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宁波精密铸造:不锈钢内筒多层高压容器焊接工艺

发布日期:2018-03-30 08:52:24 浏览次数:896

    装置中有两台高压萃取釜,内径为550设计压力为31.4MPa,设计温度100,容积500L.其高压筒体采用多层绕板式结构,内筒为18mm厚的0Crl8Nil0Ti不锈钢,层板为3mm的16Mn,共19层,外保护板为4mm的16MnR,其结构见。

  对于材料全部为低合金钢的多层绕板式高压容器的制造,我厂有很成熟的制造方法和焊接工艺。但对于这种直径较小且内筒材料为不锈钢的多层绕板式高压容器的焊接,却没有经验。因此,焊接技术人员仍然按照多层绕板式高压容器开外U形坡口单面焊双面成形的焊接工艺进行焊接,即先焊复层再焊过渡层,最后埋弧自动焊成形。但在焊接后进行射线探伤检查时发现所有环缝整圈出现裂纹,经解剖发现所有裂纹都在不锈钢和低合金钢的过渡区产生。根据目前各制造厂对不锈钢复合高压容器的焊接经验,通常是采用外U形和内V形坡口的双面焊工艺,即先焊外U形坡口,再焊内V形坡口低合金钢,然后再焊不镑钢过渡层和复层。若采用外U形坡口的单面焊工艺,一般只有如下两种焊接办法:一是低合金钢过渡层用纯铁焊条焊接;二是焊缝全部用不锈钢焊条焊接,但要考虑设计是否允许,即强度是否满足设计要求。

  由于筒体及端部法兰和底封头的坡口已全部按单面焊加工完毕,并且交货期十分紧张。因此,采用上述两种办法无法解决该产品的焊接问题。我们经过认真分析和试验后,提出了一套新的焊接工艺和制造方法,最终圆满地解决了这一问题。

  1筒体两端层板区、端部法兰和底封头内表面堆焊每节筒体绕制完毕并经机加工两端坡口后,在多层层板区进行堆焊,堆焊总厚度大于5mm.端部法兰和底封头材料均为20MnMo锻件,毛胚机加工后,在内表面进行堆焊,堆焊层经机加工后的厚度大于6.1.1焊接方法及焊接参数堆焊采用手工电弧焊,焊接参数见表1.表1焊接参数焊接位置焊接材料焊条规格d/mm焊接电流//A电弧电压U/V筒体不锈钢过渡区筒体低合金堆焊区端部法兰和底封头过渡层端部法兰和底封头复层1.2焊接技术要求堆焊前应充分清除油污,并预热至1弋左右。

  筒体两端层板区分两层进行堆焊,第一层为径向,第二层为环向。各层堆焊时,先堆不诱钢过渡区,后堆低合金钢区,不锈钢过渡区堆焊宽度大于6mm.每层堆焊厚度大于2.5mm.端部法兰和底封头内表面堆焊时,先堆不锈钢过渡层,后堆不锈钢复层。不锈钢过渡层堆一层,不锈钢复层堆两层,每层堆焊厚度大于2.5ram.所有焊缝焊道搭接量均为50%.筒体两端堆焊面经打磨后、端部法兰和底封头堆焊完毕并经机加工后进行表面着色检,若发现缺陷,应进行补焊修磨。

  2容器主体环缝的焊接该容器是采用多层绕板式结构,其绕板筒体是在不锈钢内筒上缠绕厚3mm的16Mn钢板,并在最外面包扎一层4mm的16MnR外保护板制造而成,因此,容器无纵缝,只有环缝的焊接问题。在这种复合容器的单面焊工艺中,最容易在不锈钢过渡层和低合金钢过渡层的交界面上产生裂纹。我们经过大量的焊接工艺试验后发现,当低合金钢过渡层用抗裂性较好的57FeNi低温焊条焊接,并配合焊缝区较好的预热及后热时,可防止裂纹的产生,从而获得良好的焊接质量。

  焊接方法及焊接参数装配前应修磨坡口表面,直至呈现金属光泽。装配对口错边量小于3mm,间隙为3ram.主体环缝坡口见。焊前用电热板预热,预热温度250,预热时间为根据不同的焊接位置,选用不同的焊接方法,即不锈钢层、不锈钢过渡层及低合金钢过渡层都采用手工电弧焊,低合金钢层采用埋弧自动焊,焊接参数见表2.表2容器主体环缝的焊接参数焊接位置焊接方法焊接材料焊条规格d/mm焊接电流//A电弧电压f//V焊接速度/mmmin1不锈钢层手工电弧焊不锈钢过渡层手工电弧焊低合金钢过渡层手工电弧焊低合金钢层埋弧自动焊2.2焊接技术要求对于筒体之间的环缝以及筒体与端部法兰和底封头之间的环焊缝,其不镑钢层和不锈钢过渡层厚度各不相同,因此,焊接时应分别加以控制。

  在手工电弧焊过程中,特别是在焊接低合金钢过渡层时,应注意工件温度的变化,当焊缝附近工件温度低于ISOT时应及时加热。

  低合金钢过渡层用抗裂性较奸的507FeNi低温焊条焊四层,即先用灼。2507Fi焊条焊两层。再用多4mm507FNi焊条焊两层。低合金钢过渡层焊道总厚度应大于丨Omm,以防lh后续的埤弧自动焊熔深对过渡层的影响。

  低合金钢层采用埋弧自动焊进行焊接,始三层焊接速度取上限,即700mm/min,以防止埋弧自动焊熔深对过渡层的影响后续焊接速度取>限,即500rrun/mirin埋弧自动焊过程中。焊缝附近工件温度应控制在2001左右。

  埋弧ft动焊完毕后,立即闲电热板进行200弋x 1h后热,然后缓冷至室温。

  对坏缝内表面补焯,修磨,并进行表曲费色检。

  (7)对主体环缝进行射线探伤检杳,若发观缺陷,应进行返3结论上述外U形坡U低合金钢过渡层用507FeNi低温焊条的焊接工艺已应用于多台多层高压容器产品的生产实践,结果表明,焊缝无返修。一次合格率达100%,焊接质S良好。该焊接工艺为解决不锈钢芨合容器外U形坡口的单面焊H题,提供了一条切实可行的途径F-1型铁素体测量仪该仪器采用单触点探针头,用于测置不锈钢焊缝中铁素体数!FNi及百分含置FC9f.该仪器测置精度与德国054型铁素体测。




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