hk—40離心澆鑄爐管焊接施工

1、 拳堋 耵 燕 一k 矗島． r一 ? + 一 + 、 ： 制造技術 {一 ? ～ 一文章編號 ： 1 0 0 07 4 8 6 ( 2 0 0 1 ) 0 30 0 4 4 — 0 3H K 一 4 0 離心澆鑄爐管焊接施工 羅曉軍 ． 沈 杰 ( 中石 油第二建設公司 ，肅 蘭 州 7 3 0 0 6 0 )v。3 M 0N o 0 ．摘要： 對 H K4 0離澆鑄爐管( 4 C r 2 5 N i 2 0 ) 的焊接性進 行

2、j 試驗 ． 確定 了焊接方法、 焊接材料及焊 接I藝參數(shù) ， 制定 7 合理的焊接I 藝措施 ， 實踐證明焊接質量 良好。關 鍵 詞 ： 爐管 ； 焊接 ； 工藝 中圖分類號 ： T Q0 5 4 ． 0 3文獻標識碼 ： BW e l d i n go fH K一 4 0c e n t r i p e t a lc a s t i n gf u r n a c et u b e sI ． UO Xi a o 一 _ u n ， S

3、 H E N ] i e( Th eS e c o u dCa t l s t r u e t k a t lCoo (． IEJ 3 0 ~ 6 0， Ch i n a )Ab s t r a c t ：T h ewe l d i n gp r o p e r t ya n dt h ea s s e s s e dw e l d i n gt e c h n o [ o g yo fHK 一 4 0c e n t r i p e t

4、 a [ c a ~ t i n gf u r n a c et u b e s( 4 C r 2 5 Ni g 0 ) 3 r ea n a l y z e da n d t e s t e d ．T h ewe l d i n gme t h o d s ，ma t e r i a l s ， t e c h n i c a lp a r a me t e r sa n d r a t i o n a lwe l d i n

5、gp r o c e d u r ea r cc o n f i r me d ．Go o dwe l d i n gq t l a l i t yi sp r o v e di np r a c t i c e -Ke ywo r d s ：f u r n a c et u b e s ~ we l d i n g ； p r o c e d u r e隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展 ， 高合金 H K 一 4 0 離心 澆鑄爐管． 已被廣泛

6、地用于轉化爐和裂解爐 。 由洛陽 設計院設計的蘭煉制氫裝置中的轉化爐輻射室也采 用了這種爐管， 其焊接施工是整個轉化爐施工中的難點 ， 焊接 質量對轉化爐的使用壽命有極太影響。l 爐管性能 H K 一 4 0 離心澆鑄爐管是一種耐熱不銹鋼管， 美 國牌號 AS TM A3 5 1 HK 一 4 0和 AS T M A2 9 7 HK 一 4 0 ，日本牌號為 J 1 S G5 12 2 ． 我國牌號為 4 C r 2 5 N i 2

7、 0從 工藝設計上看 ， 轉化爐爐管一般在 8 0 0 ~10 0 0℃高 溫下工作。 因此 ， 要求爐管材料不但要具有高的熱強 度、 抗氧化性和增碳性 ． 還要有 良好的焊接性能和高 溫韌性 。HK 一 4 0 離心澆鑄爐 管能滿足 以上這些要 求 ， 而且成本較低 。由于采用離心鑄造方法生產(chǎn)該爐管 ． 爐管 內表 面有很薄的一層疏松組織， ~ l ' - a面也有凹坑 使用時 其內外表面頹經(jīng)過切削加工 ， 去除表面的鑄造缺

8、陷 ．以免在使用過程中造成表面積碳 ． 導致爐管破裂。從化學成分上來看 ． HK4 0 離心澆 鑄爐管是把 AI S I 一 3 1 0 ( 2 5 C r2 0 N { ~ 0 ． 1 C ) 鋼 管的 含碳量 提高 到 0 ． 4發(fā) 展 而 來 的 ， 這 次 使 用 的 爐 管 其 牌 號 為4 C r 2 5 N i 2 0 ， 符合 A s T M A 3 5 1 -8 4 的要求 。 國內外 生產(chǎn)的這種爐管化學成分和力學

9、性 能見表 1 。2 爐管焊接 ( 1 ) 焊接方法 目前國內外對 H K4 0 離心澆鑄 爐管的焊接通常采用管 內充氬的手工鎢 極氰弧焊 ( T I G) 打底 ． 然后用手工 電弧焊 ( S MA W) 將其余各 層填稍 采用 T I G打底焊接的優(yōu)點是電弧穩(wěn)定 、 背 面熔透好、 熱 量集中且輸入少 ， 同時焊道 表面光滑，不易產(chǎn)生氣孔、 夾渣 、 未焊透及裂紋等敏陷。如果全 部采用 T 1 G 埠接 ， 其焊縫 的高溫蠕變強度降

10、低 ， 而 且生產(chǎn)率 低、 成本高 通過 比較 ， 決定 采用 T I G+S MA W 的組合焊接方法 ( 2 3 焊接材料 焊接 I l K4 0 離心澆鑄爐管時應 收穡 日 期 ： 2 0 0 0 - 1 10 4作者簡介 ： 羅 曉軍( 1 9 7 1 ～ ) ， 女 ， 甘 肅蘭 州人 ， 工程師 ． 1 9 9 3 年畢 業(yè)于大連理 工大學 化機專業(yè) ， 工學學 士 ， 現(xiàn) 主要從事 壓 力容器 計和制造 的技術管理 、 1

11、 = 程施工 前期準備 及編 制工 程技術 標書工作 。維普資訊 http://www.cqvip.com 石 油 化 工 設 備 2 ∞ 1 年 第 3 0 卷 道 ， 進行局部返修時可用砂輪機打磨， 清除缺陷后補 焊 當整條焊縫返修時、 先用等離子切名掉 ． 然后重 新加工坡 口， 按上述要求焊接 。3 焊縫質量影響因素 3 ， 1 焊謹裂毀 對于 H K 一 4 0 爐管 ， 化學成分的含量對焊縫裂紋 有很大影響。 當打底焊道采

12、用不填充焊絲的T I G焊 時 ， 盡管化學成分都在規(guī) 定值之 內， 但 s和 C也易 在火 口內引起裂紋 。P的影響更大 ， 若 P含量超過 0 ． 0 Z， 裂紋率會 顯著增加 。當 P含量為 O ， 0 2～ 0 ． 0 3 9時( 仍在規(guī)定值之 內) ， 焊道的裂紋率將從 0急劇上升到 8 2． 見圖 2此外． s i 含量對裂紋也有 很 大影響 ． 特別是當焊蘧比較高時 ， 影響則更明顯 ．見圖 3 和圖 4所以一般焊縫的 s

13、 i 含量受求控制在 1以下 。n0 000 】00 2n0 300 4n 0 500 6元素音 量 圖 2H I <4 0 母 材 SP 音量 對焊縫裂紋 影響 s l 音量囝 3H K4 0 母材 s i 含量 對焊縫裂紋 影響 ?圖 4 焊速 與焊 縫古 S i 量對 卜 畎 4 0 焊道 裂紋影響 若要保證焊道不裂 ， P含量應限制在 0 ． O 2以下。因此在 T I G 打底焊時采用填充焊絲的方法 ， 焊 絲中的雜質

14、含量 比母材低 ， 對控制 S 、 PC及 s i 含 量有利 ． 從而可以有效地控制焊縫裂紋率。 焊接規(guī)范 及根都 間隙等參數(shù)不當， 都可能引起裂紋 央渣 、 未 焊遴和未熔臺等焊接缺陷均會造成應力集 中． 從而 引起裂紋 ， 焊接時應盡量避免這些缺陷。3 ． 2 背面成型不良 在焊接旌工中發(fā)現(xiàn) ， H K 一 4 0 爐管打底焊 道背面 成型容易產(chǎn)生凹陷、 未熔合及未焊透等缺 陷． 使焊縫 一 次合格率大幅下降 。 在進行了試驗 、

15、 分析和改進工 藝等一 系列工作后 ， 總結歸納出以下主要影響因索。( 1 ) 焊接 電流和焊接速 度 當試 驗 用 電流在 i 1 5 ~I2 5A． 電壓在 1 I ～1 2V 時， 焊逮變化對背面 成 型沒有改善 ， 凹陷仍然存 在， 不 同的是焊 速快 時 有爿 專 熔合現(xiàn)象 ． 焊速慢時凹陷更嚴重 ， 深度可以達 到 1mi l l 。當 電流 在 9 5 ～ 1 1 0A． 電壓在 1 2 ～ 1 4V，焊速在 6 0 ~8

16、 0m m／ m i n時 ． 背面成型較 為理想， 背 面全部焊透并稍有凸出。( 2 ) 坡 口型 式 及 間 隙 由于 采 用 TI G 焊打 庇 ．坡 口角度很重要 ． 若角度 ?。?噴嘴伸不到坡 口內部，鎢極不能與要焊的坡 口底部靠近． 電弧無法集中， 對 焊縫成型不利． 間隙太小也有同樣問題 。 圍此把坡 口開成 6 5 。 ． 間隙改進成 3I T t l T t ， 同時加快送 絲頻率， 盡 量把焊絲加到坡 口 底 部．

17、勤 加、 快加焊 絲． 同時加快 焊接速度． 鐵水剛很快凝 固、 結晶， 給背面成型創(chuàng)造 了較有利的條件 ( 3 ) 操作手法 如果焊槍擺動不好 ． 不僅會增 熱輸入量． 而且會使坡 口兩邊熔化不均 勻． 從而影響 到背面成型 。 如果焊槍不擺動時， 則熱量集 中于焊縫 底部中心， 所以靈活掌握焊速 ， 可以得到 良好的背面 成 型 。4 結語 ( 1 ) 國產(chǎn) H K 一 4 O離心澆 鑄爐管可焊性 良好． 采 用適宜的焊接規(guī)范和焊接

18、順序 ． 可以得到力學性能 合格的焊接接頭 ( 2 ) 采用 1 1 G+s MA w 的組合焊接方法焊接爐 管 生產(chǎn) 率 高， 焊 接質 量 優(yōu) 良 亂穩(wěn)定 ， 尤 其是 采 用T I C , 打底( 管 內充氳 氣保護) 的方法 ， 電流穩(wěn)定． 熱 量較為集中且熱輸入量少+ 不易產(chǎn)生過熱和氣孔 ． 焊 縫應力均勻 ， 防止裂紋產(chǎn)生， 而且熔透 良好 ， 背面成 型光 滑美觀 ( 3 ) 采用 國產(chǎn) R — N鎳基焊絲和 s — K高