造纸用的蒸缸及不锈钢内衬的焊接工艺

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1、造纸用的蒸缸及不锈钢内衬的焊接工艺上海新业锅炉高科技有限公司顾丕雄摘要本文着重介绍在制作造纸用的蒸缸及不锈钢作内衬的焊接工艺。在焊接方法上涉及埋弧自动焊、焊条电弧焊及手工钨极氩弧焊三种焊接方法。在制作过程中涉及不锈钢与16MnR低合金钢异种钢金属焊接工艺。通过选择合适的焊接材料和焊接工艺，解决了生产中存在的问题。0概述2007年9月我公司为山东济南某造纸厂生产两台型号为R07-03用3.0㎜冷轧不锈钢带钢作内衬的蒸缸。蒸缸壳体（除前封头用20㎜外）采用18㎜厚的16MnR低合金钢制成，前封头与筒身采用螺栓联接（可拆卸），具体结

2、构详见图1示意图。对于蒸缸制造按压力容器要求进行制作。对于筒体纵环缝射线探伤按JB4730标准要求Ⅱ级及Ⅱ级以上合格，探伤比例不小于每条焊缝的20%进行，其中T字焊缝必须拍片探伤。有关R07-03蒸缸技术参数指标见表1.1.蒸缸壳体材料的可焊性分析1.1壳体基体材料牌号为16MnR，板厚为18、20㎜两种，16MnR钢属低合金高强度钢，是常用的压力容器钢。化学成份详见表2.根据钢材的化学成份用国际焊接学会推荐的碳当量公式进行计算，碳当量值Ceg为0.4左右。具有良好的焊接性，但与普通碳钢相比如20g、Q235等钢淬硬性要稍大些

3、。现制作的18和20㎜两种规格的钢板焊前可以不进行预热和焊后不需热处理。该筒体与一侧封头（1B）内侧用焊条电弧焊，外侧用埋弧自动焊，其余纵环缝采用双面埋弧自动焊，筒体的管接头全部采用焊条电弧焊。最高工作压力1.2Mpa腐蚀裕度1.0㎜工作温度65℃焊接接头系数0.85设计温度80℃主要受压元件16MnR、0Cr18Ni9设计压力1.3Mpa工作介质水有效容积21.84m3容器类别无表1：R07-03蒸缸技术参数表2：R07-03蒸缸壳体材料的化学成份及力学性能钢材牌号化学成份（%）力学性能CSiMnSPCrNiCuδS（Mpa

4、）δb（Mpa）δ5%冷弯180016MnR0.160.31.420.0040.0140.050.030.0438552026合格SUS3040.0470.521.100.0310.00218.268.02/29963453/第4页,共4页1.2内衬板对接缝焊接内衬板对接板材料牌号为SUS304不锈钢即为0Cr18Ni9奥氏体不锈钢材料，厚度为3.0㎜.具体化学成份详见表2.SUS304不锈钢属于奥氏体不锈钢，它具有良好的焊接性，我们选择最佳的焊接方法采用手工钨极氩弧焊进行焊接，焊丝采用原母材余料将它切成丝，进行手工氩弧焊焊接

5、。1.3内衬板与壳体基体材料的焊接为保证3.0㎜SUS304不锈钢很好地贴合筒体，内衬板与筒体必须进行焊接。由于内衬板为不锈钢材料，而筒体基体材料为16MnR属低合金钢，两种不同牌号不同性质的焊接属于异种金属焊接。如我们采用普通的低合金钢焊丝如H08MnSiA或H10Mn2或用原内衬的边角的丝料焊接都是不合适的，为保证其焊接质量必须采用过渡层焊丝。过渡层焊丝成分的选择首先从舍夫勒相图中查找出合适的过渡焊丝化学成份。舍夫勒相图详见图2所示.我们首先计算出Cr当量和Ni当量，其公式如下：图2：奥氏体不锈钢与珠光体钢焊接焊缝金属组织

6、图Cr当量%=Cr+Mo+1.5Si+0.5Nb（%）Ni当量%=Ni+30C+0.5Mn(%)我们将SUS304不锈钢中的化学成份分别代入Cr当量%和Ni当量%的公式中，结果为Cr当量%=19.04和Ni当量%=9.98%。如果不加填充焊丝，其融合比是50%或者用内衬USU304不锈钢边角余丝焊接焊缝金属为马氏体组织或奥氏体+马氏体。为此我们选择比内衬SUS304不锈钢化学成份中Cr和Ni更高含量作为焊接过渡层焊丝。经有关资料查阅，笔者所选用的H1Cr24Ni13焊丝作为过渡层焊丝。实际使用过程情况良好。1.蒸缸及不锈钢内衬

7、的焊接工艺2.1蒸缸壳体的焊接工艺2.1.1焊接前的准备工作（1）焊工必须持有国家质量监督检验检疫总局颁发的锅炉压力容器营道焊工合格项目证书，该项目必须与产品相对应的项目并在有效期内方可有效。（2）在坡口两侧20㎜左右范围内除锈、油、氧化皮及其它杂物，打磨出金属光泽。（3）电焊条选用E5015牌号，规格有Φ3.2和Φ4.0两种低氢型焊条。烘干温度控制在350°-400°之间，保温1-2h后放置在100℃左右的低温烘箱内，现场施焊时随带焊条保温筒，电焊条用量不得超过一天。（4）焊剂选用HJ431熔炼型焊剂，烘干温度250℃左右，

8、保温1-2h后放置在焊剂专用的低温烘箱内，焊丝选用H10Mn2，规格Φ4.0镀铜焊丝。使用前查看焊丝镀铜质量，应光亮无锈斑符合要求后方可使用。（5）坡口形式坡口形式有三种:第一种1B环缝开成60℃V形坡口，钝边3-4㎜，间隙为0-1㎜，几何尺寸详见图3a；第二种为筒体上纵环缝