1、 高級技師論文 題目：再生塔襯里的焊接工藝 姓 名： 職 業： 電 焊 工身份證號： 鑒定等級：高級技師（一級）單 位： 再生塔襯里的焊接工藝  摘要：本文通過對煉鐵廠再生塔254SMo不銹鋼襯板的性能進行分析，針對用于腐蝕性環境使用的性能，選擇合適的焊接方法及相對應的焊接材料，采取搭接接頭和塞焊縫方式，制定出合理的焊接工藝和措施，保證了254SMo不銹鋼襯板的安裝焊接質量，達到了襯板的使用性能要求。關鍵詞：254SMo不銹鋼 腐蝕 焊接0前言攀鋼燒結工序中產生的煙氣含有大量的氯化物、硫氧化物、氮氧化物等腐蝕性較強的成分，由于這些腐蝕性物料的作用，煙氣脫硫工序原使用316L材質的鋼材

2、制作設備，使用3個月左右就發生腐蝕穿透的情況，必須停產更換。為提高脫硫塔設備襯里的使用壽命，保證生產正常運行，決定采用耐蝕性強的254SMo不銹鋼代替316L不銹鋼用于再生塔、脫硫塔等設備襯里。254SMo是一種高強度（比316L鋼的強度高50）、高韌性的奧氏體不銹鋼。具有較高的含氮量，主要用于強腐蝕環境中，有較高的耐點腐蝕和耐縫隙腐蝕性能，優秀的耐晶間腐蝕能力；它還具有很高的延展性和沖擊強度及較好的可焊性【1】。但是在焊接過程中，如果焊接工藝和措施不正確，極易造成鋼材組織粗大、成分偏析和焊接變形，導致耐腐蝕性能下降等，達不到設計要求。1焊接性分析254SMo屬高合金純奧氏體不銹鋼，它相當于國

3、產牌號00Cr20Ni18Mo6CuN，由于其合金含量較高，使得它比其他不銹鋼具有優異的抗腐蝕性能和綜合力學性能。其化學成分見表1，力學性能見表2。表1 254SMo不銹鋼的化學成分 %CSiMnSPCrNiMoCuN技術要求0.020.801.000.010.0319.520.517.518.56.06.50.51.00.180.22實測含量0.0150.0310.420.0010.02219.9317.856.070.70.204表2 254SMo不銹鋼的力學性能0.2 /MPab /MPa 5 /AK/J.cm-2HB技術要求30065035120210實測含量3447125413018

4、1從表1可以看出，254SMo不銹鋼是一種含碳量極低的高鎳含氮奧氏體不銹鋼。此鋼的突出特點是在氯化物環境中具有優異的耐蝕性，包括耐點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕和一般腐蝕的性能，同時在很多還原性酸介質中耐腐蝕性也很好。另外，該鋼中氮質量分數較高，因而具有比常用奧氏體不銹鋼更高的強度。奧氏體不銹鋼焊接時有熱裂紋敏感性【2】。因奧氏體不銹鋼的物理特性是熱導率小、線膨脹系數大，在焊接局部加熱和冷卻條件下，焊接接頭部位的高溫停留時間較長，焊縫金屬及近縫區在高溫承受較高的拉伸應力與拉伸應變，當有低熔點共晶體存在時，就易在焊縫中產生熱裂紋。因此，應降低焊接過程中的應力值和收弧時填滿弧坑。254SMo不銹鋼雖具

5、有較高的耐腐蝕性能【1】，如果焊接材料選擇不合理和焊接工藝方法不當時，會降低焊接接頭的耐腐蝕性能。產生晶間腐蝕的敏化溫度區為加熱峰值溫度在5001000范圍的區域，在此溫度區內停留時間過長，就易產生晶間腐蝕，原因是奧氏體晶界析出碳化鉻造成晶界貧鉻所致。為防止焊接接頭的晶間腐蝕，可選用含有穩定化元素Nb或Ti的低碳焊接材料，焊接工藝上采用較小的焊接熱輸入，加快冷卻速度等【3】。254SMo奧氏體不銹鋼焊接后，當焊接接頭有較大的殘余應力和接頭的組織變化時，在腐蝕介質中易產生應力腐蝕開裂。要防止應力腐蝕發生，應降低和消除焊接殘余應力和應力集中，在工藝方法上合理布置焊道順序和采用焊后立即錘擊焊縫等措施

6、；在選擇焊接材料時，為保證焊縫金屬的耐應力腐蝕性能，應采用超合金化的焊接材料，即焊縫金屬中的耐蝕合金元素Cr、Mo、Ni等含量高于母材。254SMo鋼在制造過程中為了使其具有純奧氏體組織，通常是經過11501200的退火過程，這樣在鋼材中心可能出現微量的金屬間相，資料介紹為x相和相。對母材取樣經金相分析反映出為奧氏體+相，相是一種又硬又脆并且無磁性的金屬間化合物，從使用的角度講，相存在一定危害，尤其是熱加工過程，如焊接過程，如果不嚴格控制相的含量，將影響材料的使用性能。254SMo鋼母材本身存在相，尤其當它經過6001000范圍內長期暴露以后，相在晶界沉淀，這是一種硬而脆的相，它降低鋼的沖擊韌

7、性和耐蝕性。相形成的危險隨著鉻和鉬含量的增加而增加，若焊接操作不當，就會出現相。要克服這個問題，焊接時采用盡可能小的線能量是關鍵。2254SMo奧氏體不銹鋼在再生塔的焊接再生塔襯里焊接結構如圖1所示（筒體、襯板、蓋板、塞焊孔焊接及襯板搭接大樣圖 ）。襯板搭接如圖2所示。再生塔塞焊孔排列如圖3所示。圖1 筒體、襯板、蓋板、塞焊孔焊接大樣圖 圖2 襯板搭接圖圖3 塞焊孔排列圖從以上圖中可以看出，襯里不銹鋼鋼板焊接形式主要有搭接接頭和塞焊縫兩種。搭接接頭與對接接頭相比便于安裝和組對，由于襯板背面焊縫無法通氬氣保護，在相同的焊接參數下，對接接頭背面焊縫的氧化現象比搭接接頭嚴重；又由于襯板較薄，采用搭接

8、焊縫易于操作和相比對接焊縫焊接速度快一些，還可降低一定的熱輸入量，所以選擇搭接接頭比對接接頭更有利。對于密封焊來說，襯板中采用塞焊縫焊接工藝主要是為了使筒體（基材）與254SMo奧氏體不銹鋼在塞孔焊中緊密貼合，是保證再生塔使用壽命非常重要的方法【5】。3. 254SMo奧氏體不銹鋼焊接方法的選擇考慮到現場施工的實際情況研究認為，由于再生塔襯里使用1.5mm厚的254SMo奧氏體不銹鋼板，焊接方法宜采用手工鎢極氬弧焊（TIG焊）【4】，焊接時電弧區和熔化的不銹鋼板均在氬氣保護區內，使之與空氣隔離，由于氬氣為惰性氣體，它不與金屬起化學反應，也不熔解于金屬，可以避免焊縫金屬的氧化及合金元素焊損，焊接

9、過程簡單易于控制。4. 焊接材料的選用查閱資料，254SMo奧氏體不銹鋼焊接時，焊接材料選擇與母材化學成分相對應的且合金元素較高的低碳ERNiCrMo-3（美國標準）焊絲，規格1.62.5mm,其化學成分等見下表3所示。從表3可以看出，這種焊絲是鉬合金化的高鎳焊絲，由其熔敷的焊縫金屬在含氯化物的環境中具有很高的耐蝕性，正是由于這個特點，它可以達到理想的表面防護效果。通過焊接現場焊接證明，ERNiCrMo-3焊絲焊接性能很好，尤其表現在電弧的穩定和脫渣容易等方面。表3 ERNiCrMo-3化學成分表品名 標準 標準 主要化學成分 %Ni Cr Mo 其它 鎳鉻鉬 焊絲A5.14 ERNiCrMo

10、-3 SG-NiCr21Mo9Nb 58 21 9 Nb3.5 Fe 1.0 5. 焊接工藝參數表254SMo不銹鋼焊接工藝參數見表4【3】。表4 焊接工藝參數表焊縫形式焊絲直徑（mm）焊接電流（A）焊接電壓（V）焊接速度mm/min噴嘴直徑（mm）氬氣流量（L/min）搭接焊縫1.6506018192003001012塞焊縫2.060701819-10126. 焊接工藝及措施焊前將焊縫及兩側1015mm范圍內的雜質、污物等清除干凈并露出金屬光澤。由于襯里鋼板選用厚度為1.5mm，因此固定焊點可多一些，點固間距為100mm左右。先焊塞焊縫后焊搭接焊縫。塞焊縫焊接時，應從每塊襯板的中心位置開始向

11、四周均勻間隔跳焊，以降低和分散應力。搭接焊縫焊接時，在保證焊接質量的情況下，選用較小電流、不擺動或稍快的焊接速度降低熱輸入量，以減少變形量和降低應力值。焊接工藝參數表4所示。為控制焊接應力和變形，短焊縫（一般為400mm內）可采取分段退焊（圖4所示）； 焊縫較長（4001500mm），可采取中分向兩端分段退焊（圖5所示）；長焊縫（1500mm以上）可采取中分向兩端分段、間斷退焊(圖6所示)。圖4 分段退焊 圖5 分段退焊圖6 中分向兩端分段、間斷退焊每一段焊完后，待溫度將至100以下時，再焊另一段。收弧時應填滿弧坑。控制焊縫余高值不超過1.0mm，不允許咬邊，焊趾處應與母材圓滑過渡。焊接過程中

12、，如有呈現過熱或氧化顏色的部位，應打磨清除，待冷卻到室溫后再焊接。焊后緩慢冷卻，并在焊縫表面及兩側做酸洗鈍化處理。由于本次是采用薄板襯里，反面無法焊接，要求組對時背面一定要貼嚴，否則背面氧化嚴重，降低抗腐蝕能力。在254SMo不銹鋼與筒體進行塞焊時，操作過程中應確保254SMo鋼與筒體貼合緊密，為此需用皮榔頭或千斤頂，使用千斤頂時應在254SMo板上墊一塊弧形墊板，用此方法可將254SMo與筒體壓實貼緊。7. 焊后檢驗所有襯板安裝焊接完畢后，參照HG/T20678-2000襯里鋼殼設計技術規范進行驗收。經檢查焊縫外觀均勻，表面均無氧化現象，襯板與整個筒體貼合都緊密，在內襯和筒體之間打2.5kPa的氣壓，并保壓20-30min，然后在焊縫和塞焊孔上涂肥皂水，未發現滲漏情況。8. 結論通過分析了解254SMo奧氏體不銹鋼襯板的性能特點和焊接特性，針對襯板的使用環境要求，確定焊接方法，選擇合理的焊接材料，采取適當的焊接工藝和技術措施，保證了焊接質量和要求。結合襯板現場安裝實際情況，采用搭接接頭和塞焊縫形式，提高了安裝和焊接質量，驗收結果滿足相關標準。經一年多的生產使用情況，襯板焊接接頭無明