CN101890557A

CN101890557A - 百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺

Info

Publication number: CN101890557A
Application number: CN2009100116755A
Authority: CN
Inventors: 刘冬菊; 郭振霞; 刘向东; 王博; 李品威; 石阳; 刘凯
Original assignee: SHENYANG BLOWER WORKS GROUP CO Ltd
Current assignee: Shenyang Blower Works Group Corp
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: CN101890557B

Abstract

本发明涉及装备制造业中的焊接技术，是MCL型水平剖分离心压缩机焊接机壳的焊接专业技术，具体地说，是16Mn锻件、Q345R、ZG230-450材料的百万吨乙烯离心压缩机焊接机壳的焊接工艺。采用气体保护焊，焊接16Mn锻件、Q345R低合金钢焊接机壳；所采用的焊丝牌号：H08Mn₂SiA；焊丝直径：

1.2mm；电源极性：直流反接；包括焊前处理、焊接过程以及焊后处理，其中焊接过程工艺参数为：焊接电流250～280A；焊接电压：28～32V；保护气体：按体积百分比，80％Ar和20％CO₂的混合气体；焊接速度：280～320mm/min；干伸长：20～25mm；气体流量：15～20L/min。本发明可以解决焊接变形、层状撕裂和焊接效率等问题，通过选择与焊接机壳材质的化学成分相近、强度匹配的MAG气体保护焊的焊接材料，可以保证焊缝强度。

Description

百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺

技术领域：

本发明涉及装备制造业中的焊接技术，是MCL型水平剖分离心压缩机焊接机壳的焊接专业技术，具体地说，是16Mn锻件、Q345R、ZG230-450材料的百万吨乙烯离心压缩机焊接机壳的焊接工艺。

背景技术：

百万吨乙烯装置配套设备的裂解气、丙稀压缩机组，其压缩机的机壳均为焊接机壳。焊接机壳是由多个部件组成，其中焊壳中的上、下法兰是焊接机壳的关键部件。中分面的上法兰380mm厚，下法兰300mm厚，分别与上、下密封体焊接。由于是超厚板的焊接，法兰坡口大、焊缝深，增加了焊接、整形的难度。该结构上、下法兰焊后如果出现裂纹和层状撕裂将导致焊接机壳前功尽弃，焊后变形过大将无法整形，可见制定科学、合理的焊接工艺极为重要。

发明内容：

本发明的目的是提供一种16Mn锻件与Q345R低合金钢板材、ZG230-450铸件相结合的百万吨乙烯离心压缩机焊接机壳的焊接工艺，解决焊接变形、层状撕裂和焊接效率等问题，通过选择与焊接机壳材质的化学成分相近、强度匹配的MAG气体保护焊的焊接材料，可以保证焊缝强度。

本发明的技术解决方案是：

百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，采用气体保护焊，焊接16Mn锻件、Q345R低合金钢焊接机壳；所采用的焊丝牌号：H08Mn₂SiA；焊丝直径：

电源极性：直流反接；包括焊前处理、焊接过程以及焊后处理，其中焊接过程工艺参数为：

焊接电流250～280A；焊接电压：28～32V；保护气体：按体积百分比，80％Ar和20％CO₂的混合气体；焊接速度：280～320mm/min；干伸长：20～25mm；气体流量：15～20L/min。

所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，按重量百分比计，H08Mn₂SiA焊丝的化学成分如下：C：0.060～0.140；Si：0.800～1.000；Mn：1.40～1.60；Ni：≤0.150；Cr：≤0.150；Mo：≤0.150；V：≤0.030；S：≤0.025；P：≤0.025；Al：≤0.020；Ti+Zr：≤0.150；Cu：≤0.350。

所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，气体保护焊适用于焊接机壳的全过程。

所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，具体步骤如下：

(1)气体保护焊的焊前进行如下处理：

清理焊件坡口及距坡口两侧30～50mm两侧范围内的污物，将机壳各组、部预热100～200℃，保证预热温度均匀；

(2)气体保护焊的焊接过程中：

层间温度控制在300～350℃范围内，焊接线能量控制在20～25kJ/cm，每层焊接厚度在2～3mm范围内；

(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：

焊接收尾时，填满弧坑，焊后进行消氢处理和消除焊接应力处理。

所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，焊接机壳采取如下焊接顺序：

(1)拼装机壳中分面上机壳380mm厚的法兰与密封体进行焊接，焊前预热、对称施焊，焊接坡口的一半消应力处理，消应力回来继续施焊，焊完最终消应力处理，组成上法兰；

(2)拼装机壳中分面下机壳300mm厚的法兰与密封体进行焊接，焊前预热、对称施焊，焊接坡口的一半消应力处理，消应力回来继续施焊，焊完最终消应力处理，组成下法兰；

(3)拼装机壳中上机壳的上法兰与外壳板、两侧端板、立柱进行焊接，焊后组成上壳体；

(4)拼装机壳中下机壳的下法兰与外壳板、两侧端板进行焊接，焊后组成下壳体；

(5)拼装机壳中上机壳的支撑环、分流板、出口蜗室、挡板、筋板进行焊接，上机壳焊接完成，进行检查合格后，消应力处理；

(6)拼装机壳中下机壳的支撑环、分流板、出口蜗室、筋板、固定板进行焊接，继续拼装一、二段进风筒进行焊接，下机壳焊接完成，进行检查合格后，消应力处理。

所述步骤(1)中：上法兰与密封体之间采用不对称焊接坡口，上法兰厚度380mm，正面焊缝深度为250mm，背面焊缝深度为130mm，正面焊缝与背面焊缝之间为焊缝根部。

所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，正面焊缝分成①、③、⑤三个区，焊缝根部以上50mm的区域为①区，①区以上100mm的区域为③，③区以上100mm的区域为⑤区；背面焊缝分成②、④两个区，焊缝根部以下80mm的区域为②区，②区以下50mm的区域为④区；

先焊①区，①区焊后背面用碳弧气刨清理焊根，清理露出金属本色，焊接②区，②区焊后焊接③区，①～③区焊后进行着色检查，检查合格后，进行消应力处理：620～640℃、5～6小时，炉冷；消应力回来后修磨、着色检查，检查合格后分别焊接④、⑤区，④、⑤区焊后进行修磨、超声波探伤检查，检查合格后立即进行二次消应力处理：620～640℃、5～6小时，炉冷；然后，进行消氢处理：200～250℃、7～8小时，炉冷。

所述步骤(2)中：下法兰与密封体之间采用不对称焊接坡口，正面焊缝深度为100mm，背面焊缝深度为200mm，正面焊缝与背面焊缝之间为焊缝根部。

所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，背面焊缝分成①、③、⑤三个区，焊缝根部以下50mm的区域为①区，①区以下100mm的区域为③，③区以下50mm的区域为⑤区；正面焊缝分成②、④两个区，焊缝根部以上80mm的区域为②区，②区以上20mm的区域为④区；

所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，该机壳的端板、外壳板、分流板、筋板、档板、固定板、支撑环、进风筒弯板、出风筒弯板，均为Q345R钢板材料；

该机壳的立柱、机壳法兰中的推力侧密封体、支撑侧密封体、机壳法兰、进风筒法兰、出风筒法兰，均为16Mn材质锻件；

该机壳的出口蜗室为ZG230-450材质铸件。

本发明的有益效果为：

1、本发明MAG焊是熔化极气体保护焊的一种焊接方法，气体保护焊的焊丝不用烘干处理，焊接过程中焊丝自动送给、不用换焊条；由于MAG熔化极气体保护焊的热量集中，具有热影响区窄、变形小、成形美观、质量好、成本低、焊接速度快、焊接效率高等优点，焊接效率是手工电弧焊的5～6倍；而且，焊后不需清渣、打药皮，熔敷率高；根据车间生产实际情况，焊接16Mn锻件与Q345R低合金高强钢及ZG230-450铸钢蜗室组成焊接机壳，最理想的焊接方法是MAG气体保护焊，采用MAG气体保护焊，不仅可以解决焊接变形、焊接效率等问题，同时可大大缩短机壳的焊接周期，保证了离心压缩机的质量和交货期。

2、本发明16Mn锻件、Q345R低合金高强钢及ZG230-450铸件焊接机壳的成功，可以满足市场、用户的需求，应用H08Mn₂SiA焊接材料是实施MAG焊接方法的关键，将MAG焊应用于焊接机壳的全过程，不仅保证了焊接质量同时缩短了焊接周期，不仅拓宽了风机市场同时给社会带了了巨大的效益。

3、本发明利用国内现有的H08Mn₂SiA低合金钢焊丝，针对低合金高强钢进行工艺评定，机械性能等满足工艺、设计要求，解决采用MAG气体保护焊焊接材料的关键问题。

附图说明：

图1a-d为本发明上机壳示意图；其中，图1a为主视图；图1b为A向视图；图1c为B-B视图；图1d为E-E视图。

图2a-b为本发明下机壳示意图；其中，图2a为主视图；图2b为A向视图。

图3(a)-(d)为中分面上法兰拼装、焊接示图；其中，(a)为主视图；(b)为(a)图的A向视图；(c)为俯视图；(d)为(b)图的I部放大图。

图4(a)-(d)为中分面下法兰拼装、焊接示图；其中，(a)为主视图；(b)为(a)图的A向视图；(c)为俯视图；(d)为(b)图的I部放大图。

图5(a)-(b)为中分面上法兰焊接坡口改进前后对比示图；其中，(a)为改前；(b)为改后。

图6中分面法兰(上)与密封体焊接顺序示图。

图7中分面法兰(下)与密封体焊接顺序示图。

图8为避免裂纹所需的后热温度和后热时间曲线。

图1中，1上机壳上法兰；2上机壳支撑环；3上机壳支撑环；4上机壳立柱；5上机壳端板；6上机壳端板；7上机壳外壳板；8上机壳出口蜗室(上)；9上机壳分流板；10上机壳分流板；11上机壳筋板；12上机壳筋板；13上机壳档板；14上机壳档板；

图2中，1′下机壳下法兰；2′下机壳支撑环；3′下机壳支撑环；4′下机壳一段进风筒；5′下机壳一段出风筒；6′下机壳二段进风筒；7′下机壳二段出风筒；8′下机壳端板；9′下机壳外壳板；10′下机壳出口蜗室(下)；11′下机壳分流板；12′下机壳分流板；13′下机壳加强筋；14′下机壳加强筋；15′下机壳固定板；16′下机壳固定板；17′下机壳固定板；18′下机壳固定板；19′下机壳固定板；20′下机壳加强筋；

图3、图6中，21推力侧密封体(上)；22支撑侧密封体(上)；23法兰(上)；24吊柱；25正面焊缝；26背面焊缝；27焊缝根部；

图4、图7中，21′推力侧密封体(下)；22′支撑侧密封体(下)；23′法兰(下)；24′吊柱；25′背面焊缝；26′正面焊缝；27′焊缝根部。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明进一步的详细说明。

1、焊接机壳的结构设计

如图1a-图1b所示，压缩机的焊接机壳由上机壳、下机壳组成，其上、下机壳均为焊接结构。MCL900上机壳由上机壳上法兰1；上机壳端板5、6；上机壳立柱4；上机壳外壳板7；上机壳出口蜗室(上)8；上机壳分流板9；上机壳支撑环2、3；上机壳分流板10；上机壳筋板11、12；上机壳档板13、14等部件组成，其中上法兰厚度达380mm，机壳中最薄板为20mm，上壳重达31.4吨。

如图2a-图2b所示，下机壳由下机壳下法兰1′；下机壳端板8′；下机壳外壳板9′；下机壳支撑环2′、3′；下机壳出口蜗室(下)10′；下机壳分流板11′、12′；下机壳一段进风筒4′；下机壳一段出风筒5′；下机壳二段进风筒6′；下机壳二段出风筒7′；下机壳加强筋13′、14′；下机壳固定板15′、16′、17′、18′、19′；下机壳加强筋20′等部件组成，其中下法兰厚度达300mm，机壳中最薄板为20mm，下壳重达37.4吨。

上机壳、下机壳组合成压缩机焊接机壳，焊接机壳整体重量近69吨，加上叶轮、隔板、密封等部件重量超出100吨。

与现有技术不同的是：

本发明中，端板、外壳板、分流板、筋板、档板、固定板、支撑环、一、二段进、出风筒的弯板均为Q345R材质板件；

本发明中，立柱、法兰(上、下)中的推力侧密封体(上、下)、支撑侧密封体(上、下)、法兰(上、下)、一、二段进、出风筒的法兰，均为16Mn材质锻件；

本发明中，出口蜗室(上、下)为ZG230-450材质铸件；

本发明在结构上的特点：大厚钢板与铸件、锻件三种材料一起焊接这是首次在焊壳结构上应用。特别是为了提高压缩机出口蜗室的效率，出口蜗室(上、下)也是首次采用了内壳ZG230-450铸件结构。在内壳铸件上铸出口蜗室，出口蜗室要与焊接机壳圆形截面出风筒相吻合焊接，这是与以往焊接机壳不同的关键点。

2、钢材和焊材的化学成分和机械性能

1)16Mn锻件由南京博大钢铁有限公司供货，供货状态为正火，组织为铁素体+少量珠光体。其化学成分及机械性能见表1、表2。

表1 16Mn锻件的化学成分要求

表2 16Mn锻件的交货状态和力学性能要求

按JB/T 4730.3标准进行超声波探伤检验，且等级要求不低于III级。

2)Q345R钢板的化学成分和力学性能要求

Q345R由南京博大钢铁有限公司供货，供货状态为正火，组织为铁素体+少量珠光体。其化学成分及机械性能见表3、表4。

表3 Q345R钢板的化学成分要求

表4 Q345R钢板的交货状态和力学性能要求

注：1.板厚大于30mm，材料需进行正火处理。

2.板厚大于120mm，应采用16Mn板材或16Mn、16MnD锻件。若采用16Mn板材时，其力学性能不得低于钢板厚度＞100～120mm中规定的数值。

3.按JB4730.3标准进行超声波探伤检验，且等级要求不低于III级。

3)ZG230-450铸件的化学成分和力学性能要求

表5 ZG230-450铸件的化学成分要求

注：1.^*对上限每减少0.01％碳，允许增加0.04％锰，锰含量最高至1.20％。

2.残余元素Ni≤0.30％，Cr≤0.35％，Cu≤0.30％，Mo≤0.20％，V≤0.05％，残余元素总和≤1.00％。

表6 ZG230-450铸钢的交货状态和力学性能要求

注：按GB/T 7233标准要求进行超声波探伤检测，结果不得低于III级。

4)H08Mn₂SiA焊丝的化学成分和机械性能见表7、表8。

表7 H08Mn₂SiA焊丝的化学成分

表8 H08Mn₂SiA焊丝的机械性能

3、16Mn锻件及Q345R、ZG230-450的焊接特点

ZG230-450相当20^#钢，16Mn锻件、Q345R钢为铁素体+少量珠光体型低合金用钢，镍在钢中可强化铁素体基体并细化珠光体，在提高材料强度的同时而不降低其塑性和韧性。也就是说对相同强度的材料，如提高含镍量，则其含碳当量可以适当降低。并且镍还可以降低钢材的低温脆性转变温度。由于含碳量低，其碳当量≤0.44，淬硬倾向小，不易形成冷裂纹，焊缝具有较好的塑性和韧性，一般不需预热。当板厚超过一定的厚度或接头刚性拘束较大或碳当量偏高时，应考虑预热，但预热温度不要过高，否则会使热影响区晶粒长大，所以焊接时应控制焊接线能量和层间温度。焊后要进行消除应力热处理。

4、焊接工艺参数

气体保护焊(MAG)焊接工艺参数，MAG熔化极气体保护焊应用于焊接机壳的全过程。

焊丝牌号：H08Mn₂SiA；焊丝直径：

电源极性：直流反接；焊接电流：250～280(A)；焊接电压：28～32(V)；气体保护：80％Ar+20％ CO₂(体积百分比)；焊接速度：280～320mm/mm；干伸长：20～25mm；气体流量：15～20L/min。

5、机壳的焊接顺序

合理的焊接顺序对控制焊后变形，减少焊接应力，使应力合理分布，防止焊件的脆性破坏、层状撕裂，保证机壳工作的可靠性都是非常必要的。焊接机壳采取如下焊接顺序：

(1)如图3(a)-(d)所示，拼装法兰23、推力侧密封体21、支撑侧密封体22，在法兰23侧面设有吊柱24，两个法兰23之间分别焊接推力侧密封体21、支撑侧密封体22，形成上法兰。

如图3(d)和图6所示，法兰与密封体之间采用不对称(不等分X形)焊接坡口(焊缝)，正面焊缝25深度为250mm，背面焊缝26深度为130mm，正面焊缝25与背面焊缝26之间为焊缝根部27。本发明采用上述设计，为了保证一侧焊后用碳弧气刨清理焊根的问题，要有足够的空间、流道，吹走碳弧气刨下来的氧化残渣，合理布置坡口角度，在保证焊枪有足够的摆动空间的同时尽量减小坡口角度，减少焊接填充量，减少焊接应力和变形，改善坡口形式避免层状撕裂。

如图3(d)、图6所示，上法兰厚度380mm，正面焊缝25分成①、③、⑤三个区，焊缝根部27以上50mm的区域为①区，①区以上100mm的区域为③，③区以上100mm的区域为⑤区。背面焊缝分成②、④两个区，焊缝根部27以下80mm的区域为②区(直线段)，②区以下50mm的区域为④区。

焊接坡口修改前、后对比，详见图3(d)和图5所示，修改后的背面焊缝26深度由100mm改为130mm，直线段(②区)高度由50mm改为80mm，在背面焊缝根部27增加了圆角R20，整体380mm尺寸不变，坡口宽度得到减小。

上法兰焊接前进行预热150～200℃，焊接时要对称施焊，先焊图6中①区，①区焊后背面用碳弧气刨清理焊根，清理露出金属本色，焊接②区，②区焊后焊接③区，①～③区焊后进行着色检查，检查合格后，进行消应力处理(620～640℃、5～6小时，炉冷)，消应力回来后修磨、着色检查，检查合格后分别焊接④、⑤区，④、⑤区焊后进行修磨、超声波探伤检查，检查合格后立即进行二次消应力处理(620～640℃、5～6小时，炉冷)，然后进行消氢处理(200～250℃、7～8小时，炉冷)。如图8所示，避免裂纹所需的后热温度和后热时间在200～250℃、7～8小时内，是不会产生层状撕裂的。

同样，如图4(d)所示，拼装法兰23′、推力侧密封体21′、支撑侧密封体22′，在法兰23′侧面设有吊柱24′，两个法兰23′之间分别焊接推力侧密封体21′、支撑侧密封体22′，形成下法兰。

如图4(d)、图7所示，下法兰厚度300mm，背面焊缝25′分成①、③、⑤三个区，焊缝根部27′以下50mm的区域为①区，①区以下100mm的区域为③，③区以下50mm的区域为⑤区。正面焊缝26′分成②、④两个区，焊缝根部27′以上80mm的区域为②区(直线段)，②区以上20mm的区域为④区。

如图4(d)、图7所示，法兰与密封体之间采用不对称(不等分X形)焊接坡口(焊缝)，正面焊缝26′深度为100mm，背面焊缝25′深度为200mm，正面焊缝26′与背面焊缝25′之间为焊缝根部27′。本发明采用上述设计，为了保证一侧焊后用碳弧气刨清理焊根的问题，要有足够的空间、流道，吹走碳弧气刨下来的氧化残渣，合理布置坡口角度，在保证焊枪有足够的摆动空间的同时尽量减小坡口角度，减少焊接填充量，减少焊接应力和变形，改善坡口形式避免层状撕裂。

下法兰焊接前进行预热150～200℃，焊接时要对称施焊，先焊图7中①区，①区焊后背面用碳弧气刨清理焊根，清理露出金属本色，焊接②区，②区焊后焊接③区，①～③区焊后进行着色检查，检查合格后，进行消应力处理(620～640℃、5～6小时，炉冷)，消应力回来后修磨、着色检查，检查合格后分别焊接④、⑤区，④、⑤区焊后进行修磨、超声波探伤检查，检查合格后立即进行二次消应力处理(620～640℃、5～6小时，炉冷)，然后进行消氢处理(200～250℃、7～8小时，炉冷)。

(2)以中分面的上机壳上法兰1为基准，依次拼装机壳中的上机壳上法兰1与上机壳外壳板7、两侧上机壳立柱4及上机壳两侧端板5、6，进行预热、焊接，焊后组成上壳体；依次拼装机壳中的下机壳下法兰1′与下机壳外壳板9′、下机壳两侧端板8′进行预热、焊接，焊后组成下壳体；经过整型、检查合格后转下序。

(3)依次拼装机壳中的上机壳出口蜗室(上)8；上机壳支撑环2、3；上机壳分流板9、10；上机壳筋板11、12；上机壳挡板13、14；对上机壳进行焊接，上机壳焊接完成。经过整型、检查合格后，立即进炉消除焊接应力。以温升速度为≤50℃/小时，炉温不低于300℃时进炉，达到630℃±10℃保温5～6小时缓冷，冷却速度为≤50℃/小时，300℃出炉。

(4)依次拼装机壳中的下机壳出口蜗室(下)10′、下机壳支撑环2′、3′；下机壳分流板11′、12′；下机壳加强筋13′、14′；下机壳固定板15′、16′、17′、18′、19′；进行焊接。继续拼装下机壳一段进风筒4′、下机壳一段出风筒5′、下机壳二段进风筒6′、下机壳二段出风筒7′，进行焊接，下机壳焊接完成。经过整型、检查合格后，立即进炉消除焊接应力。以温升速度为≤50℃/小时，炉温不低于300℃时进炉，达到630℃±10℃保温5～6小时缓冷，冷却速度为≤50℃/小时，300℃出炉。

6、焊接工艺要点

(1)由于16Mn、Q345R属于低碳硅锰钢，ZG230-450相当20#钢，可焊性是良好的。碳当量约为0.345～0.491％，在焊大刚性、大厚度结构时出现冷裂倾向就大一些。一般在40mm厚度钢板焊接时，不低于0℃不预热；0℃以下时预热100～150℃，大于40mm均预热150～200℃，保证预热温度均匀。

(2)焊件在焊接前，要认真清理坡口及距坡口两侧30～50mm两侧范围内的油、锈等污物；

(3)焊接过程中，必须控制层间温度，层间温度控制在300～350℃范围内之内，注意层间必须清理干净后，方可焊接下一道焊缝。

(4)为防止焊接接头处晶粒粗大，塑韧性下降，焊接线能量控制在25kJ/cm以下，尽量采用多层多道焊，焊道要薄，利用后一道对前一道的回火处理作用以细化晶粒，同时可消除前一道焊缝的部分缺陷，每层焊接厚度在2～3mm范围内。

(5)由于是大厚度钢板对接(厚度在40～380mm范围内)，为防止变形，要对称焊。双面焊背面清根时，用角向砂轮机和碳弧气刨清根。

(6)中分面法兰焊接坡口采取不对称(不等分)焊接坡口见图6、图7，主要考虑焊后碳弧气刨清理焊根，防止焊后变形。

(7)上、下法兰焊接坡口的一半时需要进炉消应力处理，上、下法兰焊接完成需要两次消应力处理；炉温不低于300℃时进炉，达到630℃±10℃保温5～6小时缓冷，300℃出炉。

(8)焊接收尾时，气体滞后停止2～3秒，充分保护熔池，必须填满弧坑，避免弧坑裂纹。

(9)焊后尽快进炉消氢处理和消除焊接应力处理。消氢温度200～250°，保温7-8小时，是不会产生层状撕裂的。消氢后缓冷出炉，冷却后对焊缝表面进行着色检查，合格后再进炉进行最终热处理消除焊接应力，消除焊接应力的炉温不低于300℃时进炉，达到630℃±10℃保温5～6小时缓冷，300℃出炉，达到组织稳定。

7、检验

机壳各组部焊接后按集团公司内部标准FB05006《离心压缩机焊接机壳焊接技术条件》进行检验，先进行外观检查，在外观质量检验合格的基础上进行X光射线、超声、渗透检查。

(1)机壳壳体的纵焊缝、环焊缝，进出风筒的纵焊缝、环焊缝，均进行100％X光射线探伤检查，焊缝质量符合JB4730III级。

(2)中分面法兰与外壳板、端板与外壳板连接的焊缝；中分面法兰与轴端密封体与轴端密封体端板连接的焊缝及各部件之间连接的角焊缝均进行100％的渗透检测，均符合JB4730II级，并用超声波进行局部抽查。

8、焊接工艺评定

气体保护焊(MAG)采用H08Mn₂SiA、

焊丝，试件板厚40mm的单面V形60°坡口，间隙3mm，钝边2mm的对接，主要目的是焊接机壳都要靠MAG气体保护焊来完成。

试板焊后经过X光射线探伤，按JB4708-92规定焊接试件检验试样，测定性能，确认试验记录正确。焊接材料工艺评定机械性能试验结果见表9。

表9 H08Mn₂SiA钢板焊接工艺评定机械性能试验结果

9、焊接应用

利用上述焊接工艺，采MAG气体保护焊，焊后没有变形，无需整形，可一次焊接成功。

实施结果表明，本申请为乙烯国产化开辟了新的坦途，裂解气压缩机的焊接机壳所用的材料为16Mn锻件与低合金高强度Q345R、ZG230-450材料。百万吨乙烯焊接机壳不同以往，它的特点是新、奇、特，形成了厚、宽、重的大型焊接机壳。

(1)新在结构上。为了提高压缩机出口蜗室的效率，裂解气压缩机高压缸焊接机壳出风筒按圆形截面设计。高压缸外壳为板材焊接，内壳为铸件，同时在内壳铸件上铸出口蜗室。也就是说，出风筒要通过内壳，与内壳铸造出来的出风筒相吻合，保证同轴、同心，这样就大大增加了拼装、对中、焊接的难度。

(2)奇在质量上。大厚度中分面法兰与密封体焊后，将要在中分面法兰上通过焊缝钻

的螺栓把合孔，水压试验为MCL型机壳之最67.5Kg，焊缝出现丝毫缺陷都会影响水压、气压合格，倘若在焊接处泄露，将无法修复，可见对机壳的焊接质量要求相当高。

(3)特在超大型。中分面上法兰最大厚度为380mm，下法兰最大厚度为300mm；焊接坡口为不对称X型焊接坡口，焊接坡口最深达380mm，焊缝最宽为180mm，并保证焊透。这些尺寸数据，都创下了生产之最。超大厚度的中分面法兰与密封体焊接，增大了焊接风险，一旦出现焊后裂纹、发生层状撕裂和变形，将无法挽救。值得一提的是，低压缸仅中分面法兰与密封体焊后形成的上、下中分面法兰的宽度达到4.4米，长度达4.9米，重量近19吨；焊接预热、焊后热处理都超过了公司现有最大炉体的尺寸范围。

Claims

1.百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于：采用气体保护焊，焊接16Mn锻件、Q345R低合金钢焊接机壳；所采用的焊丝牌号：H08Mn₂SiA；焊丝直径：

2.按照权利要求1所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于按重量百分比计，H08Mn₂SiA焊丝的化学成分如下：C：0.060～0.140；Si：0.800～1.000；Mn：1.40～1.60；Ni：≤0.150；Cr：≤0.150；Mo：≤0.150；V：≤0.030；S：≤0.025；P：≤0.025；Al：≤0.020；Ti+Zr：≤0.150；Cu：≤0.350。

3.按照权利要求1所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于：气体保护焊适用于焊接机壳的全过程。

4.按照权利要求1所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于，具体步骤如下：

(1)气体保护焊的焊前进行如下处理：

(2)气体保护焊的焊接过程中：

(3)气体保护焊的焊后进行如下处理：

5.按照权利要求1所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于，焊接机壳采取如下焊接顺序：

6.按照权利要求5所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于，所述步骤(1)中：

上法兰与密封体之间采用不对称焊接坡口，上法兰厚度380mm，正面焊缝深度为250mm，背面焊缝深度为130mm，正面焊缝与背面焊缝之间为焊缝根部。

7.按照权利要求6所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于，正面焊缝分成①、③、⑤三个区，焊缝根部以上50mm的区域为①区，①区以上100mm的区域为③，③区以上100mm的区域为⑤区；背面焊缝分成②、④两个区，焊缝根部以下80mm的区域为②区，②区以下50mm的区域为④区；

8.按照权利要求5所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于，所述步骤(2)中：

下法兰与密封体之间采用不对称焊接坡口，正面焊缝深度为100mm，背面焊缝深度为200mm，正面焊缝与背面焊缝之间为焊缝根部。

9.按照权利要求8所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于，背面焊缝分成①、③、⑤三个区，焊缝根部以下50mm的区域为①区，①区以下100mm的区域为③，③区以下50mm的区域为⑤区；正面焊缝分成②、④两个区，焊缝根部以上80mm的区域为②区，②区以上20mm的区域为④区；

10.按照权利要求5所述的百万吨乙烯压缩机机壳的焊接工艺，其特征在于，

该机壳的端板、外壳板、分流板、筋板、档板、固定板、支撑环、进风筒弯板、出风筒弯板，均为Q345R钢板材料；

该机壳的出口蜗室为ZG230-450材质铸件。