压力容器分气包的焊接工艺

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　　炼钢厂0.106m3分气包的焊接工艺

　　【摘要】：炼钢厂0.106m3分气包，罐体为1Cr18Ni9Ti的不锈钢材料，压力为2.5Mpa，温度为60℃，采用钨极氩弧焊打底，手工电弧焊盖面的焊接工艺。

　　【前言】：氩弧焊打底结合手工焊封面，是一种质量可靠，经济实用的工艺。在压力容器和锅炉制作业获得广泛的应用。我公司首次采用此工艺，消化吸收别人的长处，通过实践，获得了较理想的效果。

　　一、 分气包概述及主要接头编号示意图见图一

　　图一 分气包概述及主要接头编号

　　二、 焊接材料的选择

　　1、所选材料（焊缝、焊丝、钨极、氩气等）的质量必须符合国家标准。并具有相应的合格证。

　　2、焊条、焊丝的选择由于此分气包是在非高温和腐蚀的环境下工作，这里按焊丝成分尽量接近母材成分的原则选择焊丝材料，根据1Cr18Ni9Ti的不锈钢材料的成分，我们选择了E347-16焊条和H0Cr20Ni10Ti焊丝（见表一）

母材或焊材　 规格　 化学成分　 备注　 C　 Mn　 Si　 Cr　 Ni　 Ti　 1Cr18Ni9Ti　 δ=8mm　 ≤0.12　 ≤0.2　 ≤1.0　 17.0-19.0　 8.0-11.0　 5（C-0.02）-0.7　 -　 E347-16　 Φ3.2
Φ4.0　 ≤0.08　 0.5-2.5　 ≤0.90　 18.0-21.0　 9.0-11.0　 -　 手工焊　 H0Cr20Ni10Ti　 Φ2.5　 0.05　 1.79　 0.33　 19.53　 10.14　 0.06　 氩弧焊　

　　　　表一 材料成分表

　　3、钨极氩弧焊所有的电极采用含氧铈2.0%的铈钨极或含1-2%氧化钍的土钨极均可，根据我公司的材料供应情况，我们采用了铈钨极。氩气纯度不低于99.99%.

　　三、焊接准备

　　1、根据焊接接头的不同选择坡口形式

　　（1）、对接接头：A1，B1-B2，考虑焊接方便，采用打底焊手工单面焊双面成形工艺，同时考虑填充金数量少，便于焊接操作，U型坡口的加工比V型坡口的加工难，采用角度为60度的V型坡口，坡口加工采用刨边机进行机加工，要求符合如图二所示：

　　图二 V型坡口

　　（2）、角接头加对接接头：D1-D8，考虑焊接方便，填充金属量少，便于操作，采用打底焊单面焊双面成形工艺，采用坡口形式如图三，坡口用刨边机进行机加工。

　　图三 角接头加对接接头坡口

　　2、焊条烘干为了排除药皮中的水分，防止焊缝中产生气孔，保证焊缝质量，一般采用先低温40℃，保温3个小时烘干，再高温烘焙，由于焊条选用E347-16，则选择烘焙温度为250℃，时间1小时，焊条烘干后应放在100-150℃的保温桶内，随用随取，焊条取出后在常温下超过4小时应重新烘干。

　　3、焊接环境当施焊环境出现下列一种情况时，应采取有效防护措施，否则不能焊接：

　　（1）、手工焊时风速大于10m/s（风速过大易引起熔滴飞溅，熔滴过渡受到影响），应采取防风措施；

　　（2）、氩弧焊时风速大于1m/s（氩气的保护性较差，容易产生气孔等缺陷），操作者应注意换气以免造成伤害；

　　（3）、相对湿度大于90%（湿度大，H20的含量过高，在焊接的高温情况下会发生H20=2[H]+[O]反应，产生H2气孔和CO气孔）；

　　4、焊接方法和焊接设备的选择分气包的壁厚为8mm，为了保证焊透，需要采用热量较为集中的方法焊接。结合我公司的实际情况，采用氩弧焊打底，手工电弧焊盖面的方法。手弧焊设备选用WS7-400手工焊焊机，直流反接。

　　四、焊接操作

　　1、罐体的组对罐体焊接前，应将坡口及内壁两侧各20mm以内的油漆、铁锈等杂物清除干净。由于焊接表面上的氧化皮和铁锈对金属有氧化作用使焊缝中增氧，导致CO气孔的产生，并且降低焊缝的力学性能。

　　对接接头的错边量要求最大不能超过2mm.

　　2、定位焊点固焊时，应使用与产品焊接时相同牌号的焊接材料，并遵守相同的工艺条件。点焊焊缝有裂纹或者其他缺陷时，必须重新打磨焊接。

　　3、打底焊打底焊采用手工钨极氩弧焊，使用双面成形技术进行焊接，操作时采用两点送丝的方法，以达到单面焊双面成型的效果。钨极伸出长度相对喷嘴应尽可能短，电弧长度为1-3mm.其参数如下表二：

　　表三 过渡层手工电弧焊焊接参数

　　（5）、盖面焊接通过打底焊和过渡层焊接后，上面的坡口较宽，为了提高焊接效率，采用直径Φ4.0的焊条进行焊接，其参数如下表四：

　　表四 盖面层手工电弧焊焊接参数

　　五、焊接检验焊接完成后，按照产权单位的要求进行超声波探伤，按规范GB4730-2005《压力容器无损探测》Ⅱ级要求98%以上均能达到要求。外观质量检查按照GBJ236-95标转要求。

　　【结论】：采用氩弧焊打底，手工焊盖面的工艺很好的解决了1Cr18Ni9Ti不锈钢材料的焊接，焊接接头经无损检测和外观检查合格率达98%以上，证明焊接相当成功。该工艺既能保证焊接质量，又经济可靠，操作灵活，可广泛的推广应用。