Q345R Incoloy 825合金复合钢板制压力容器的制造.pdf
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1、第 卷第 期压力容器 年 月 :檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭檭殐殐殐殐 制 造 与 安 装 合金复合钢板制压力容器的制造郭太平,王迎君,金卿,赵磊(二重(德阳)重型装备有限公司,四川德阳 ;中国石油天然气有限公司 独山子石化分公司,新疆克拉玛依 )摘要:为解决 合金复合钢板焊缝处的补堆焊及接管内壁的堆焊问题,根据镍基合金的焊接特点,通过选择合理的焊接工艺参数和焊接方法,分别开展了低合金钢材料 上采用镍基合金焊材的焊条电弧焊和钨极氩弧焊堆焊工艺评定,分析了焊接过程中易产生的缺陷类型和需要掌握的焊接要点,明确了焊接过程的质量控制措施,有效避免了焊接过程产生有害缺陷,保证 合金复合钢板制压
2、力容器的顺利制造,为后续同类型材料产品的制造提供借鉴。关键词:复合钢板;镍基合金;堆焊;焊接工艺;焊接缺陷中图分类号:;文献标志码:,(),;,):,:;收稿日期:修稿日期:引言近年来,镍基耐蚀合金在石化行业中的压力容器及其相关领域中应用越来越多,是源于该合金具有独特的物理性能、力学性能和耐腐蚀性能,能应用于更多的工程项目之中。因 合金是一种 系镍基合金材料,具有足够高含量的 ,元素,所以耐硝酸、磷酸腐蚀性能优良,适于耐氧化物应力腐蚀及氧化 还原性复合介质腐蚀,它特别适合制造石化行业中的油气地面集输工程中的脱硫站工艺项目计量分离器、生产分离器等设备的内衬,保证设备在含多种离子、多种硫酸环境中安
3、全应用。某项目分离器采用 为复层材料的 复合板制造,产品规格为 (),设计压力 ,工作压力 ;设计温度 ,工作温度 ;工作介质为酸气,属于中度危害、易燃 ,易爆。针对该设备的制造,并结合镍基合金的工艺特点,进行相应的堆焊焊接工艺试验焊接,为用该合金材料复合钢板制造相关设备奠定良好的技术基础。堆焊工艺评定 合 金 的 配 套 焊 材 为 。合金复合钢板制压力容器均是以基层作为强度保证,复层仅起到耐腐蚀作用,故制定焊接工艺时可选择堆焊 ()的工艺评定和基层 的对接评定。基层 的对接焊接工艺评定很成熟,可根据焊接方法选择对应的焊接工艺评定;耐蚀层 的堆焊,则需要结合镍基合金的焊接特点、产品的焊接位置
4、两方面因素,分别选择焊条电弧焊和钨极氩弧焊两种方法进行堆焊工艺评定 。该产品的制造实际上关键在于耐蚀层 的堆焊。试板规格及堆焊要求 试板规格根据实际产品,结合标准要求,本次的焊条电弧焊堆焊评定试板为 ,板厚 ,焊条 ,;自动钨极氩弧焊堆焊评定试板为 ,板厚 ,焊丝 ,。堆焊示意图如图 所示。图 试板堆焊示意 模拟焊后热处理制度 :;:。试验要求在 试板上采用多层堆焊,总厚度为 (其中焊条堆焊为 层,氩弧焊丝堆焊为 层),具体试验项目如下。()焊态下,熔敷金属的化学成分除满足 规范相应规定外,还应满足以下要求:堆焊层熔敷金属的化学成分取样位置为距离堆焊层表面 处,保证有效厚度 。其中 ,和 合格
5、指标为:含量不大于 (焊条 含量不大于 ),含量均不超过填充焊材标准值的 。()弯曲试验(状态)。按照 承压设备焊接工艺评定 的要求,制备长轴垂直和平行于堆焊方向的试样各件,试样厚度为 ,弯曲角度为 ,弯曲试验后在堆焊层和熔合线上无裂纹为合格。()硬度测量(状态)。按照标准 金属材料 维氏硬度试验第 部分:试验方法 进行硬度测量,具体要求如下:在 热处理状态下对堆焊层试样横截面上的堆焊层和热影响区的硬度进行检测,要求热 影 响 区 的 硬 度 值 ,堆 焊 层 的硬度值 ,并在堆焊层表面任意取 点测量,其硬度值 。()腐蚀试验(焊态)。腐蚀试验要进行抗晶间腐蚀试验、晶间腐蚀试验、点腐蚀试验、硫
6、化氢应力腐蚀开裂试验(试验)。试验结果焊条电弧焊堆焊评定试验和自动钨极氩弧焊堆焊评定工艺参数如表 、表 所示;试验的弯曲、硬度、化学成分、腐蚀试验均满足第 节的要求。堆焊层化学成分见表 、表 ,硬度检测结果见表 ,腐蚀试验结果见表 。表 焊条电弧焊堆焊工艺参数 项目焊接方法填充材料牌号直径 焊接电流极性电流 电弧电压焊接速度()最大线能量()堆焊厚度 第 层 第 层 注:焊条电弧焊堆焊的堆焊层厚度实测值为 。郭太平,等:合金复合钢板制压力容器的制造表 自动钨极氩弧焊堆焊工艺参数 项目焊接方法填充材料牌号直径 焊接电流极性电流 电弧电压焊接速度()最大线能量()堆焊厚度 第 层 第 层 第 层
7、注:自动钨极氩弧焊堆焊的堆焊层厚度实测值为 。表 焊条电弧焊堆焊层化学成分 试样编号 注:表层以下 范围内取样;(耐点蚀当量)(),不含钨、氮时:。表 自动钨极氩弧焊堆焊层化学成分 试样编号 注:表层以下 范围内取样;(耐点蚀当量)(),不含钨、氮时:。表 焊条电弧焊和自动钨极氩弧焊堆焊层硬度测量结果()()项目焊条电弧焊自动钨极氩弧焊横截面上的堆焊层硬度(),横截面上的热影响区硬度(),横截面上的母材硬度(),堆焊层表面的硬度(),表 焊条电弧焊和自动钨极氩弧焊堆焊层腐蚀试验结果(焊态)()项目焊条电弧焊自动钨极氩弧焊抗晶间腐蚀试验按 法进行晶间腐蚀试验,敏化温度 后的腐蚀速率为:,月;正常
8、交货状态的腐蚀速率为:,月,敏化后的腐蚀速率与正常交货状态的腐蚀速率比值小于 。按 法进行晶间腐蚀试验,敏化温度 后的腐蚀速率为:,月;正常交货状态的腐蚀速率为:,月,敏化后的腐蚀速率与正常交货状态的腐蚀速率比值小于 。晶间腐蚀试验按 法的要求取样进行抗晶间腐蚀性能试验,敏化温度 ,敏化后个周期腐蚀率的平均值为:,月,低于 月。按 法的要求取样进行抗晶间腐蚀性能试验,敏化温度 ,敏化后 个周期腐蚀率的平均值为:,月,低于 月。点腐蚀试验按 法进行点腐蚀试验;试验温度 ,试验时间 ;试验结束后在 倍放大镜下观察试样表面无点腐蚀,试样的平均腐蚀速率为 ,低于要求的 。按 法进行点腐蚀试验;试验温度
9、 ,试验时间 ;试验结束后在 倍放大镜下观察试样表面无点腐蚀,试样的平均腐蚀速率为 ,低于要求的 。试验试件的受拉伸面在低倍显微镜下放大 倍检查,试件受拉伸面无可见 裂纹;试验结果:件无裂纹。试件的受拉伸面在低倍显微镜下放大 倍检查,试件受拉伸面无可见 裂纹;试验结果:件无裂纹。,评定结论根据上述试验结果,均满足 及产品技术条件要求,分别形成焊条电弧焊和自动钨极氩弧焊堆焊工艺评定,支持产品壳体纵、环焊缝内表面的补堆焊和接管的内壁堆焊。镍基合金的焊接要点在堆焊 时,因 熔敷金属的金相组织为单一的奥氏体组织,且合金元素多,易产生缺陷,在焊接过程中要严格按照焊接工艺评定的工艺参数进行堆焊,同时堆焊前
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