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9压力容器焊接技术要点
9.压力容器焊接技术
9.1薄壁容器的焊接
过程设备中的中低压容器大多数为薄壁容器,其特点为壁厚与直径之比很小(δ/D≤0.05)。
对于薄壁容器多采用单层卷板的方法制造筒节,用手工电弧焊和埋弧焊进行纵、环焊缝的焊接。
9.1.1薄壁容器焊接技术
(1)焊前准备
焊前的准备工作包括坡口加工,焊接区域的清洁以及焊件的装配等。
这些工作应给予足够的重视,不然会影响焊缝质量,严重时还会造成焊后返工。
对于中等厚度以下的容器焊接,常用的坡口形式有齐边坡口,V形坡口和X形坡口。
坡口形式的选择主要考虑以下几个因素:
①能否保证焊透;
②坡口形式是否易于加工;
③尽量提高劳动生产率,节约焊接材料;
④焊件焊后的变形尽量小。
例如:
容器的壁薄,两面各焊一道即可焊透时,可采用齐边坡口,加工量小,生产效率高。
对于稍厚一些的容器,为保证焊缝质量,应开坡口。
采用何种形式的坡口也要视具体情况而定。
若容器组装后,在内部焊接时通风条件差,焊接的主要工作量应放在容器外侧,这时应选用不对称X形坡口(大口开在外侧)或V形坡口。
(2)容器焊接顺序
先焊筒节纵缝,焊好后校圆,再组装焊接环缝。
当筒体直径太大无法校圆时,应先将单筒节的几条纵缝点焊,几个筒节组装点固定后再进行纵缝和环缝的焊接。
要注意的是必须先焊纵缝后焊环缝,因为若先将环缝焊好再焊纵缝时筒体的膨胀和收缩都要受到环缝的限制,其结果会引起过大的应力,甚至产生裂纹。
每条焊缝的焊接次序是先焊筒体里面,焊完后从外面用碳弧气刨清理焊根,将容易产生裂纹和气孔的第一层焊缝基本刨掉,经磁粉或着色探伤确信没有缺陷存在后再焊外侧。
(3)对接直缝的焊接
对于中等厚度以下钢板的对接焊缝,采用齐边坡口最简单,并采用埋弧自动焊以提高生产率。
通常有以下几种焊接方法:
①无衬垫双面自动焊对焊件的边缘加工和装配要求较高,焊件边缘必须平直,保证装配间隙小于1mm。
为了保证焊缝有足够的熔深又不会烧穿,焊第一面时要控制熔深为板厚的40~50%。
翻面后要控制熔深达到板厚的60~70%,以保证全焊透。
②焊剂垫上的双面自动焊将装配好的钢板压在焊剂垫上,最简单的焊剂垫是用一段槽钢,里面装满焊剂即可。
焊接时要使焊剂紧贴在坡口背面,以防止焊接熔渣和熔池金属流失,并防止烧穿。
由于有了焊剂垫,装配间隙可不必严格要求。
正面焊时,控制熔深为板厚的50~60%,反面焊接时可不用衬垫,焊接规范与正面的相同以保证焊透。
对于厚度较大的工件,开坡口后仍可用上述方法焊接。
③手工封底的单面自动焊这是一种常用的方法,先用手工电弧焊封底,熔深为板厚的30~35%,然后用埋弧自动焊焊接正面焊缝。
这种方法既不用焊剂垫,对装配要求也不太严格,但生产效率较低。
上述几种方法也适用于容器纵缝的焊接。
(4)环缝埋弧自动焊
容器环缝自动焊接技术与直缝的对接自动焊类似。
双面焊时,先在焊剂垫上焊接内环缝,然后再焊接外环缝。
例如使用图9—1的皮带焊剂垫,两轴之间有一条连续皮带,其上放有
焊剂。
工件直接放在焊剂垫上,靠工件自重与焊剂贴紧,焊剂靠工件转动时的磨擦力带动一起转动,焊接时需要不断添加焊剂。
环缝埋弧焊时要注意1.3.3节中图1—19所示的焊缝提前量。
特别是在容器直径小于2m时,若不考虑焊丝提前量,会造成焊缝成型不良。
提前量为25—50mm,焊件直径大,取小值。
5)薄壁容器焊接实例——CO2再生塔的焊接工艺要点
图9—1皮带式焊剂垫
1.焊丝2.工件3.辊轮4.焊剂垫5.皮带
30万吨/年合成氨系统的CO2再生塔,直径为4600mm,高度为57000mm,总重为230吨,是整个工段中直径最大、高度最高的设备。
该设备的设计压力为0.17MPa,设计温度为150°,操作介质为苯菲尔特溶液,呈碱性。
其焊接工艺要点为
①焊接方法该设备壳体上部18m是厚度为12mm的1Cr18Ni9Ti,下部壳体是Q235—A,厚度分别是16、18、22mm。
塔体的筒节共35节,分三段在厂内制造,运到现场后再进行组焊,壳体的焊接采用手工电弧焊和埋弧自动焊相结合的焊接工艺,焊接顺序遵循先里后外,先纵缝后环缝的工艺原则。
②平板直缝拼接先在一面用手工焊打底,再用埋弧焊盖面,另一面用电弧气刨清焊根后再用埋弧焊焊接。
③筒节卷圆后纵缝焊接由于筒节直径大,容易变形,因此制造了专用的筒节元宝支架,以增强筒节的刚性,防止变形。
筒节直缝的焊接方法是先在元宝支架上焊内壁,如图9-2所示,然后移到自动升降架上焊外壁。
④筒体的环缝焊接是将筒体放在滚轮架上,由几名焊工在容器内部用手工焊焊接,然后在容器外面用碳弧气刨清焊根,最后用埋弧焊焊接。
⑤焊接材料的选用。
碳钢与碳钢焊接采用结427焊条,埋弧焊用H08A焊丝配431焊剂。
不锈钢与不锈钢焊接采用奥132焊条,埋弧焊则用1Cr18Ni9Ti焊丝,772和260混合焊剂(772#60%,
图9—2防止筒体变形的元宝架
1.筒体2.焊缝接头3.元宝架
260#40%)。
碳钢与不锈钢之间的焊接用奥307焊条。
⑥焊后热处理。
为防止焊缝产生应力腐蚀,设备的碳钢部分需进行环焊缝的热处理,以清除焊接残余应力。
环缝热处理用红外线电加热器进行,热处理制度为:
1)300℃以下不限制升温速度,但速度也不宜过快;
2)当筒体内外壁约达到300℃时,开始控制升温速度。
升温速度为150℃/h;
3)温度升至625±25℃时开始保温,保温时间为1h;
4)降温速度同升温情况一样。
300℃以下不控制降温速度;
9.1.2薄壁容器焊接技术进展
随着容器生产的发展和焊接技术的进步,近年来在薄壁容器制造中推广应用了一些焊接新技术,也出现了一些新的焊接装置。
(1)小直径筒体自动
为解决小直径筒体内纵缝及环缝的焊接问题,生产上出现了几种焊接装置。
其基本原理是用一根长杆把焊头伸到筒内进行焊接。
如图9-3所示的焊接装置是比较简单的一种。
它是用EC-1000自动焊机改装而成。
在小车上附加一个特殊机头,其端部装有焊头和焊剂漏斗,焊丝和焊剂通过管子送到焊头和焊剂漏斗处,转动焊件即可进行环缝焊接。
焊接内纵缝时,在电弧前方加一个支撑轮,沿坡口移动,以便导向。
该焊机焊接的最小筒体直径为200mm,纵缝长度可达2000mm。
(2)三丝埋弧焊
三丝埋弧焊是一种高效焊接方法,它可以在相距40—80mm内沿焊缝长度方向前后同时产生三个电弧,并以
大电流、高速度进行焊接作业。
图9—3
焊接规范的选择要考虑到三丝埋弧焊的特点,即前行电弧要选择大电流低电压,以获得较大的熔深;中间电弧起填充焊缝金属和消除咬边作用,电流可小些,电压要比前行电弧电压高,但不能高于后行电弧电压;后行电弧是保证焊缝表面成型的关键,故电流不宜大,电压可偏高一点以保证表面成型。
现举厚度为36mm板对接焊为例,其焊接规范如下,
焊丝直径:
5mm
丝距:
第一和二丝间距80mm
第二和三丝间距90mm
第一丝:
焊接电流为1100A,焊接电压为36V
第二丝:
焊接电流为900A,焊接电压为38V
第三丝;焊接电流为700A,焊接电压为40V。
三丝埋弧焊的使用情况是,对于厚度为22~50mm钢板对接焊,采用X形坡口,留较大钝边,双面焊接,反面不刨焊根。
用三丝埋弧焊焊接厚度为22~50mm板的对接缝,生产率比单丝埋弧焊可提高3~4倍,特别是省去单丝焊的多层反复焊接,底层和中层打渣;清焊根等工序,大大减轻了工人的劳动强度,减少焊接材料消耗和成本。
(3)管状焊条丝极电渣焊
一般电渣方法用于厚板焊接才能显示出它的经济效果,而管状焊条丝极电渣焊可用于中板的焊接。
管状焊条丝极电渣的原理类似于熔嘴电渣焊,区别在于熔嘴是一根带药皮的管状焊条。
管状焊条起着导电、焊丝导向的作用,管子熔化后也作为焊缝金属的一部分。
另外,由于管状焊条带有药皮,还可以起以下作用:
①使管状焊条与工件接触边缘保持绝缘,不至于造成短路现象。
所以装配间隙可比一般熔嘴电渣焊窄。
②焊接过程中,管状焊条药皮涂料不断熔化,自动补给渣料。
③药皮中含有一定数量的铁合金,使焊缝成分得以调整并细化晶粒,提高了焊缝的综合机械性能。
管状焊条丝极电渣焊常用于中板焊接。
由于焊接速度快(1~2m/h),坡口间隙窄,因此近缝区过热倾向较小。
加上焊缝渗入合金改善了成份和性能,故提供了焊后不进行正火处理的可能性。
试验表明,焊后和焊后回火状态的接头性能良好。
国内用管状焊条丝极电渣焊焊接的容器有壁厚36mm的碳钢吸收塔和壁厚38mm的16Mn储氧球罐等。
(4)二氧化碳气体保护焊的应用
由于二氧化碳气体保护焊具有成本低廉,焊接适应性强,操作灵活等优点,近年来在容器生产中,特别是在碳钢和普低钢的中、薄板容器制造中得到日益广泛的应用。
例如:
①压力容器封头的焊接产品是直径大于1600mm的椭圆形封头,通常这种封头均采用分瓣压制,组焊成型。
对于板厚为16~40mm的封头采用二氧化碳气体保护半自动焊,焊接效率与手工电弧焊相比提高2~3倍。
焊缝成型美观,焊缝超声探伤一次合格率达到95~96%。
②小直径筒体纵缝焊接产品外径为208mm,壁厚为1.5mm,长度为1800mm的Q235-B钢的筒体纵缝。
采用手工电弧焊,生产效率低,焊接变形量大,容易烧穿。
利用细丝(φ0.8mm)二氧化碳气体保护自动焊可单面焊双面成型。
正反面均能焊透,且不易烧穿。
焊后筒体纵缝成型光滑美观,变形小。
9.2厚壁容器的焊接
过程设备中的高压容器大多属厚壁容器,其焊接工作量很大,焊接工艺复杂,特别是低合金高强度钢的焊接就更为困难。
为了防止产生焊接裂纹就必须采取严格的工艺措施。
单层卷焊容器和热套容器是厚壁容器的两种主要型式。
这两类容器单筒节的制造工艺是相似的,纵缝焊接多数采用电渣焊,因为厚板电渣焊效率高,而焊缝晶粒粗大的问题可以通过正火(同时热校圆)得到改善。
目前,容器环缝的焊接仍然以埋弧自动焊为主。
9.2.1厚壁容器焊接技术
(1)纵缝电渣焊工艺
厚壁容器纵缝电渣焊多采用三丝电渣焊机。
焊接时可用单丝也可用多丝,焊丝可摆动也可不摆动。
现将焊接工艺简介如下:
①丝极电渣焊规范的选择丝极电渣焊规范参数很多,必须正确选择使之得到良好的配合,才能保证焊接接头的质量和焊接过程的稳定性。
为此尤其应注意:
1)焊丝根数及其摆动应根据焊接厚度来选择。
增加焊丝根数或使焊丝摆动均可增加焊接厚度。
一般情况下,单根焊丝不摆动可焊厚度为40~60mm;二根焊丝不摆动可焊接厚度为60~100mm;一根焊丝捏动可焊接厚度为60~100mm。
焊丝摆动可使热源高温区活动,有利于防止热裂纹的产生。
2)确定熔宽。
电渣焊由于功率大,其熔宽比别的焊接方法大,但是由于母材中含有的碳、硫、磷等元素比焊丝中的含量高,为了提高焊缝金属抗热裂纹性能,希望母材在焊缝中所占比例要小,一般要求熔宽为2~5mm。
3)焊丝直径。
一般采用直径为3mm的焊丝,在摆动情况下,焊丝在滑块旁要有4~6s的停留时间,以保证边缘能熔透。
4)装配间隙对熔宽和生产率有影响,同时要考虑到焊机导电嘴在其间运动的方便,常用的焊接间隙在28~32mm。
②电渣焊时应掌握以下技术要点。
1)筒节卷圆时,板的两端均预留直边,供电渣焊用。
卷圆后,焊缝处应按规定间隙用氧气切割,考虑到焊接过程中焊缝的收缩,上端留的间隙应比下端略大。
2)坡口两侧60mm范围内,用砂轮打磨光滑,以使滑块顺利通过。
3)装配前应清理表面油污、铁锈,按规定的间隙大小进行装配,通常用Π型板焊接固定。
4)装配焊接引弧板、熄弧板。
作为引弧、熄弧点。
5)焊接开始阶段,用较高的电压和较低的送丝速度在引弧板上引燃电弧使焊剂熔化,同时加入足够量的焊剂,造成足够深的渣池后再转入正常的电渣焊过程,这时应将电压和送丝速度调到规定的数值。
(2)环缝埋弧焊
埋弧焊可以获得高的熔透深度,若采用直径为6~8mm的焊丝单道焊,在大规范下也可一次焊接较厚的板。
但是,由于焊缝形成粗大的枝晶结构,焊缝的冲击韧性较低,不能满足压力容器设计的要求。
经验表明,多道焊缝能有效地提高埋弧焊焊缝的韧性。
一般采用直径4mm焊丝,中等的焊接规范进行多层多道焊,此时,由于前道焊缝受到次道焊缝的热作用而使晶粒细化,从而提高了焊缝的冲击韧性。
①焊前准备环缝焊接是容器制造的关键工艺之一,为保证焊缝质量必须重视坡口加工,焊件清理,装配等焊前准备工序。
1)坡口加工。
厚壁容器环缝均采用较窄的坡口,以减少熔敷金属量。
常用的坡口形式为U-V形组合坡口,见表9-1。
坡口的V形部分很短,位于容器内部,用手工电弧焊焊接;
表9-1容器环缝坡口形式及尺寸
序号
坡口名称
坡口型式
坡口尺寸
适用范围
1
U型V型组合坡口
s=16~120
h=10p=2
R=6~8c=2
α=5°
β=70°
手工焊封底的埋弧焊
2
V型带垫板坡口
C=8
α=15°
内径<φ500筒体,
手工焊
3
U型坡口
c=0.2
p=4~6
α=6°
R=8
氩弧焊封底的埋弧焊
U形部分在容器外部,用埋弧自动焊焊接。
2)焊件清理。
环缝装配前应将坡口上的油污、锈渍清理干净,坡口两侧10~20mm范围内的氧化皮要打磨干净。
3)焊件装配。
环缝的装配是很关键的,装配时要使焊缝间隙均匀,高低平整,要保证施焊以后焊缝的错边量、角变形都在规定的范围内。
调节好筒节间的位置后,在容器外壁上横跨焊缝焊上Π型铁加以固定。
②焊接规范和工艺条件的选择既要考虑到提高焊接生产率,也要考虑到保证焊缝性能,特别是冲击韧性的要求。
对于强度较低的材料,如20g、16Mn,钢材的塑性好,对焊缝冲击韧性的要求并不高,可选用直径为5mm的焊丝,并可采用较大的电流进行焊接。
对于强度较高的低合金钢,如18MnMoNb和14MnMoV钢,焊缝的冲击韧性要求较高,只能选用直径为4mm,甚至3mm的焊丝,并用较小的电流施焊。
这样,虽然生产率低一些,但是,由于焊道层数多,前一层焊缝大部分可以受到下一层焊缝的热作用,焊缝的冲击韧性就能得到改善。
表9-2为深厚焊缝埋弧自动焊常用的规范。
表9-2深厚焊缝埋弧焊常用规范
焊丝直径(mm)
焊接电流(A)
焊接电压(V)
焊接速度(m/h)
φ3
φ4
φ5
430~450
550~650
700~750
34~36
22~34
35~38
25
32
28
环缝的焊接除了选择合适的焊接规范外,还要根据钢材特点和容器壁厚考虑是否需要预热,或者采用低温消氢处理、焊后热处理等措施,防止焊接裂纹的产生。
关于这个问题可参阅本篇第三章的有关内容。
③厚壁容器环缝焊接程序将装配好的容器放在滚轮架上,自动焊机头放在可移动的龙门式升降机(或单臂式)上进行焊接。
一般是先焊内环缝后焊外环缝,依次焊接。
1)环焊缝预热。
由于厚壁容器环焊缝是采用多层多道焊,残余应力十分复杂。
为防止冷裂纹的产生,即使是碳钢容器在埋弧焊前也要对环缝坡口进行预热。
预热时应使内外壁温度均匀并保持整个焊接过程的温度不低于规定的预热温度。
2)手工焊封底。
焊工在容器内部进行手工封底焊,采用多层多道焊,一条缝要连续焊满。
这个工作在预热条件下进行是相当艰苦的,需要数名焊工轮流操作。
3)去掉Π形铁。
封底焊缝焊好后,筒节间的位置就固定了,可以去掉装配时焊在外壁的Π形铁,以便外环缝的焊接。
Π形铁打掉后要将残余的焊缝铲掉,磨平,并经磁粉探伤,确认无裂纹方可。
若有裂纹须进行修补,这对高强度钢容器尤为重要。
4)铲焊根。
为保证焊缝质量,必须将手工封底焊缝根部的未焊透,夹渣等缺陷清理除掉。
这一工作可用凤铲或碳弧气刨来进行(刨后要打磨)。
5)环缝埋弧焊。
在达到规定的预热温度后即可从容器外部进行埋弧自动焊。
焊时用一个专用的铜制扁焊嘴深入到环状坡口内。
使用的焊剂应经过烘干,焊丝经过除锈、去污。
焊接应连续进行。
要保持焊接规范的稳定,注意焊道的合理分布,防止坡口边缘的咬边和夹渣。
焊接过程中应保持层间温度不低于预热温度,但也不可过高,否则对焊接接头的韧性有不良的影响,一般不要超过300℃。
低合金高强度钢容器的环焊缝应一次焊满,中途不要停顿。
经验证明,这对防止产生延迟裂纹是有好处的。
6)焊后消氢处理。
对强度级别较高的钢种,环缝焊满后应立即进行焊后消氢处理。
即采用与预热相同的办法使坏缝在200~300℃保温2h以上,使焊缝内的扩散氢充分逸出。
这也是防止产生延迟裂纹的重要措施之一。
(3)厚壁容器中的焊接缺陷对于电渣焊缝,常见的缺陷为气孔、夹渣和八字裂纹。
八字裂纹多产生于含Nb钢。
埋弧自动焊缝常见缺陷为裂纹和夹渣,有时也出现热裂纹。
(4)厚壁圆筒焊接实例
我国自制的第一台30万吨/年氨合成塔,其容器部分直径3200mm,壁厚150mm,材料为18MnMoNb,该圆筒先由每层50mm厚的3层卷焊圆筒热套成长为1975mm的7个筒节,然后再将7个筒节由环焊缝连接成整体。
焊接要点如下:
①单层筒体纵缝焊接
1)筒节的纵缝采用电渣焊,焊丝选用H08Mn2Mo,配用焊剂431。
2)焊后进行900℃×1h的正火处理。
工件出炉后即进行复校圆,终轧温度大于800℃。
3)为改善焊缝的综合机械性能,筒体按下述规范进行调质处理:
950℃×2h水淬;620℃×5h回火
②热套筒节环缝焊接焊前预热150~200℃,内壁用手工焊封底,采用结707焊条。
内壁焊满后随即加热到300~350℃,保温1h后缓冷,进行去氢处理。
外部挑焊根后经预热,用埋弧自动焊焊接,焊丝选用H08Mn2NiMoA,配用焊剂330,焊后进行去氢处理。
③焊缝经超声波探伤后作最终消除应力热处理,规范为:
630℃×4.5h。
9.2.2厚壁容器环焊缝焊接技术进展
过程设备的大型化使设备的生产周期越来越长,这就制约了大型生产项目的建设进度和周期,同时也使工人的劳动强度显著提高。
而焊接则是其中最重要的制约因素之一,尤其是厚壁容器就更为突出。
因此,容器制造厂一直在改进其生产技术,在焊接方面做了许多工作。
(1)封底焊工艺的改进
如前所述,手工电弧焊封底劳动条件差,生产率低。
为此,容器制造厂在环缝封底焊工艺方面做了一些新的探索和改进,开发出下面两种环缝封底焊焊接工艺。
①氩弧焊封底工艺采用这种工艺的坡口形式见表9-1中第三种坡口。
使用特殊的长焊炬从容器外部进行钨极脉冲氩弧焊,可获得稳定的单面焊双面成型焊缝。
一次焊透深度为4~6mm,以后用加填充丝的方法焊至坡口根部总厚度10mm,再用埋弧焊逐层焊满。
这种封底焊工艺已成功地用于内径200~2800mm压力容器的生产,焊缝一次合格率达到100%,与手工电弧焊封底工艺相比,提高生产率近20倍。
②低匹配焊条的应用。
在制造低合金高强度钢的压力容器时,为了防止焊缝根部裂纹,封底焊缝使用比母材强度略低,塑性更好的焊条来焊接,称之为低匹配焊接。
抗裂性试验还表明,使用低匹配焊条对防止根部裂纹有明显的效果,并可将预热温度降低50~70℃。
对于低合金钢厚壁容器的环缝封底,常常在容器内部进行焊接。
采用低匹配焊条,预热温度有所降低,对改善劳动条件也是有利的。
(2)窄间隙焊接技术的应用
目前,在厚壁容器焊接中已采用的窄间隙焊接技术有窄间隙埋弧焊、窄间隙活性气体保护电弧焊和窄间隙电渣焊等。
这类方法的共同点是对接焊缝的间隙很小,直边对接间隙为10—15mm,因此焊接材料消耗小;热影响区小,接头质量高,特别是生产率均较普通方法大为提高。
有关窄间隙埋弧焊和活泼气体保护焊,可分别详见第一章1.3.6和1.4.6。
但是,窄间隙焊接要求工艺参数控制精确,设备运行可靠,操作熟练。
一旦出现缺陷,返修比较困难,因此要求较高的一次成功率。
(3)环缝电渣焊工艺的改进环缝电渣焊工艺早巳成熟,但是用于压力容器制造尚有困难。
因为电渣焊接头晶粒粗大,韧性指标低,必须在焊后进行正火处理,可是大型容器若进行整体正火处理,受加热炉限制。
随着热处理技术的提高,国外在研究将电渣焊用于容器环缝的焊接方面,取得了一定进展。
①跟踪感应正火电渣焊工艺这种环缝电渣焊工艺的特点是在电渣焊滑块后边跟一个特殊结构的平感应器,在焊接过程中进行跟踪正火处理。
感应器的有效区宽度300mm,感应器和滑块间的距离及感应器功率可根据容器材料规格的不同进行调整。
感应器由380V50Hz工业网路供电,功率消耗不超过200kW。
工作压力6MPa,使用温度-55℃,直径2400mm,采用60mm厚09T2c(相当于09Mn2Si)钢制造的容器,应用跟踪正火电渣焊进行焊接,检测结果表明:
焊接接头韧性远优于普通电渣焊,完全满足-70℃时αk>19.6J的设计要求。
②局部正火电渣焊工艺利用天然气燃烧器,对电渣焊后的环缝在容器外侧作局部加热,内侧保温,在3小时内加热到920度,保温半小时,关火使工件空冷,对环缝作局部正火处理。
9.3球形容器的焊接
球形容器是过程设备中的一大类,一般用来贮存工艺过程中的原料和产品。
我国从60年代初开始建造工业球罐以来,冶金、石油化工、城市煤气等工业部门已拥有各种球罐上万台。
球罐容量从几十立方米到上万立方米,制造球罐的材料有20R、16MnR,15MnVR及15MnVN钢等,也有国外进口的低合金高强度钢。
通过这些球罐的建造,我国球形容器的制造和焊接技术水平得到不断的提高。
由于大型球罐体积大,运输不便,所以在工厂里只制造球瓣,而在使用现场进行组焊。
目前球形容器的焊接方法仍以手工电弧焊为主,因为球形容器的焊缝有各种位置,手工焊最灵活。
当然,为了提高生产率,机械化的焊接方法已在球形容器制造中开始应用,但是还不普遍,尚有许多技术问题需要解决。
9.3.1球形容器焊接技术
以2000m3球罐为例,介绍球形容器的一般焊接技术。
该球罐内径φ15.7m。
球壳由25和28mm两种厚度的16MnR钢板建造。
球罐自重162吨。
该球壳本体由南北极,南北寒带,南北温带和赤道带参见图4—13共106块球板拼焊而成。
球壳本体焊缝总长约650m,其中现场焊接的焊缝占2/3。
整个球罐用12根无缝钢管(φ529×8)制成的柱脚作为支柱。
球瓣成型用2000t水压机冷压,考虑到尽量减少冷压后的应力,将成型后的球瓣在550~580℃回火。
焊前预热100℃,焊接材料选用结570焊条。
(1)焊接准备焊前应做好如下准备工作。
①焊接坡口采用双面不对称的X形坡口,用半自动气割机对球瓣依次下料。
钢板冷压成型后用砂轮机将坡口边缘磨光并进行磁粉探伤,若发现裂纹等严重缺陷应在预热后补焊。
②整圈试装在车间内将加工好的球板按圈进行试装,这样可以保证各球带总的尺寸符合要求。
对每一圈的最后一块球瓣用单配的方法割到所需的尺寸,以保证球罐在总装时有较小的尺寸误差。
③预热预热火焰应对准坡口中心。
预热开始时,火焰不能太大,加热到要求的温度后开始焊接。
此时,火焰不可熄灭,让其维持小火燃烧。
在施焊中,若发现预热温度低于规定要求,则应随时加热。
④电焊条的干燥及保温电焊条的干燥对于保证焊缝质量防止冷裂纹是一个重要的环节。
焊前经400~450℃烘焙2h,然后将烘干的焊条放入100~120℃的烘箱中保温。
随用随取。
⑤坡口焊前清理及电弧气刨挑焊根。
为保证焊接质量,要确保焊接坡口表面的清洁,在预热前必须将坡口表面用砂轮除锈磨光,预热后如发现有烟灰等杂质,也要刷净。
(2)焊接球罐焊接程序、方法及注意事项如下:
①预拼板焊接。
为了减少现场焊接工作量,在制造厂内先将球瓣两块、两块地拼焊,制成预拼板再送往工地安装
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