淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求市公開課一等獎省賽課獲獎?wù)n件

淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求中國石化集團第五建設(shè)企業(yè)曾永德淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第1頁內(nèi)容摘要伴隨石油、化工行業(yè)不停發(fā)展，石油化工設(shè)備越來越大型化，造價也越來越高。鉻鉬鋼及鉻鉬復(fù)合鋼材料含有合金元素含量少、價格廉價，同時還含有良好工藝性能和物理性能等優(yōu)勢，近年來被廣泛用于石油、化工等行業(yè)。因為運輸條件限制，許多大型壓力容器組焊工作必須到施工現(xiàn)場完成。大型壓力容器現(xiàn)場組焊質(zhì)量控制重點和難點就是復(fù)合鋼板現(xiàn)場焊接工作。本文經(jīng)過對焦炭塔施工實踐經(jīng)驗梳理，總結(jié)了復(fù)合鋼板焊接技術(shù)關(guān)鍵點。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第2頁鉻鉬鋼及鉻鉬復(fù)合鋼材料特征1.含有良好抗氧化和熱強性能；2.含有比很好抗硫腐蝕和抗氫腐蝕性能；3.含有良好工藝性能和物理性能；4.這類材料合金元素含量少、價格廉價；淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第3頁焦炭塔技術(shù)參數(shù)及現(xiàn)場情況介紹主體材質(zhì)：SA387Gr11CL1鋼和SA387Gr11CL1+06Gr13復(fù)合鋼；規(guī)格：φ9400×42.659×(26+3)/24/32/34/36/38/40/42/46；全容積：約2302m3；凈重：約326.811t。焦炭塔半成品由某壓力容器制造單位負責下料、壓制成型、坡口加工并散片到貨；我企業(yè)負責現(xiàn)場組焊工作。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第4頁1.焊前施工準備 ①圖紙審查和施工作業(yè)文件準備； ②焊工資格確認； ③施工機械和工、卡具準備； ④組裝平臺搭設(shè)； ⑤焊接材料和焦炭塔組焊半成品驗收。 淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第5頁2.坡口加工 ①焦炭塔全部球形瓣片和筒體板片坡口（如圖一和圖二所表示）均在某壓力容器制造廠內(nèi)采取機械加工方法制備；坡口應(yīng)符合圖樣要求，坡口表面必須平滑； ②施工現(xiàn)場需要加工或整修焦炭塔半成品坡口時應(yīng)采取等離子切割機和氧-乙炔焰切割等熱加工方法進行。應(yīng)使用磨光機將切割表面處凹凸不平部分、氧化層和過熱層去除并打磨平整、光潔。 ③采取等離子切割機和氧-乙炔焰等熱加工方法切割鉻鉬鋼焊接坡口時，應(yīng)按工藝要求采取預(yù)熱和緩冷辦法，以防止發(fā)生裂紋和切割面硬化。 ④加工成形坡口表面不得存在裂紋、分層、夾渣等缺點；淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第6頁圖一：SA387Gr11CL1鋼板坡口示意簡圖淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第7頁圖二：SA387Gr11CL1+06Gr13復(fù)合鋼板坡口示意簡圖淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第8頁3.組對和定位焊組對關(guān)鍵點 ①對接焊縫組對前應(yīng)徹底去除坡口內(nèi)外各20mm范圍油污、鐵銹、砂土、水跡、氧化皮及其它對焊接有害物質(zhì)。坡口邊緣100mm范圍內(nèi)（復(fù)合鋼板從基層側(cè)）進行100%超聲檢測，以無裂紋類缺點為合格；坡口表面不得有分層、毛刺等缺點。 ②復(fù)合鋼板對接接頭對口錯邊量不得大于復(fù)層厚度50%，且小于1mm；非復(fù)合板對接接頭對口錯邊量應(yīng)符合相關(guān)要求。 ③對口間隙：環(huán)焊縫為2～３mm，縱焊縫為4～5mm。 ④當焊縫兩側(cè)板厚度不一致時，應(yīng)確保內(nèi)壁平齊，外部光滑過分。

⑤組對時應(yīng)使用工卡具。

工、卡具應(yīng)焊接在基層一側(cè)，禁止在復(fù)層上焊接工、卡具；組對工卡具與設(shè)備焊接應(yīng)與正式焊接工藝相同。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第9頁

定位焊關(guān)鍵點 ①定位焊焊接工藝、焊接材料及其對焊工要求與正式焊接相同。 ②正式焊接要求預(yù)熱時，則定位焊縫也應(yīng)按相同要求預(yù)熱，且取預(yù)熱溫度上限。預(yù)熱范圍為從焊縫中心向兩側(cè)各大于3倍壁厚，且大于50mm。 ③定位焊焊縫尺寸應(yīng)符合焊接工藝要求。定位焊縫應(yīng)均勻分布且應(yīng)有足夠強度，引弧和熄弧點應(yīng)在坡口內(nèi)。 ④定位焊縫應(yīng)確保焊透、熔合良好、無焊接缺點，發(fā)覺裂紋等焊接缺點時應(yīng)及時去除。為了確保底層焊道成形良好，降低應(yīng)力集中，應(yīng)將定位焊縫兩端磨成緩坡狀。 ⑤定位焊和正式焊接之間時間間隔不宜過長，正式焊接時，起焊點應(yīng)在兩定位焊縫之間。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第10頁4.焊接工藝

焊材選取復(fù)合鋼板焊接時，基層和復(fù)合層通常采取原單一材料焊接時所選取焊接材料（焊條、焊絲、焊劑）；過渡層焊接材料選取普通要由焊接工藝試驗來決定。依據(jù)焦炭塔設(shè)計圖紙要求,按照JB4708-《鋼制壓力容器焊接工藝評定》要求進行焊接工藝評定工作,完成焊接工藝評定匯報；編制用于現(xiàn)場作業(yè)焊接工藝規(guī)程，確定選取焊接材料。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第11頁焊接操作普通要求鉻鉬鋼屬高強度耐熱鋼，焊接時易產(chǎn)生裂紋，含有淬硬傾向，所以焊接時要作好焊前預(yù)熱、層間溫度控制以及后熱處理。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第12頁焊前預(yù)熱 ①鉻鉬鋼母材預(yù)熱溫度應(yīng)依據(jù)焊接工藝評定確定，普通采取電加熱或火焰加熱法；預(yù)熱應(yīng)在坡口兩側(cè)均勻進行，預(yù)防局部過熱。 ②加熱帶應(yīng)布置在焊縫區(qū)域，加熱區(qū)域要用保溫棉進行保溫，保溫棉厚度普通應(yīng)到達40mm～60mm。 ③異種鋼焊接時，預(yù)熱應(yīng)按淬硬傾向較大一側(cè)材料要求進行。

④預(yù)熱溫度：控制在160～200℃之內(nèi)；應(yīng)使用測溫筆或紅外線測溫儀在距焊縫中心50mm～100mm范圍內(nèi)，隨機測量，測點不應(yīng)少于3點。預(yù)熱范圍：坡口兩邊均大于3倍壁厚，且大于150mm區(qū)域。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第13頁施焊要求 ①焦炭塔組對焊接次序：先焊接縱向焊縫，后焊接環(huán)環(huán)向焊縫；先焊接大坡口側(cè)，后焊接小坡口側(cè)。 ②縱向焊縫焊接時應(yīng)將端部過渡層及復(fù)合層各留30~50mm不焊，待環(huán)向焊縫基層焊接完成后再將所留縱向焊縫兩端焊接成形。 ③焊接區(qū)域到達預(yù)熱溫度后即可拆除保溫棉進行焊接作業(yè)。施焊時，層間溫度應(yīng)保持在200～250℃之間。 ④禁止在坡口之外母材表面引弧和試驗電流，并應(yīng)預(yù)防電弧擦傷母材。焊接施工中應(yīng)注意起弧和收弧質(zhì)量，焊縫末端弧坑應(yīng)填滿。 ⑤對接接頭打底焊接完成后，應(yīng)進行后面清根；經(jīng)100%磁粉檢測合格后，方可繼續(xù)施焊。對接接頭焊縫寬度以每邊蓋過坡口2mm為宜，焊縫余高應(yīng)打磨至與母材齊平并光滑過渡，不得低于母材。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第14頁 ⑥多層多道焊每層焊完后應(yīng)馬上對層間進行清理，并進行外觀檢驗，若發(fā)覺缺點，去除后方可進行下一層焊接。多層多道焊層間接頭應(yīng)錯開50mm以上。 ⑦每條焊縫應(yīng)一次連續(xù)焊接完成。在焊接過程中，因為某種原因必須中止焊接工作時，應(yīng)保持焊縫坡口及兩側(cè)各150mm范圍區(qū)域處于預(yù)熱溫度（160～200℃）范圍內(nèi)，直至焊接工作重新開始；不然，在暫停焊接工作時應(yīng)馬上進行后熱處理（指消氫處理）并采取緩冷辦法，后熱處理溫度應(yīng)控制在250～350℃范圍內(nèi)。 ⑧焊接SA387Gr11CL1+06Gr13復(fù)合鋼板時，應(yīng)先焊接基層后焊接復(fù)合層。基層焊縫表面經(jīng)打磨并100%磁粉檢測合格后，方可進行過渡層堆焊焊接。過渡層厚度應(yīng)控制在0～1mm之間，表面應(yīng)平滑經(jīng)100%磁粉檢測合格后方可進行復(fù)層焊接。

⑨工卡具拆除時不應(yīng)損傷母材，拆除后應(yīng)將殘留焊疤打磨光滑；打磨后母材厚度不得小于其允許最小設(shè)計值，不然應(yīng)按正式焊接工藝進行堆焊并打磨平滑；打磨后母材表面應(yīng)經(jīng)100%磁粉檢測合格。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第15頁焦炭塔縱向焊縫焊接工藝 ①坡口形式如圖一和圖二所表示； ②坡口尺寸允許偏差符合工藝要求； ③焊接方法：現(xiàn)場組焊采取雙面焊接，每條縱焊縫采取2人同時分段焊接，即1名焊工從下面向中部焊接，另1名焊工同時從中部向上部焊接，焊接速度要保持一致； ④焊接次序如圖三所表示；⑤焊接工藝參數(shù)符合焊接工藝規(guī)程。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第16頁圖三：焦炭塔縱向焊縫焊接次序示意圖淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第17頁焦炭塔環(huán)向焊縫焊接工藝 ①坡口形式如圖一和圖二所表示；②坡口尺寸允許偏差符合工藝要求；③焊接方法：現(xiàn)場組焊采取雙面焊接，由10名焊工采取焊條電弧焊沿環(huán)向位置逆時針均勻同向施焊，焊接速度要保持基本一致；焊工分布如圖四所表示，其中A、B、C、D、E、F、G、H、I、J 代表10名焊工。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第18頁圖四：焦炭塔環(huán)縫焊接時焊工布置示意圖淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第19頁

④焊接次序如圖五所表示；⑤焊接工藝參數(shù)符合焊接工藝規(guī)程。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第20頁圖五：焦炭塔環(huán)向焊縫焊接次序示意圖淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第21頁焦炭塔上封頭焊接工藝 焦炭塔上封頭由17塊球片和3塊極蓋板組成，封頭采取極蓋板與球形瓣片組焊結(jié)構(gòu)。焊接時應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇焊工數(shù)量，先焊接17片球形瓣片縱向焊縫，再焊接其環(huán)向焊縫；組焊成整體后，再組焊極蓋板。焦炭塔上封頭焊接次序如圖六所表示。

焦炭塔上封頭焊接工藝依據(jù)實際情況分別選取前述環(huán)向或縱向焊縫焊接工藝。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第22頁圖六焦炭塔上封頭焊接次序示意圖淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第23頁焦炭塔錐段焊接工藝 焦炭塔錐段焊接工藝與焦炭塔上封頭焊接工藝基本相同。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第24頁5.焊縫檢驗外觀檢驗全部焊接接頭表面應(yīng)圓滑過渡，不允許存在咬肉、裂紋、氣孔、弧坑、夾渣等缺點；焊接接頭上熔渣和兩側(cè)飛濺物必須打磨和清理潔凈。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第25頁無損檢測

①從事無損檢測人員和機構(gòu)必須持有國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗部門頒發(fā)，并在使用期內(nèi)資格證書。 ②無損檢測工作必須嚴格按照設(shè)計圖紙要求進行。 ③為確保焊接質(zhì)量，現(xiàn)場組焊單位應(yīng)依據(jù)需要，可對全部焊縫坡口、清根處、焊接接頭內(nèi)外表面等安排進行一次或?qū)掖未欧蹤z測。 ④全部鉻鉬鋼焦炭塔對接接頭無損檢測工作應(yīng)在焊接結(jié)束最少36小時后進行。射線檢測Ⅱ級合格，超聲波檢測和磁粉檢測Ⅰ級合格。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第26頁焊縫返修 ①經(jīng)檢測不合格焊接接頭表面缺點，可用磨光機打磨去除，其剩下壁厚不得小于設(shè)計最小尺寸。打磨部位應(yīng)與周圍金屬平緩過渡，打磨后須經(jīng)磁粉檢測合格。 ②經(jīng)檢測不合格焊接接頭內(nèi)部缺點，允許鏟掉補焊。采取碳弧氣刨方法去除缺點時，應(yīng)將刨槽氧化層用磨光機打磨潔凈，磨槽修整成適合補焊形狀（最少50mm長），并經(jīng)著色檢驗確認缺點已被去除后方可補焊。焊接缺點返修應(yīng)采取與正式焊接相同焊接工藝及辦法，應(yīng)取要求預(yù)熱溫度上限值進行預(yù)熱，預(yù)熱范圍也應(yīng)適當擴大。 ③焊縫返修應(yīng)在熱處理前進行。不然，返修部位須重新進行熱處理。 ④內(nèi)部缺點返修部位須按設(shè)計要求重新進行無損檢測。

⑤焊縫同一部位返修次數(shù)不得超出二次。不然應(yīng)經(jīng)壓力容器現(xiàn)場組焊單位技術(shù)責任人同意，焊縫返修部位，返修次數(shù)、檢驗結(jié)果及超次返修同意手續(xù)等均應(yīng)記入產(chǎn)品質(zhì)量證實文件中。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第27頁7.質(zhì)量驗收 焦炭塔現(xiàn)場焊接工作完成后，應(yīng)按設(shè)計要求進行整體熱處理、經(jīng)硬度檢測和PMI（指合金元素檢測）復(fù)核合格，最終進行整體水壓試驗。焦炭塔水壓試驗時，施工單位、監(jiān)理、業(yè)主和監(jiān)督檢驗機構(gòu)代表等均應(yīng)到場見證，試驗合格后各方代表應(yīng)在施工單位準備好強度試驗匯報上簽字確認。淺談鉻鉬鋼及其復(fù)合鋼板焦炭塔現(xiàn)場組焊施工技術(shù)要求第28頁 參考文件1.《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》

中華人民共和國國務(wù)院令第549號2.《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

TSGR0004-3.《鋼制壓力容器焊接工藝評定》