碱回收炉厚壁管的焊接及热处理工艺

1、碱回收炉厚壁管的焊接及热处理工艺碱回收炉厚壁管集箱为集箱、联箱、下降管和连接管等，材质有SA一106GrC、SA一106GrB、SA-335GrP12等，规格从177.8×22mm至609.6×60mm。详见表1表1部件名称材质规格焊口数预热氩弧焊丝焊条炉上下部集箱、管屏出气集箱、管屏元件SA一106GrC273×4088150OKTigrod12.61OK48.04一级过热器联箱559×453炉下降管、炉坡下降管609×3228炉下降管、炉坡下降管609×364炉下降管集箱、炉坡主进气集箱609×556管屏主进气集箱609

2、×601管屏下降管508×328管屏下降管508×2816二级过热器出口联箱SA-335GrP12559×451200OKTigrod13.12OK76.18二、三级过热器联箱508×403三级过热器进气集箱、四级过热器联箱508×503过热器连接管355×27.7617406×30.9414457×3619省煤器主集箱SA一106GrB355×408150OKTigrod12.61OK48.04炉下降管排水177×22.29总计228其中SA一106GrC、SA一106GrB属于碳钢

3、管，可焊性很好，而SA-335GrP12属于低合金钢，相当于国产15CrMo，有一定的冷裂倾向，以下主要以SA-335GrP12厚壁管的焊接进行说明。由于厚壁管的内径小( 最大545mm)只能从外侧进行单面焊。采用手工钨极氩弧焊打底+手工电弧焊填充+手工电弧焊盖面的焊接工艺。厚壁管的刚性大，易产生焊接裂纹。为了防止焊接裂纹的产生要求有较高的焊前预热温度(见表1)，且其壁厚大，焊缝质量要求高因此其焊接难度大，特别是根部的打底焊。为了保证焊缝质量防止生产中出现问题，在焊接生产之前要先进行焊接工艺评定。1 焊接坡口由于是单面焊且其壁厚大因此选用U+V形坡口。如图l所示：2 焊接材料SA一335P12

4、为铁素体耐热合金钢，SA一106B、C为碳钢，其化学成分和力学性能见表1。焊接材料的选用，其化学成分和力学性能表1母材牌号熔敷金属力学性能 熔敷金属化学成分（） 屈服值 Mpa 抗拉强度 Mpa 延伸率 C Si Mn S、PCr Mo SA-335P12220 415 30 0.06 -0.150.50 0.30-0.61 0.025 0.80-1.25 0.44-0.65 SA-106B24041514.50.300.10.29-1.60.0350.400.15SA-106c27548514.50.350.10.29-1.60.0350.400.15表2母材牌号ESAB牌号 熔敷金属力学性

5、能 熔敷金属化学成分（） 屈服值 Mpa 抗拉强度 Mpa 延伸率 冲击值J C Si Mn Cr Mo SA-335P12焊条OK 76.18 530 620 20 +20 120 0.06 0.3 0.7 1.3 0.5 焊丝OKTig13.1256065026+20 1800.10.71.01.10.5SA-106BSA-106c焊条OK 48.0448056030-20 150-40 1000.060.51.1焊丝OKTig12.6147056026-30 700.080.91.53焊接设备焊接设备选用带有高频引弧和熄弧气体延时保护功能的IGBT控制的氩弧焊机。高频起弧不用钨极触及工件

6、，易于保护钨极的形状，且起熄弧方便，便于操作。熄弧气体延时保护可以防止收弧时熔池不被氧化。4焊接工艺4.1 坡口的制定 4.1.1坡口形式：U+ V 型，按图1所示加工焊接坡口，钝边为 2mm，对口间隙为2-4mm。 4.1.2坡口的加工：为了减少反复受热，提高坡口的加工质量，确定采用机械加工的方法，即用管道坡口机进行加工。4.1.3坡口的清理：焊前用角向磨光机将坡口内外及坡口边缘50mm范围内打磨至露出金属光泽，然后用丙酮清洗干净。4.2 组对点固4.2.1组装时控制好直线度并留下根部间隙(约2mm)预热装焊拉筋板，由于热膨胀，随着预热温度的升高(仅焊拉筋板处局部预热)，根部间隙缩小。预热到

7、温度，焊妥拉筋板后，根部间隙已变为0mm，手工氩弧焊打底时无法保证焊透若组装时拉大根部间隙以便预热焊妥拉筋板后根部间隙缩小到预定值但实际上很难做到。受局部预热范围的大小、加热的快慢等诸多因素的影响根部间隙不是太大就是太小。所以改用在坡口中加契铁的方式保证根部间隙如图3所示，必须注意契铁的放置位置，应放置在相邻两拉筋板的中间，并且在局部预热拉筋板焊接区域时尽可能使契铁不受热，否则契铁受热膨胀将使根部间隙加大。拉筋板和契铁材质均为Q235。4.2.2采用手工钨极氩弧焊在拉筋板和契铁的间隙处进行点焊，沿园周均匀点焊六处，每处点固长度应不小于20mm，厚度2-2.5mm。应按谁施焊谁点焊的原则，点焊后

8、应立即进行正式焊接，以免焊点发生开裂。4.3正式焊接手工钨极氩弧焊打底第一层采用手工钨极氩弧焊打底，为避免仰焊处焊缝背面产生凹陷，送丝时采用内填丝法，即焊丝通过对口间隙从管内送入。由于其壁厚厚、坡口深如果焊缝根部出现质量问题返修非常困难，加上SA一335P12厚壁管焊接时易产生冷裂纹因此如何保证打底焊道的质量就至关重要。为了保证打底焊道的质量我们采取了如下措施： 第一、采用特制的焊接深坡口的氩弧焊枪，其结构如图2所示；第二、严格控制焊前预热温度：SA一335P12管预热200，SA-106B、C管预热150(包括点焊)。采用氧-乙炔焰对试件进行加温，先用测温笔粗略判断试件表面的的温度（以笔迹颜

9、色变化快慢进行估计），最后用红外测温仪测定，测量点至少应选择三点，以保证试件整体均达到所要求的预热温度。第三、采用石棉布来隔热保温，方便焊工操作；第四、要求焊工严格遵守焊接工艺规程。其焊接工艺参数为焊接电流110 A 电弧电压12V 预热及层间温度150200手工电弧焊填充、盖面.1氩弧焊打底完毕之后立即进行手工电弧焊。由于打底焊道的厚度较小，一般是2.5mm左右为了防止打底焊道被焊穿，手工电弧焊的第一层采用小焊条2.5mm,小规范进行焊接，.2焊层厚度以等于焊条直径为宜，焊道宽度以焊条直径的3倍为宜，严格控制焊接热输入，中间填充层宜采用3.2 mm的焊条，最后两层使用4.0 mm的焊条。.3

10、电焊填充时，除第一层外，采用多层多道焊工艺。焊立焊位置时，改变原来的“Z”字形焊法，焊条基本上不摆动，类似于横焊的手法，这样有助于减小焊接线能量，保证焊缝良好的机械性能。.4焊接时注意两侧坡口及根部要熔合良好，避免未熔合缺陷的产生；注意接头收弧质量，在熔池边缘处收弧，收弧时注意填加铁水并要保证弧坑饱满，以避免弧坑裂纹的产生。4.3.2.5焊接电流大小应适中，不能为追求小的焊接线能量而盲目使用小电流。若焊接电流降得过低，由于熔池的铁水黏度大，流动性差，易造成未焊透、未熔合、夹渣等缺陷。焊接电流应控制在保证铁水拉得开，熔池清晰，熔合良好，在此前提下，提高焊接速度，减少焊层厚度，达到降低焊接线能量的

11、目的。.6 注意层间清理检查，上层检查合格后及时进行次层焊接；焊缝厚度达到2025 mm左右时停止焊接，立即进行310 3503h的后热处理，然后待RT检验合格后再继续施焊，主要是为了防止焊缝全部完成后再发现缺陷时返修困难。焊道每增加15-20mm, 就要暂时终止焊接，按前述程序进行检测，并确认无缺陷或缺陷返修合格后才能继续焊接。每层、每道焊接时应保持层间温度在150-200左右。当焊缝厚度超过30mm后应用UT进行检测。.7工艺参数：第一层 电流100l20A，电压2224V，填充层 电流140160A，电压2428V，盖面层 180-200A，电压2428V，直流反接。.8焊接过程中，施焊

12、至定位块处时将其磨掉，将焊点打磨干净，确认无裂纹后方可继续施焊.9为保持层间温度不低于150，防止中断焊接而引起工件的降温，施焊时应由二名焊工交替操作，焊后应立即采取保温缓冷措施。5焊后热处理5.1焊后应进行局部高温回火处理。热处理的工艺为：升温、降温速度为6250/(单位/h，其中为焊件厚度mm)。降到300以下可不控制，空冷。具体的恒温温度和恒温时间见表3表3钢种温度焊件厚度mm>25-37.5>37.5-50>50-75恒温时间hSA一106GrC SA一106GrB600-6501.522.25SA-335GrP12670-7001.522.255.2采用JL-4型履

13、带式电加热器（1146×310）包绕焊缝，用硅酸铝棉层保温，保温层厚度50mm，温度控制采用DJK-A型电加热器自动控温仪。5.3履带式陶瓷加热器中心尽量和热处理焊缝对齐。当焊缝位置特殊不能对齐时，热处理时的加热宽度，从焊缝中心算起，每侧不小于管子壁厚的3倍，且不小于60mm。5.4热处理时的保温宽度：从焊缝中心算起每侧不得小于壁厚的5倍，且每侧应比加热器的安装宽度增加不少于100mm。保温厚度以40mm-60mm为宜，对水平管道，可以通过改变保温层厚度来减少管道上下部分的温差。5.5焊缝热处理后应做好记录，并进行硬度检测，硬度检查结果应符合DL/T869-2004中7.3条的规定。当管道直径大于或等于273mm时，检验部位不少于两处，各检验部位应周向均匀分布。硬度检查结果超过规定范围时，应查找原因，采取措施。如果重新热处理，则应在热处理后重新检验硬度。硬度检测合格后，方能进行无损检测。6质量检验6.1外观质量检验应按DL/T869-2004中6.2的规定进行，并应符合DL/T869-2004中7.1的规定。6.2无损检测应按DL/T869-2004中6.3的规定进行。7不合格焊口处