650mm；
5)根层焊接：
5.1)根层焊缝厚度不小于3mm，且不大于5mm；
5.2)根层焊缝采用摆动焊“之”字形运条方式；
5.3)根层焊缝焊完后应立即进行外观检查和渗透探伤，发现缺陷应立即清除；
6)填充层焊接：
6.1)填充层焊缝厚度不应大于4mm；
6.2)填充第一层焊接时，注意控制焊接线能量，防止根层焊缝烧穿；
6.3)填充焊时，采用多层多道焊，采用直线不摆动运条方式；
6.4)多层填充焊时，每层焊完后应立即检查焊缝表面质量，发现缺陷应立即清除，方可进行下层焊缝的焊接；
6.5)多层焊接时，严格控制层间温度在130℃～150℃；
7)盖面层焊接：
7.1)盖面焊接采用多道焊，采用直线不摆动运条方式，应填满焊缝；
7.2)盖面焊接应注意控制焊接线能量，防止焊缝表面产生咬边缺陷；
7.3)盖面焊接应特别注意缓慢熄弧，填满弧坑；
7.4)焊缝焊完后，要求打磨，焊缝圆滑过渡，吸收塔内壁表面焊缝应修平，焊疤、焊渣应清除干净；
8)反面清根、焊接：
8.1)正面焊缝焊到30mm后进行反面清根处理；
8.2)反面清根要彻底清除氧化层和渗碳层，直至完全露出金属光泽；
8.3)清根处理后，检查焊缝质量；
8.4)对清根后的焊缝表面进行探伤，检查合格后方可进行焊接；
9)中断焊接：
对于作业量大、不可能一次焊完的焊件中断焊接时焊后缓冷、后热消氢处理措施；后热消氢处理的要求是对焊接区域加热300℃～350℃，保温0.5小时～1小时，然后缓慢冷却；再次焊接时，确认无裂纹，重新预热130℃～150℃后才能焊接；
10)焊接环境
10.1)防风：
A.焊接区域使用挡风板和挡风塑料布封闭防风；
B.吸收塔内在焊接区域上下1.3～1.8米处设置挡风层；
C.风速大于8m/s时候，严禁焊接；
10.2)防雨：
A.焊接区域使用塑料布覆盖防雨；
B.雨天及相对湿度大于80％时，应采取可靠的防护措施，否则严禁施焊；
所述步骤三)的作业要求包括：
焊后采取缓冷措施，并立即进行后热消氢处理；后热消氢处理加热方式采用电红外加热方式；后热消氢处理工艺要求是，焊接区域加热300～400℃，保温0.5～1.0小时，缓慢冷却。
2.根据权利要求1所述的吸收塔的焊接方法，其特征是本焊接方法中须先进行应力分析：
在空中组对焊接时，应充分考虑吸收塔重力的影响；
a、吸收塔重力：空中组对时，吸收塔重力垂直向下，作用于焊接接头主要为压应力，焊接时，可以抵消部份焊接时产生的拉伸应力；
b、焊接应力：空中组对焊接时，仍然会产生焊接应力，焊接残余应力通过后续步骤的消除应力热处理来解决；
c、侧向风力：空中组对焊接时，空中风力相对比地面风力大，当空中组对完成后，吸收塔上下段已形成为一个整体，侧向风力主要对吸收塔整体作用，其对焊接接头的剪切应力很小，则不予考虑；
焊接应力的解决方案：焊接过程中，采取焊前预热，合理的坡口形式、尺寸，严格控制组对质量，使用小的线能量焊接工艺措施，综合上述措施，减小焊接应力；
焊接残余应力：通过焊后消除应力热处理消除。
3.根据权利要求1所述的吸收塔的焊接方法，其特征是焊后热处理的要求如下：
一、加热方式及加热片、保温层布置：
1)焊缝热处理加热宽度焊缝每侧不小于吸收塔壁厚的3倍；
2)采用吸收塔内壁单面布置加热方式，需要布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；
采用吸收塔外壁单面布置加热方式，需要布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；
3)吸收塔内、外壁双面布置加热方式，需要布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；
4)焊接过程中加热片的布置安排：
4.1)吸收塔内壁焊接时预热用加热片的布置：吸收塔内壁焊接时，在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；内壁焊接时，外壁加热片一直通电加热，保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下；
4.2)清根时预热用加热片的布置：在吸收塔外壁清根时，在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；清根时预热100℃；
4.3)外壁焊接时预热用加热片的布置：吸收塔外壁焊接时，在吸收塔内壁布置带铁壳的履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；外壁焊接时，内壁加热片一直通电加热，保证环焊缝及两侧100mm以内温度在预热温度下；
4.4)焊后消氢处理时加热片的布置：焊后消氢处理时，在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为520×430mm，加热宽度为520mm；消氢处理时，加热片一直通电加热，内、外壁采取保温措施，并按焊接工艺要求进行后热消氢处理，保证后热处理温度和时间；
4.5)焊后消除应力热处理时加热片的布置：焊后消除应力热处理时，在吸收塔外壁布置履带式远红外陶瓷电加热片，发热面尺寸为630×330mm，加热宽度为330mm；焊后热处理时，加热片一直通电加热，内、外壁均采取保温措施，并按焊接工艺要求进行焊后消除应力热处理；
5)保温层在吸收塔内、外均进行敷设，敷设厚度不得低于120mm；保温层敷设宽度为加热带外的1.5倍；
二、热处理测温点布置：
测温点在吸收塔内、外壁各均分布置4点，内、外测温点布置相差45°；
测温点固定采取：将吸收塔焊接用焊条的焊芯焊接在焊缝内、外表面上，将热电偶焊接在焊芯上进行测温；
三、热处理工艺：
1)后热消氢处理工艺：
加热温度：后热消氢处理加热温度为325±25℃；
保温时间：加热到325℃时作为保温开始时间，保温时间为0.5小时～1.0小时，保温期间，保温温度不得超出±25℃；
冷却速度：冷却时，不得拆除保温层，在保温层的保护下缓慢冷却；
2)消除应力热处理工艺：
加热温度：消除应力热处理加热温度为575±25℃；
加热速度：加热温度在300℃以上时，加热速度≤50℃/hr；
保温时间：加热到575℃时作为保温开始时间，保温时间≥4小时，保温期间，保温温度不得超出±25℃；
冷却速度：300℃以上冷却时，冷却速度≤65℃/hr，冷却到300℃以下时，不得拆除保温层，在保温层的保护下缓慢冷却。
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| CN105983759B (zh) * | 2015-01-30 | 2018-10-16 | 五冶集团上海有限公司 | 高湿环境下钢料仓组装焊接方法 |
| CN105397351B (zh) * | 2015-12-02 | 2017-01-25 | 中国化学工程第十四建设有限公司 | 一种分段预制后的塔体现场立式安装方法 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60166170A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-29 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ドラムなどの内面の溶接方法 |
| JPS62114768A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-26 | Toshiba Corp | ケ−ブル管体の裏波溶接方法 |
| CN201677114U (zh) * | 2010-04-12 | 2010-12-22 | 山西丰喜化工设备有限公司 | 硝酸吸收塔冷却盘管与管板的内孔焊装置 |
| CN102009256A (zh) * | 2010-12-01 | 2011-04-13 | 武昌船舶重工有限责任公司 | 一种高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法 |
| CN102806405A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 武汉东海石化重型装备有限公司 | 国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60166170A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-08-29 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | ドラムなどの内面の溶接方法 |
| JPS62114768A (ja) * | 1985-11-15 | 1987-05-26 | Toshiba Corp | ケ−ブル管体の裏波溶接方法 |
| CN201677114U (zh) * | 2010-04-12 | 2010-12-22 | 山西丰喜化工设备有限公司 | 硝酸吸收塔冷却盘管与管板的内孔焊装置 |
| CN102009256A (zh) * | 2010-12-01 | 2011-04-13 | 武昌船舶重工有限责任公司 | 一种高强度船体结构用钢平对接焊焊接工艺方法 |
| CN102806405A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 武汉东海石化重型装备有限公司 | 国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺 |
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