不锈复合钢板中压废热锅炉的焊接和焊后热处理

；舍舍全舍舍舍舍一工艺一；舍舍舍舍舍不锈复合钢板中压废热锅炉的焊接和焊后热处理潮道明，吴冰雪安徽盈创石化检修安装有限责任公司，安徽安庆246001摘要在中压废热锅炉制造中，大于等于50MM中厚低合金钢与奥氏体不锈钢复合钢板的焊接和焊后热处理比较难以控制，特别是对接接头敏化后的耐晶间腐蚀及冷弯性能难以合格，也就是对接接头的铁素体含量和第二相的分布状态难以控制。操作者严格控制焊接工艺参数是保证中厚低合金钢与不锈复合钢板对接接头耐晶间腐蚀性能的关键。关键词不锈复合钢板；焊接工艺参数；焊后热处理；铁素体含量；晶间腐蚀中图分类号TG457文献标识码B文章编号10081690210206005006WELDINGANDPOSTWELDHEATTREATMENTOFSTAINLESSCLADSTEELSHEETF0RMEDIUMPRESSUREWASTEHEATBOILERCHA0DAOMINGWUBINGXUEANHUISYSTECHPETROCHEMICALREPAIRINSTALLATIONCO，LTD，ANQING246001，ANHUICHINAABSTRACTTHEWELDINGOFLOWALLOYMEDIUMPLATEOVEROREQUALTO50MMINTHICKNESSTOSTAINLESSCLADSHEETISCOMPARATIVELYDIFFICULTTOBECONTROLLEDINTHEMANUFACTUREOFTHEMEDIUMPRESSUREWASTEHEATBOILER，ESPECIALLY，THEINTERCRYSTALLINECORROSIONRESISTANCEANDCOLDBENDINGFORMABILITYOFSENSITIZEDBUTTJOINTAREDIFFICULTTOCONFORMWITHTHEREQUIREMENTS，IE，THEAMOUNTOFFERFITEANDTHEDISTRIBUTIONOFSECONDARYPHASESINTHEBUTTJOINTAREDIFFICULTTOBECONTROLLEDTHEKEYTOENSURETHEGOODINTERCRYSTALLINECORROSIONRESISTANCEOFBUTTJOINTOFMEDIUMPLATEWITHSTAINLESSCLADSHEETLIESINTHATTHEWELDINGPROCESSPARAMETERSARETOBESTRICTLYCONTROLLEDBYOPERATORSKEYWORDSSTAINLESSCLADSHEET；WELDINGPROCESSPARAMETER；POSTWELDHEATTREATMENT；FERRITECONTENT；INTERCRYSTALLINECORROSION奥氏体不锈复合钢板在石化及化工设备中的应用越来越广，特别是在石油化工及化肥厂设备中应用最多。我公司最近为安庆石化化肥厂制造的中压废热锅炉，就是用中厚奥氏体不锈复合钢板制造的。由于低合金中厚板制造的容器都需要进行焊后消除应力处理，而复合层的奥氏体不锈钢的去应力处理温度正好是应避免的敏化温度区，加上爆炸不锈、合板本身缺陷及焊接的影响，存在复合界面焊缝碳钢对不锈钢焊缝的成分稀释等问题，会导致奥氏体不锈钢焊接接头的耐晶间腐蚀性能下降。因此，对于不锈复合钢压力容器，既要保证焊接应力的消除，又要保证耐晶间腐蚀性能合格，难度较大，目前国内压力容器制造企业都没有很好的解决方法。通常的做法是，降低焊后热处理温度和控制焊接线能量，尽量避开65050CC不锈钢敏化温度区；采用较低线能量的小电流快速焊等措施。我公司曾采取上述措施，但效果不理想，个别试板的晶间腐蚀试验弯曲试样开裂不合格。通过召开质量分析会进行原因分析，并采取一些防范措施，焊缝及少部分不合格焊缝经二次返修后质量达到了晶间腐蚀试验标准的要求。图1为中压废热锅炉的结构简图。1中压废热锅炉的设计参数和技术要求中压废热锅炉的设计参数和制造、检验及验收要求列于表1。收稿日期20111219作者简介潮道明1953一，男，安徽安庆人，高级工程师，一直从事金属材料热处理及焊接技术工作，已发表论文多篇。联系电EMAILCDM1953SINACOB50热处理2012年第27卷第6期图1中压废热锅炉的结构简图FIG1CONFIGURATIONOFTHEMEDIUMPRESSUREWASTEHEATBOILER表1中压废热锅炉的设计参数和制造、验收要求TABLE1DESIGNPARAMETERSANDACCEPTANCEREQUIREMENTSFORTHEMEDIUMPRESSUREWASTEHEATBOILER制造、检验及验收要求设计数据踟J507CRMO工作介腊酸性钢R307中度危害复查喜JIM7。3。0三944100容器不锈钢表面处理率管程UTI一一检查无蓝点为合格B4S。一R不锈钢100。MTPL差罴器盖样表面不得有表面检测级别不锈钢10OPEIR二二二二一晶问腐蚀裂纹老寻合钢板6钢堆MMON管板6材3料4及锻件的化学成分及力学性能0CR8NI10TI钢喜莓一，直径148表2废热锅炉主体材料化学成分质量分数，TABLE2CHEMICALCOMPOSITIONOFTHEWASTEHEATBOILERBODYMASSFRACTION，表3废热锅炉主体材料的力学性能TABLE3MECHANICALPROPERTIESOFTHEWASTEHEATBOILERBODY面层按GB43342008E法不锈钢晶间腐蚀试验方法一合格；32168为不锈钢的ISC代号，其相应的钢号请查阅有关钢号手册下同。3废热锅炉主体的焊接工艺和焊后热处理31废热锅炉主体的焊接工艺根据爆炸焊不锈钢复合钢板的焊接特点，不锈钢复合钢板复层焊接时，存在基层焊缝碳含量对不锈钢过渡层及面层焊缝的稀释与扩散问题。由于稀释作用，降低了不锈层焊缝中的铬、镍含量，同时增加了不锈层焊缝的碳含量，所以复合层焊缝中容易形成硬而脆的马氏体，降低了焊接接头的塑性和韧性。并且由于熔焊时复合界面上铬、镍元素部分溶入基层，从而使复层焊缝的耐腐蚀性能下降。而爆炸焊不锈钢复合钢板本身熔化层和未熔化基体之问就存在爆炸扩散产生的成分梯度，厚度约02M，在爆炸焊缝中的两金属贴合面上基层碳钢和不锈层之间可能产生淬火马氏体低碳马氏体和低碳低合金马氏体和金属问化合物。在制订废热锅炉主体的焊接工艺及焊后热处理工艺时，应考虑到上述情况。废热锅炉壳体的焊接工艺参数和废热锅炉主体的焊接工艺分别列于表4、表5。32废热锅炉主体焊接工艺、坡口形式及焊材321废热锅炉主体焊接废热锅炉主体采用手工电弧焊和手工电弧焊加埋弧焊的施焊方法。筒体基层焊缝采用手工电弧焊打底内、外侧埋弧焊接，管箱焊缝采用手工电弧焊。坡口形式的选择与加工筒体的纵、环缝坡口形式为去除复层31MM台阶的VU形坡口，中间钝边2MM。筒体及短节与封头及简体与锥段的对接坡口为简体52热处理2012年第27卷第6期表4废热锅炉壳体的焊接工艺参数TABLE4WELDINGPROCESSPARAMETERSFORTHEWASTEHEATBOILERCASE注试板材质、规格Q345R32168，占503MM表5废热锅炉主体的焊接工艺TABLE5WELDINGPROCESSFORTHEWASTEHEATBOILERBODY侧带台阶的内、外双V形坡口。法兰与短节及法兰选用高CR、NI含量的异型钢焊条E30916A302，面与锥段的对接坡EL为内、外双V形加钝边2MM。层选用E34716A132焊条。管子管板焊接选用坡口表面应平整、光洁无污染，不得有裂纹和分层，308L08MM氩弧自动焊焊丝。否则应进行修补。管子管板角焊缝采用氩弧自动焊323废热锅炉的焊接施工要点的强度焊加贴胀工艺。1焊接顺序、层次及图纸探伤要求先焊接基322废热锅炉焊接材料层各层，并进行100RT、I1级合格，100UT、I级基层Q345R板材对接焊选用E5015J507焊条合格和100MT、I级合格后，方可焊接过渡层，并和H10MNSI焊丝及HJ431焊剂；基层15CRMO钢板100PT、I级合格；最后焊接复层，100PT，I级合材对接焊选用E5515B2R307焊条；复层的过渡层格；过渡层与复层采取小电流多道焊。热处理2012年第27卷第6期53。2基层焊缝高度不得超过坡口的台阶去除复层1MM后，超过台阶的余高必须用砂轮打磨平齐。3焊接过渡层时，要在保证熔合良好的前提下，尽量减少基材金属的熔入量，即降低基层熔合比。应采用较小的焊接线能量小电流、无摆动、快速焊和窄焊道施焊，过渡层的厚度应不大于2MM，且不得产生未熔合、气孔和夹渣等缺陷；面层同样采用小电流快速焊，并保证耐蚀面层厚度12MRFL。4焊前预热Q345R钢100，15CRMO钢150；焊后后热焊后立即进行300400的低温去应力处理温度I350CC，保温1H；基层碳钢的层间温度必须低于300，过渡层低于100，复层低于15O。5防止产生施工性缺陷，如未熔合、未焊透、气孔、夹渣、咬边、弧坑及焊缝超高等复层焊缝余高应15MM。6复合层对接错边量B10MM。7严格执行焊接工艺及图纸技术要求，严禁层问水冷，以防产生气孔、裂纹及高应力。赠8过渡层施焊前基层焊缝表面要磨平并进行磁粉探伤，如过渡层焊后需要热处理，则热处理后要进行着色探伤。9加强检验，尽量减少返修。返修复层焊缝时，优先采用机械方法清除缺陷，去掉复层和过渡层焊缝，并将基层表面去掉1020MM厚度，然后采用原焊接工艺焊接过渡层及复层，焊后打磨表面至圆滑过渡或磨平。33废热锅炉焊前预热、焊后后热和焊后热处理由于不锈钢最敏感的敏化温度为650，以及475叮相与富铬的仪”相等金属问化合物的析出沉淀脆性J，所以焊接的预、后热温度不得超过400，以避免第二相碳化铬及低熔点杂质元素沿晶界析出。根据复合钢板材质、厚度及设计要求，以及JBT4709钢制压力容器焊接规程的规定，采取550和600两种加热温度。加热与冷却速度在400以上时，按“容规”规定，采用最上限200加热和250H的冷却速度，以避免慢冷产生第二类回火脆性。焊后热处理工艺如图2所示时间H图2废热锅炉的焊前、焊后热处理工艺FIG2PREWELDANDPOSTWELDHEATTREATMENTPROCESSESFORTHEWASTEHEATBOILER34废热锅炉焊接工艺评定试板的力学性能及晶板，经探伤及模拟焊后热处理后，进行力学性能、弯曲间腐蚀试验试验和晶间