CN102350284A

CN102350284A - 一种耐高温反应釜及其焊接方法

Info

Publication number: CN102350284A
Application number: CN2011101763374A
Authority: CN
Inventors: 王法根
Original assignee: WUXI FENGCHENG MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: WUXI FENGCHENG MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2012-02-15

Abstract

本发明提供一种耐高温反应釜及其焊接方法。反应釜壁具有复合层结构，内层材料为低碳钢，外层为耐热不锈钢，采用预热多道焊接方法焊接而成。由于本发明的反应釜的釜壁是复合层的，同时预热多道焊接方法提高了焊接强度，因此可以提高产品使用寿命和安全性能。

Description

一种耐高温反应釜及其焊接方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温反应釜及其焊接方法，尤其是涉及一种复合层结构的反应釜及其焊接方法。

背景技术

在镁精炼、钛还原以及多晶硅生产过程中，使用的反应釜需要良好的抗氧化性、耐腐蚀性、抗高温疲劳性等特征。目前常用的反应釜是低碳钢板做成的，由于普通低碳钢板在1000℃常用工作环境下，钢板表面高温氧化严重，使用寿命非常的短暂。常用的30mmQ345B级钢板做成的反应釜使用寿命一般50天左右，尤其是在后期机械性能迅速下降，随时都有穿炉的危险，对人员和设备都构成潜在的威胁。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐高温反应釜及其焊接方法。

一种耐高温反应釜，反应釜的壁具有复合层结构。

复合层结构内层为低碳钢，外层为耐热不锈钢，两层材料之间爆炸复合在一起。

反应釜采用预热多道焊接方法焊接而成。

预热多道焊接方法，具体步骤如下：

a. 下料以后进行去应力处理；

b. 材料成形以后再次去应力处理；

c. 先对要焊接的复合板内层进行剖口处理，处理成V形，V形口朝向内层表面；

d. 剖口表面进行去氧化皮，打磨成镜面；

e. 剖口预热到220℃~270℃，然后打底焊接；

f. 对焊接的焊缝进行清根处理，去应力并打磨光滑；

g. 对剖口再次预热，温度控制到1000℃~1100℃；

h. 冷却到700℃~500℃进行第二次焊接；

i. 重复f、g、h步骤，直到内层板材剖口全部焊接填满；

j. 对复合层外层进行焊接剖口处理，处理成V形，V形口朝向外层表面，然后去应力；

k. 在外层对内层进行过渡焊接，焊接按照f、g、h步骤，直焊至低于外层表面1~1.5mm，进行情根、打磨；

l. 将外层焊接剖口预热至1000℃~1100℃，立刻进行外层焊接，直到焊满剖口为止；

m. 对焊缝的高温区、受热区、过渡区进行热应力平衡处理；

n. 对整个反应釜进行去应力处理。

其中具体的技术细节和要求为：

所述的内层剖口处理成V形，V形的深度和宽度为该层材料的厚度。

所述的打底焊接，采用硅整流焊机焊接，电流在90A~120A，运条速度不超过2mm/s。

所述的第二次焊接单根焊条焊接长度不超过60mm。

所述的外层焊接剖口处理采用的碳化气刨切割处理，所述的V形剖口宽度为材料厚度的70%~90%，深度为材料厚度25%~40%，宽度和深度均匀。

所述的外层焊接，是用不锈钢焊条焊接，焊条引弧和吸弧温差220℃~270℃，焊接角度为前倾70度，以角焊形式焊接，焊接长度为50~60mm，母柱熔柱池深度为1.2mm~1.8mm。

所述的热应力平衡处理方法为，焊接中心高温区用2磅手锤快速匀称撞击，密度为1.5~2.5次/平方厘米，受热区、过渡区锤击密度为0.5~1.5次/平方厘米。.

由于本发明的复合材料反应釜的釜壁是复合层的，外层耐温不锈钢可以经受高温、抗氧化，内层低碳钢不易与熔炼的金属发生化学反应，这都延长了反应釜的使用寿命。

由于本发明使用的是不同性能材料组成的复合材料，使用环境一般在高温熔炼过程中，两种材料热膨胀系数不一样，焊缝极易开裂，因此本发明提出的预热多道焊接方法通过运条速度、焊接电流、焊接角度和热应力平衡处理等方法使得焊接区域的材料分子结构、金相组织与非焊接区材料达到一致性，一致性越高，焊接强度就越高，因此可以提高产品使用寿命和安全性能。

附图说明

图1是本发明的局部壁剖视结构示意图；

图2是本发明焊接V型剖口结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式，如图1所示，采用外层2为SUS310S不锈钢、内层1为Q345B钢板的爆炸复合板材制作焊接反应釜为例：

下料以后进行去应力处理；材料做成需要的几何形状以后再次去应力处理；去应力处理采用锤击处理、振动处理、水火处理、机械反弹处理等。

先对要焊接的复合板内层1进行剖口处理，处理成V形，如图2所示，V形口朝向内层表面，V形的深度和宽度为该层材料的厚度。然后对剖口表面进行去氧化皮，打磨成镜面。

剖口预热到250℃，然后打底焊接，采用硅整流焊机焊接，电流在115A左右，运条速度不超过2mm/s。

对焊接的焊缝进行清根处理，去应力并打磨光滑，操作要求根据容器焊接规范。

对剖口用火枪预热，温度控制到1000℃~1100℃，冷却到700℃~500℃进行第二次焊接，单根焊条焊接长度不超过60mm。

重复以上打磨、预热、焊接步骤，直到内层板材剖口全部焊接填满。

对复合层外层2进行焊接剖口处理，处理成V形，如图2所示，V形口朝向外层表面，V形剖口宽度为材料厚度的80%，深度为材料厚度33%，宽度和深度均匀，然后去应力；

在外层2对内层1进行过渡焊接，焊接按照上述的内层焊接中的打磨、预热、焊接步骤，直焊至低于内层表面1~1.5mm，进行清根、打磨；

将外层焊接剖口预热至1000℃~1100℃，立刻进行外层焊接，用不锈钢焊条焊接，焊条引弧和吸弧温差250℃，焊接角度为前倾70度，以角焊形式焊接，焊接长度为50~60mm，母柱熔柱池深度为1.5mm，来回直到焊满剖口为止。

对焊缝的高温区、受热区、过渡区进行热应力平衡处理，焊接中心高温区用2磅手锤快速匀称撞击，密度为2次/平方厘米，受热区、过渡区锤击密度为0.5~1次/平方厘米。.

对整个反应釜进行振动去应力处理。

Claims

1.一种耐高温反应釜，其特征在于，所述的反应釜的壁具有复合层结构。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温反应釜，其特征在于，所述的复合层结构内层为低碳钢，外层为耐热不锈钢，两层材料之间爆炸复合在一起。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温反应釜，其特征在于，所述的反应釜采用预热多道焊接方法焊接而成。

4.根据权利要求3所述的一种预热多道焊接方法，其特征在于：具体步骤是，

a.下料以后进行去应力处理；

b.材料成形以后再次去应力处理；

c.先对要焊接的复合板内层进行剖口处理，处理成V形，V形口朝向内层表面；

d.剖口表面进行去氧化皮处理，打磨成镜面；

e.剖口预热到220℃~270℃，然后打底焊接；

f.对焊接的焊缝进行清根处理，去应力并打磨光滑；

g.对剖口再次预热，温度控制到1000℃~1100℃；

h.冷却到700℃~500℃进行第二次焊接；

i.重复f、g、h步骤，直到内层板材剖口全部焊接填满；

j.对复合层外层进行焊接剖口处理，处理成V形，V形口朝向外层表面，然后去应力；

k.在外层对内层进行过渡焊接，焊接按照f、g、h步骤，直焊至低于外层表面1~1.5mm，进行清根、打磨；

l.将外层焊接剖口预热至1000℃~1100℃，立刻进行外层焊接，直到焊满剖口为止；

m.对焊缝的高温区、受热区、过渡区进行热应力平衡处理；

n.对整个反应釜进行去应力处理。

5.根据权利要求4所述的一种预热多道焊接方法，其特征在于：所述的内层剖口处理成V形，V形的深度和宽度为该层材料的厚度。

6.根据权利要求4所述的一种预热多道焊接方法，其特征在于：所述的打底焊接，采用硅整流焊机焊接，电流在90A~120A，运条速度不超过2mm/s。

7.根据权利要求4所述的一种预热多道焊接方法，其特征在于：所述的第二次焊接单根焊条焊接长度不超过60mm。

8.根据权利要求4所述的一种预热多道焊接方法，其特征在于：所述的外层焊接剖口处理采用的碳化气刨切割处理，所述的V形剖口宽度为材料厚度的70%~90%，深度为材料厚度25%~40%，宽度和深度均匀。

9.根据权利要求4所述的一种预热多道焊接方法，其特征在于：所述的外层焊接，是用不锈钢焊条焊接，焊条引弧和吸弧温差220℃~270℃，焊接角度为前倾70度，以角焊形式焊接，焊接长度为40~60mm，母柱熔柱池深度为1.2mm~1.8mm。

10.根据权利要求2所述的一种预热多道焊接方法，其特征在于：所述的热应力平衡处理方法为，焊接中心高温区用2磅手锤快速匀称撞击，密度为1.5~2.5次/平方厘米，受热区、过渡区锤击密度为0.5~1.5次/平方厘米。