奥氏体不锈钢容器埋弧自动焊接施工工法

'奥氏体不锈钢容器埋弧自动焊接施工工法完成人：韩利荣汤日光刘卫峰徐智明来金燕单位：胜利石油化工建设有限责任公司管道容器厂12 奥氏体不锈钢容器埋弧自动焊接施工工法一、前言随着我厂市场开发的深入，我厂承揽的外部工程越来越多。近年来，我厂多次承揽奥氏体不锈钢容器预制工程。容器焊接是容器预制中的关键工序。我们在奥氏体不锈钢容器预制中首次成功应用了埋弧自动焊接技术。该项成果获2005年管理局青工创新创效成果大赛二等奖。在不锈钢容器焊接中采用埋弧自动焊接技术难度大，易出现焊接缺陷，为了保证奥氏体不锈钢容器焊接质量，提高焊接工效，根据奥氏体不锈钢容器焊接特殊要求，我们编制并实施了《奥氏体不锈钢容器埋弧自动焊接施工工法》，有效保证了施工质量与工期，做到了技术先进、安全适用和经济合理，取得了良好的经济效益和社会效益。二、适用范围本工法适用于直径大于或等于1000mm，厚度大于或等于8mm奥氏体不锈钢容器壳体焊接。三、工法的特点1、采用了先进的施工工艺与方法。2、本工法工序操作简便，可靠性强，易掌握。3、施工中使用焊接升降平台、地线连接器和埋弧自动焊机等新设备、新机具。4、施工中采用新工艺新技术，将埋弧自动焊应用于奥氏体不锈钢容器焊接。12 一、施工准备1、焊接工艺评定：焊接工艺评定过程及认可按照《压力容器安全技术监察规程》和《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708－2000规定进行。2、焊工资格：参与不锈钢容器焊接的焊工应按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》的规定项目考试合格。3、无损检测人员的考试：容器焊接无损检测人员应按《特种设备无损检测人员考核实施细则》的要求，取得相应的资格证书。4、自制自动焊接升降平台，该设备为埋弧自动焊接有效的辅助设备。该设备为可移动式，焊接平台可自由升降。该设备的使用可有效提高焊接效率，降低劳动强度，提高焊接质量，增加施工安全性。5、自制地线连接器。该施工机具为我车间自主研发。该机具材质为奥氏体不锈钢。可有效解决埋弧自动焊接过程中出现的地线缠绕，地线连接不牢固，损伤母材的问题。6、材料的检验和复验：所有用于容器施工的容器母材及焊材均应符合GB150－1998《钢制压力容器》、GB4237-92《不锈钢热轧钢板》、GB/T17854-1999《埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂》要求，必要时进行材料复验。7、12 所有设备应检修合格，所用计量器具均应检验合格并在有效检定期限内。一、工艺要点1、埋弧自动焊的特点是焊接线能量大，焊接效率高。而奥氏体不锈钢焊接工艺特点要求焊接线能量小，尽量减少在危险温度区间停留时间。因此，在制定焊接工艺时，应控制焊接线能量与焊缝冷却速度。2、焊缝坡口的选择：母材板厚大于8mm,小于20mm,可选择单面坡口形式。母材板厚大于20mm，可选择双面坡口形式。3、焊接工艺应严格控制线能量，宜采用小直径焊丝，小电流，大焊速，多道焊，最大限度地减少过热，减少冷却时收缩应力，可防止晶间腐蚀、热裂纹及变形的产生。4、碳是造成晶间腐蚀的主要元素，随着奥氏体不锈钢中含碳量的增加，在晶界生成的碳化铬也就随之增多，结果就使得在晶界形成贫铬区的机会增多，导致产生晶间腐蚀的倾向也加大。所以在焊材的选用中应严格控制碳的含量。5、对奥氏体不锈钢来说，焊剂选择是关键，由于许多焊剂向焊缝金属中增硅，焊缝金属容易形成粗大的单相奥氏体柱状晶，导致焊缝金属的热裂纹敏感性大。所以焊剂的选用应控制硅的含量。并注意焊丝与焊剂的匹配。6、采用埋弧自动焊焊接奥氏体不锈钢必须采取有效措施对焊缝进行冷却，缩短焊缝在危险区停留的时间。因为奥氏体不锈钢不会产生淬硬现象，所以在焊接过程中，可以在焊件下用铜垫板，或直接浇水冷却。但所用冷却水应控制氯离子含量不超过25mg/L。12 一、施工流程筒体纵缝外观检验筒体纵缝焊接筒体环缝焊接筒体纵缝探伤筒体环缝探伤筒体环缝外观检验二、施工要点1、不锈钢容器施工应设专门的施工区域，采用铺垫橡胶板或木板加以保护，避免不锈钢板材及容器表面受到污染。2、焊缝坡口两侧20mm－30mm内用丙酮擦净清理。3、由于奥氏体不锈钢的收缩变形大，故筒体定位焊应加强。4、为防止晶间腐蚀，接触介质的焊缝应最后施焊。因此筒体内部最后一层焊缝应最后施焊。5、焊接过程中严格控制层间温度，前一层焊缝温度降至60℃以下再进行下一层焊接。6、不锈钢容器筒体外部焊接前采用碳弧气刨进行清根，操作过程中，应保证操作平稳，刨削深度一致。清根后应及时将熔渣清理干净。7、焊缝可强制冷却以加快冷却速度，减少热影响区。焊接过程中对焊缝采用强制水冷和风冷相结合的冷却方式，以达到焊缝快速冷却的目的。12 在施工过程中，在焊缝渣壳清除后，立即利用水冷和风冷两套自制冷却装置对焊缝进行快速冷却。1、为防止电弧擦伤，引弧必须在坡口内引弧，不允许在坡口外有电弧擦伤母材的痕迹。2、所使用的砂轮片只能专用于磨不锈钢容器。所用的钢丝刷及清除焊渣的工具一律皆由不锈钢制成。3、为确保焊接接头的耐腐蚀性，其表面应呈光亮状，残渣等皆应去除，去除的办法是砂轮打磨、酸洗。4、容器筒体吊运应采用不锈钢专用吊具，避免与碳钢接触。5、焊接过程中地线连接采用不锈钢容器专用地线连接器。6、纵缝焊接必须使用引弧板、熄弧板，其材质应与母材同材质、同厚度。容器纵环缝焊接熄弧时必须采取二次熄弧，保证填满弧坑。二、质量要求（一）本工法在执行过程中遵循以下标准：1、《钢制压力容器》GB150－19982、《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708－20003、《压力容器安全技术监察规程》4、《承压设备无损检测》JB/T4730－20055、《埋弧焊用不锈钢焊丝和焊剂》GB/T17854-19996、《不锈钢热轧钢板》GB4237-927、《钢制化工容器制造技术要求》HG20584-1998（二）：施工中应采取以下质量控制措施：12 1、施工过程中严格执行焊接工艺及技术交底要求。2、严格控制下料质量，保证焊接坡口各部尺寸符合焊接工艺要求。3、严格控制组对质量，保证组对间隙、筒体组对错边量符合工艺要求。4、施工中，严格执行工序交接及三检制。施工中，在组对工序合格的情况下，方可进行焊接施工。焊接完毕后，及时进行自检和互检。一、主要施工设备与机具以我公司承揽的大连齐化环氧树脂工程，共计3台奥氏体不锈钢反应容器为例。其中包括预反应器1台，第一产品槽1台，第一粗产品槽1台，容器直径分别为Φ3800和Φ3900mm，板厚均为12mm，材质为0Cr18Ni9。使用本工法所用主要机具设备见附表1。二、劳动组织劳动组织可实行动态管理，但施工人员的多少应根据实际的施工条件的不同而灵活确定。每台容器各工序工种配置情况见附表2。十一、HSE措施1、施工过程中严格执行《焊工安全操作规程》。2、非施工人员不得进入施工场地。3、焊接人员必须具有相应焊接项目的焊接证书，焊接证书应在有效期内。4、施工人员必须严格穿戴劳保用品。使用电动工具，必须使用绝缘手套、防护镜。12 5、施工前，检查电气设备有无安装漏电保护器，没有安装漏电保护器的设备不得使用。检查电缆线有无破损、老化、接头包扎不牢等现象，如有情况修复合格后方可使用。6、吊装作业时，必须使用合格的吊装卡具、钢丝绳，且不可超出其适用范围。卡具吊点必须注意均匀分布在被吊物的重心周围，防止出现侧滑现象。7、焊机必须接地，防止触电。8、进行容器焊接时，在高出地面2米以上必须系好安全带，防止坠落。否则不准施焊。9、施工过程中，施工人员注意配合协调，防止烫伤、碰伤。10、施工过程中，不得破坏施工周围环境。施工废弃物必须分类存放，按照厂《施工废弃物管理规定》处理。十二、效益分析经济效益：在不锈钢容器焊接中采用埋弧自动焊，自动化程度高，可提高焊缝质量一次合格率10％以上，可提高焊接工效3倍，节约焊材消耗20％以上，有效降低生产成本。同时可有效降低焊工劳动强度。2005年5月我厂施工的大连齐化三台奥氏体不锈钢容器壳体全部采用埋弧自动焊接。采用本工法进行焊接，焊后所有焊缝外观美观，一次合格率达99.5％，焊缝内部射线探伤一次合格率达99％，且比预订工期提前完工，有效地提高了生产效率，降低了生产成本。而以前施工的滨州化工厂同种规格3台奥氏体不锈钢容器采用传统焊条电弧焊12 焊接，焊缝外观一次合格率为90％，焊缝内部射线探伤一次合格率仅为89.5％，且施工工期为大连齐化工程四倍。采取不同焊接方法的两项工程施工效果比较如下表：工程实例比较内容焊接方法工程量（台）施工工期（天）质量评价材料节约（万元）人工节约（工日）滨州化工焊条电弧焊328合格－0.6－32大连齐化埋弧自动焊37优良0.858社会效益：本工法应用于生产施工，具有设备简单，焊工易于掌握，焊接效率高，焊接质量好，可有效降低生产成本等特点。对于油建施工企业，经常预制奥氏体不锈钢容器,此项工法在我公司内推广后可有效提高我公司不锈钢容器焊接质量，有效降低生产成本，增强公司在市场中的竞争力。十三、工程应用实例应用实例（一）：2005年5月我厂施工的大连齐化3台奥氏体不锈钢容器壳体全部采用本工法进行焊接，取得令人满意施工效果。施工情况如下表：12 产品名称施工内容工程量（台）焊接工序施工工期（天）开工日期竣工日期预反应器132005.5.92005.5.23第一产品槽132005.5.102005.5.25第一粗产品槽132005.5.112005.5.25应用实例（二）：施工内容产品名称工程量（台）焊接工序施工工期（天）开工日期竣工日期脱ECH供给罐12.52007.11.52007.11.19中间物蒸馏罐132007.11.52007.11.20预反应釜122007.11.62007.11.22脱溶剂供给罐12.52007.11.62007.11.222007年11月我厂施工的大连齐化二期工程4台奥氏体不锈钢全部采用本工法进行焊接，取得令人满意的施工效果。施工情况如下表：12 采用此工法已连续承担了几十台奥氏体不锈钢容器焊接任务，焊接工效高，焊接质量好，安全可靠，经济效益显著。12 序号名称规格型号单位数量备注1桥吊10t台12硅整流焊机ZX5-400台13埋弧自动焊机MZ－1000台34自动转胎25t台35X射线机3005XXG台16烘干箱RDL－100台17空压机ESC100－8台18焊接升降平台H=5m台3自制9地线连接器台3自制附表1不锈钢容器焊接用主要机具设备表12 附表2每台容器焊接各工序工种配置情况表序号工序名称工种人数备注1纵缝焊接自动焊焊工2桥吊操作手1空压机操作手12纵缝探伤无损检测人员23、环缝焊接自动焊焊工2桥吊操作手1空压机操作手14环缝探伤无损检测人员25工序检验质量检验人员1各工序都需要6技术管理技术人员1各工序都需要12'