低温球罐焊接论文1

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1、・50°C用15MnNiNbDR钢制低温乙烯球罐焊接质量控制摘要：着重介绍了-50°C用15MnNiNbDR低温乙烯球罐焊接质量控制要点，并针对冷裂纹产生机理，阐述了预防裂纹产生的措施。词:低温球罐焊接裂纹控制乙烯工业是石化工业的龙头，乙烯球罐是乙烯裂解装置中关键的存储设备，在使用过程中操作压力高、温度低，安全性要求高，需设置可靠的保冷装置，使乙烯球罐在设计、选材、制造、施工等方面存在诸多技术难题，被公认为世界上制造难度最大的球罐。长期以来我国建设大型乙烯球罐主要依靠进口，近年来虽有部分乙烯球罐实现了国产化，但其最大容积为1500〜1700m3、设计温度为・30〜-40°C＞设计压

2、力2.0〜2・2MPa。2008年，我公司在天津石化100万吨/年乙烯及配套项目中承接了6台国产低温球罐，球罐容积为2000m3,设计温度-45°C,设计压力1.95Mpa(G),壁厚为47mm,结构形式为十柱混合四带式，材质为武汉钢铁集团公司和合肥机械通用研究所共同研究开发的・50°C用15MnNiNbDRo选用的焊材为上海电力修造总厂有限公司研制的PP・557RH。我公司经技术攻关，较好完成了国产低温球罐焊接任务，六台球罐焊接一次合格率达99.3%。1、15MnNiNbDR材质简介1.1化学成分15MnNiNbDR钢板的化学成分要求见表1：表1元素CSiMnPSNiNbAlsC

3、E*(%)W0.180.154)5012-1.6^).020^0.010030-0.70O.O15-O.O4O^0.015旬44注：CE二C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15(%)；1・2力学性能15MnNiNbDR钢板的力学性能要求见表2表2板厚mm取样部位拉伸试验冲击试验冷弯试验抗拉强度Rm(MPa)屈服强度Rel(MPa)延伸率A(%)试验温度冲击功值Ak、，(J)B=2a180°平均值单个值47横向1/4板厚520〜620^350^20-50°C^70d=3a注：1、冲击试验应进行夏比(V型缺口)冲击试验，试样尺寸为10X10X55mm；2、三个试样中

4、只允许有一个试样的冲击功小于70J,但不得低于49J。2、15MnNiNbDR低温球罐焊接控制要点2・1控制预热温度、层间温度及后热温度对板厚为47mm的15MnNiNbDR钢板进行斜Y型坡口焊接裂纹试验，确定预热温度为大于100°C。预热至100°C以上，由于在冷裂纹敏感温度区间之上停留的时间较长，大部分氢己在高温下从焊接区逸出，当降至较低的温度时，残留的扩散氢已不足以引起冷裂纹，这就是预热可以防止冷裂纹的原因之一。控制层间温度不能低于预热温度。但是层间温度又不能太高，层间温度过高会导致焊接接头过热脆化，降低焊缝及热影响区的韧性，层间温度控制在100°C〜180°Co因冷裂纹存在

5、潜伏期，一般在焊后一段时间后才会产生，所以在裂纹产生之前耍进行后热消氢处理，使得扩散氢充分逸出，防止产生冷裂纹。后热不仅能消氢，也能韧化热影响区和焊缝组织，后热温度为200°C〜250°C,口寸间为1小口寸。2.2控制焊接顺序球罐焊接顺序应有利于减少焊接变形和残余应力，施焊顺序原则上先焊纵缝后焊环缝。为了尽可能的减少残余应力，先焊接赤道带、温带纵缝，接着焊接上下极板的小立缝和极中板的屮长缝，且中长缝焊接时应从屮间向两边施焊，然后焊接上下极方环缝和上下极环缝。因为赤道带环缝最长，能更好的释放焊接产生的残余应力，所以人环缝最后施焊。同时焊工应对称、同时、同步、分段退步进行焊接，将焊接变

6、形和残余应力降低到最低点。2.3控制焊接热输入严格控制焊接热输入是15MnNiNbDR低温球罐焊接质量控制的一个重要环节，从物理冶金角度看，一般希望用最小的焊接热输入实现金属的熔焊。焊接热输入过高会影响焊后母材热影响区的组织与性能，造成熔合线附近过热段晶粒粗人，致使韧性下降。韧性的下降直接会导致15MnNiNbDR的冲击功值偏低，甚至不合格，所以焊接过程必须严格空控制好热输入,平焊、立焊和仰焊热输入不得超过35KJ/cm,横焊不超过热输入30KJ/cmo热输入应按公式(1)计算：Q二NLU/u(1)上列式中：Q——单位长度焊缝的热输入(J/cm)I——焊接电流(A)；U——电弧电压

7、（V）；u——焊接速度（cm/s）n——热效率系数，焊条电弧焊为0.7〜0.8。由此可见，焊接热输入与焊接电流、电压成正比，与焊接速度成反比。因为焊接电流越大焊接速度越快，所用焊接时间就越小，所以单根焊条焊接的长度越大焊接线能量就越小，只要严格控制了每根焊条焊接的最短焊道长度，基本控制了焊接热输入。根据精细的计算和试验确定每根焊条焊接的最短焊道长度不小于90mmoo控制热输入的另一个途径就是控制焊接电流，焊接电流的增大直接导致热输入的增大。而且焊缝角变形受电流的影响很