焊工高级技师论文

1、 高级技师论文 题目：再生塔衬里的焊接工艺 姓 名： 职 业： 电 焊 工身份证号： 鉴定等级：高级技师（一级）单 位： 再生塔衬里的焊接工艺  摘要：本文通过对炼铁厂再生塔254SMo不锈钢衬板的性能进行分析，针对用于腐蚀性环境使用的性能，选择合适的焊接方法及相对应的焊接材料，采取搭接接头和塞焊缝方式，制定出合理的焊接工艺和措施，保证了254SMo不锈钢衬板的安装焊接质量，达到了衬板的使用性能要求。关键词：254SMo不锈钢 腐蚀 焊接0前言攀钢烧结工序中产生的烟气含有大量的氯化物、硫氧化物、氮氧化物等腐蚀性较强的成分，由于这些腐蚀性物料的作用，烟气脱硫工序原使用316L材质的钢材

2、制作设备，使用3个月左右就发生腐蚀穿透的情况，必须停产更换。为提高脱硫塔设备衬里的使用寿命，保证生产正常运行，决定采用耐蚀性强的254SMo不锈钢代替316L不锈钢用于再生塔、脱硫塔等设备衬里。254SMo是一种高强度（比316L钢的强度高50）、高韧性的奥氏体不锈钢。具有较高的含氮量，主要用于强腐蚀环境中，有较高的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能，优秀的耐晶间腐蚀能力；它还具有很高的延展性和冲击强度及较好的可焊性【1】。但是在焊接过程中，如果焊接工艺和措施不正确，极易造成钢材组织粗大、成分偏析和焊接变形，导致耐腐蚀性能下降等，达不到设计要求。1焊接性分析254SMo属高合金纯奥氏体不锈钢，它相当于国

3、产牌号00Cr20Ni18Mo6CuN，由于其合金含量较高，使得它比其他不锈钢具有优异的抗腐蚀性能和综合力学性能。其化学成分见表1，力学性能见表2。表1 254SMo不锈钢的化学成分 %CSiMnSPCrNiMoCuN技术要求0.020.801.000.010.0319.520.517.518.56.06.50.51.00.180.22实测含量0.0150.0310.420.0010.02219.9317.856.070.70.204表2 254SMo不锈钢的力学性能0.2 /MPab /MPa 5 /AK/J.cm-2HB技术要求30065035120210实测含量3447125413018

4、1从表1可以看出，254SMo不锈钢是一种含碳量极低的高镍含氮奥氏体不锈钢。此钢的突出特点是在氯化物环境中具有优异的耐蚀性，包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和一般腐蚀的性能，同时在很多还原性酸介质中耐腐蚀性也很好。另外，该钢中氮质量分数较高，因而具有比常用奥氏体不锈钢更高的强度。奥氏体不锈钢焊接时有热裂纹敏感性【2】。因奥氏体不锈钢的物理特性是热导率小、线膨胀系数大，在焊接局部加热和冷却条件下，焊接接头部位的高温停留时间较长，焊缝金属及近缝区在高温承受较高的拉伸应力与拉伸应变，当有低熔点共晶体存在时，就易在焊缝中产生热裂纹。因此，应降低焊接过程中的应力值和收弧时填满弧坑。254SMo不锈钢虽具

5、有较高的耐腐蚀性能【1】，如果焊接材料选择不合理和焊接工艺方法不当时，会降低焊接接头的耐腐蚀性能。产生晶间腐蚀的敏化温度区为加热峰值温度在5001000范围的区域，在此温度区内停留时间过长，就易产生晶间腐蚀，原因是奥氏体晶界析出碳化铬造成晶界贫铬所致。为防止焊接接头的晶间腐蚀，可选用含有稳定化元素Nb或Ti的低碳焊接材料，焊接工艺上采用较小的焊接热输入，加快冷却速度等【3】。254SMo奥氏体不锈钢焊接后，当焊接接头有较大的残余应力和接头的组织变化时，在腐蚀介质中易产生应力腐蚀开裂。要防止应力腐蚀发生，应降低和消除焊接残余应力和应力集中，在工艺方法上合理布置焊道顺序和采用焊后立即锤击焊缝等措施

6、；在选择焊接材料时，为保证焊缝金属的耐应力腐蚀性能，应采用超合金化的焊接材料，即焊缝金属中的耐蚀合金元素Cr、Mo、Ni等含量高于母材。254SMo钢在制造过程中为了使其具有纯奥氏体组织，通常是经过11501200的退火过程，这样在钢材中心可能出现微量的金属间相，资料介绍为x相和相。对母材取样经金相分析反映出为奥氏体+相，相是一种又硬又脆并且无磁性的金属间化合物，从使用的角度讲，相存在一定危害，尤其是热加工过程，如焊接过程，如果不严格控制相的含量，将影响材料的使用性能。254SMo钢母材本身存在相，尤其当它经过6001000范围内长期暴露以后，相在晶界沉淀，这是一种硬而脆的相，它降低钢的冲击韧

7、性和耐蚀性。相形成的危险随着铬和钼含量的增加而增加，若焊接操作不当，就会出现相。要克服这个问题，焊接时采用尽可能小的线能量是关键。2254SMo奥氏体不锈钢在再生塔的焊接再生塔衬里焊接结构如图1所示（筒体、衬板、盖板、塞焊孔焊接及衬板搭接大样图 ）。衬板搭接如图2所示。再生塔塞焊孔排列如图3所示。图1 筒体、衬板、盖板、塞焊孔焊接大样图 图2 衬板搭接图图3 塞焊孔排列图从以上图中可以看出，衬里不锈钢钢板焊接形式主要有搭接接头和塞焊缝两种。搭接接头与对接接头相比便于安装和组对，由于衬板背面焊缝无法通氩气保护，在相同的焊接参数下，对接接头背面焊缝的氧化现象比搭接接头严重；又由于衬板较薄，采用搭接

8、焊缝易于操作和相比对接焊缝焊接速度快一些，还可降低一定的热输入量，所以选择搭接接头比对接接头更有利。对于密封焊来说，衬板中采用塞焊缝焊接工艺主要是为了使筒体（基材）与254SMo奥氏体不锈钢在塞孔焊中紧密贴合，是保证再生塔使用寿命非常重要的方法【5】。3. 254SMo奥氏体不锈钢焊接方法的选择考虑到现场施工的实际情况研究认为，由于再生塔衬里使用1.5mm厚的254SMo奥氏体不锈钢板，焊接方法宜采用手工钨极氩弧焊（TIG焊）【4】，焊接时电弧区和熔化的不锈钢板均在氩气保护区内，使之与空气隔离，由于氩气为惰性气体，它不与金属起化学反应，也不熔解于金属，可以避免焊缝金属的氧化及合金元素焊损，焊接

9、过程简单易于控制。4. 焊接材料的选用查阅资料，254SMo奥氏体不锈钢焊接时，焊接材料选择与母材化学成分相对应的且合金元素较高的低碳ERNiCrMo-3（美国标准）焊丝，规格1.62.5mm,其化学成分等见下表3所示。从表3可以看出，这种焊丝是钼合金化的高镍焊丝，由其熔敷的焊缝金属在含氯化物的环境中具有很高的耐蚀性，正是由于这个特点，它可以达到理想的表面防护效果。通过焊接现场焊接证明，ERNiCrMo-3焊丝焊接性能很好，尤其表现在电弧的稳定和脱渣容易等方面。表3 ERNiCrMo-3化学成分表品名 标准 标准 主要化学成分 %Ni Cr Mo 其它 镍铬钼 焊丝A5.14 ERNiCrMo

10、-3 SG-NiCr21Mo9Nb 58 21 9 Nb3.5 Fe 1.0 5. 焊接工艺参数表254SMo不锈钢焊接工艺参数见表4【3】。表4 焊接工艺参数表焊缝形式焊丝直径（mm）焊接电流（A）焊接电压（V）焊接速度mm/min喷嘴直径（mm）氩气流量（L/min）搭接焊缝1.6506018192003001012塞焊缝2.060701819-10126. 焊接工艺及措施焊前将焊缝及两侧1015mm范围内的杂质、污物等清除干净并露出金属光泽。由于衬里钢板选用厚度为1.5mm，因此固定焊点可多一些，点固间距为100mm左右。先焊塞焊缝后焊搭接焊缝。塞焊缝焊接时，应从每块衬板的中心位置开始向

11、四周均匀间隔跳焊，以降低和分散应力。搭接焊缝焊接时，在保证焊接质量的情况下，选用较小电流、不摆动或稍快的焊接速度降低热输入量，以减少变形量和降低应力值。焊接工艺参数表4所示。为控制焊接应力和变形，短焊缝（一般为400mm内）可采取分段退焊（图4所示）； 焊缝较长（4001500mm），可采取中分向两端分段退焊（图5所示）；长焊缝（1500mm以上）可采取中分向两端分段、间断退焊(图6所示)。图4 分段退焊 图5 分段退焊图6 中分向两端分段、间断退焊每一段焊完后，待温度将至100以下时，再焊另一段。收弧时应填满弧坑。控制焊缝余高值不超过1.0mm，不允许咬边，焊趾处应与母材圆滑过渡。焊接过程中

12、，如有呈现过热或氧化颜色的部位，应打磨清除，待冷却到室温后再焊接。焊后缓慢冷却，并在焊缝表面及两侧做酸洗钝化处理。由于本次是采用薄板衬里，反面无法焊接，要求组对时背面一定要贴严，否则背面氧化严重，降低抗腐蚀能力。在254SMo不锈钢与筒体进行塞焊时，操作过程中应确保254SMo钢与筒体贴合紧密，为此需用皮榔头或千斤顶，使用千斤顶时应在254SMo板上垫一块弧形垫板，用此方法可将254SMo与筒体压实贴紧。7. 焊后检验所有衬板安装焊接完毕后，参照HG/T20678-2000衬里钢壳设计技术规范进行验收。经检查焊缝外观均匀，表面均无氧化现象，衬板与整个筒体贴合都紧密，在内衬和筒体之间打2.5kPa的气压，并保压20-30min，然后在焊缝和塞焊孔上涂肥皂水，未发现渗漏情况。8. 结论通过分析了解254SMo奥氏体不锈钢衬板的性能特点和焊接特性，针对衬板的使用环境要求，确定焊接方法，选择合理的焊接材料，采取适当的焊接工艺和技术措施，保证了焊接质量和要求。结合衬板现场安装实际情况，采用搭接接头和塞焊缝形式，提高了安装和焊接质量，验收结果满足相关标准。经一年多的生产使用情况，衬板焊接接头无明