CN102806405A - 国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺，其特征是将焊接部位加工成单V型或者对称双V型坡口，采用薄层多道焊，每层焊道厚度＜3mm，焊丝直径3.2mm，焊接电流350～380A，焊接电压34～38V，焊接速度36～45cm/min，层间及道间温度控制在≤150℃，焊后进行消氢处理和整体消应力热处理，采用该工艺制造-100℃级压力容器(如低温甲醇洗主要设备H2S、CO2吸收塔)，设备焊接接头-101℃冲击功kv2≥47J，技术指标及实物水平均值高于ASME标准技术指标。
Description
技术领域
本发明涉及金属焊接技术领域，尤其是一种国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺。
背景技术
随着国际原油价格进一步升高，我国煤化工的投资必将大幅增长，煤制甲醇项目作为煤化工产业链的源头项目，市场前景好，市场规模大。吸收塔作为低温甲醇洗的主要过程装备，市场需求量将进一步提高。
低温甲醇洗装置在我国渣油和煤为原料的化肥、煤化工及煤制油等工业领域中已得到了很广泛的应用，其中：-100℃～-60℃级低温压力容器(H2S、CO2吸收塔)是低温甲醇洗流程中的关键核心设备；在乙烯等石油化工领域-100℃～-60℃级低温压力容器也是核心设备之一。但近20多年来，我国用于上述两个领域低温压力容器制造的材料主要依赖于从发达国家进口，设备的生产制造受到很大制约，制造成本高，制造周期长，不能满足我国煤化工发展对低温设备技术应用的迫切需要。
低温压力容器的完全国产化，是我国石化装备领域的设计技术、材料技术、制造技术及安装技术的综合体现。通过采用国产08Ni3DR钢制造低温甲醇洗主要设备H2S、CO2吸收塔，为08Ni3DR钢作为-100℃级低温钢在低温压力容器领域的应用走出了一条新路，其技术经济效益及社会效益显著。根据国产08Ni3DR钢特性和低温压力容器设备7制造的技术要求，采用新的焊接施工工艺是实现采用国产08Ni3DR钢制造低温压力容器的关键。
发明内容
本发明的目的是为实现低温压力容器的国产化和采用国产08Ni3DR钢制造低温压力容器的施工需要，提出一种国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将焊接部位加工成单V型或者对称双V型坡口，并清除坡口两侧20mm范围的油污、水污、铁锈和其它有害杂质；
(2)焊前先将待焊工件预热至100℃；
(3)采用薄层多道焊，每层焊道厚度＜3mm，焊丝直径3.2mm，焊接电流340～450A，焊接电压32～38V，焊接速度36～45cm/min，层间及道间温度控制在≤150℃；
(4)焊后立即进行消氢处理，在焊接后的焊缝温度未冷却且＞100℃时，对焊缝及热影响区进行加热至250～300℃，保温1小时，缓冷；
(5)进行焊后整体消应力热处理，热处理温度为590～620℃，保温时间3小时，升温≤70℃/h和降温速度为≤100℃/h，冷却方式为随炉冷至80℃后出炉空冷。
单V型坡口角度为60°±5°，对称双V型坡口角度为55°±5°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：①采用国产08Ni3DR钢薄层多道焊工艺制造-100℃级压力容器(如低温甲醇洗主要设备H2S、CO2吸收塔)，是08Ni3DR钢作为-100℃级低温钢在低温压力容器领域的首次应用，实现了国产08Ni3DR钢制低温压力容器在-100℃～-60℃级温度范围内工程应用的技术创新和升级，其技术经济效益及社会效益显著。解决了低温压力容器的制造成本及制造周期问题，通过系统的试验研究，技术指标超过美国ASME标准要求，实物焊接接头平均值为-101℃冲击功kv2≥47J，达到国际先进水平，同时确保了设备的安全可靠性。
②采用薄层多道焊，使每层焊缝断面变小，而改变了焊缝结晶条件，另一方面，后一焊层(道)对前一焊层(道)进行了一次回火，从而可细化晶粒，提高韧性。
③控制焊接速度，最大限度地减小焊缝过热，防止出现粗大的铁素体或马氏体组织，从而可以提高焊接接头的冲击韧性。
④选择小的焊接线能量，使柱状晶细小，过热区变小，板条状马氏体减少，低温冲击韧性明显提高，焊接线能量控制在≤20KJ/cm。
⑤采用消氢热处理，使焊缝中扩散氢尽快逸出，也能适当降低残余应力水平，对防止冷裂纹及再热裂纹都有显著效果。
⑥通过焊后热处理改善焊接接头性能，消除焊接残余应力，提高抗应力腐蚀能力，改善焊缝热影响区塑性、韧性及蠕变强度，提高结构尺寸的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例的单V型坡口形状及焊层分布示意图；
图2是本发明实施例的对称双V型坡口形状及焊层分布示意图。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
具体实施方式
实施例1：母材采用型号为08Ni3DR的低温钢，板材厚度为16mm，焊丝型号为OE-S2Ni3，焊剂为0P121TTW，定位焊条为OE-CRYO87，评定母材板厚覆盖范围12～32mm。
参照图1，图中数字表示出焊层的分布情况和焊接的层次顺序。
(1)将待焊工件加工成单V型坡口，坡口角度为60°±5°，清除坡口内外两侧20mm范围内的油污、水污、铁锈、积渣及毛刺等有害杂质，显露出金属光泽。
对坡口处进行(WT)磁粉检测，保证坡口处无表面裂纹。
检查焊丝表面有无油垢，将焊剂进行300℃烘干保温2小时。
(2)组对装配保证待焊工件的错边量为2±1mm，坡口钝边为4±1mm，然后将待焊工件预加热至100℃，用远红外测温仪检测。
(3)采用薄层多道焊焊接工艺，焊丝直径3.2mm，焊剂为12～60目，焊接电流、电压、焊接速度、层间温度等技术参数见工艺参数表1，保证每层焊道厚度不大于3mm。焊接过程中，按焊接工艺参数及层次顺序焊接，焊完一层清除熔渣再焊。焊接完毕后清除熔渣灰溅对焊缝外观质量进行检查。
(4)焊后消氢处理。在焊接后的焊缝未冷却下来且＞100℃时，对焊缝及热影响区进行加热至250～300℃，保温1小时，缓冷。
(5)最后进行焊后整体消应力热处理。热处理温度为590～620℃，保温时间为3小时，升温≤70℃/h和降温速度为≤100℃/h，冷却方式为随炉冷至80℃后出炉空冷。
采用本焊接工艺，经检验焊缝抗拉强度为500MPa，焊缝及热影响区-101℃，低温冲击功为≥47J，侧弯180°无裂纹，满足焊接接头性能要求。
表1：工艺参数表
实施例2：母材采用型号为08Ni3DR的低温钢，板材厚度为40mm，焊丝型号为OE-S2Ni3，焊剂为0P121TTW，定位焊条为OE-CRYO87，评定母材板厚覆盖范围30～200mm。
参照图2，图中数字表示出焊层的分布情况和焊接的层次顺序，其焊层共有20层，将待焊工件加工成对称双V型坡口，坡口角度为55°±5°，焊接工艺步骤与实施例1相同，焊接电流、电压、焊接速度、层间温度等技术参数见工艺参数表2。
表2：工艺参数表
采用08Ni3DR钢薄层多道焊工艺制造的低温甲醇洗关键设备H2S、CO2吸收塔，经过优化热成型、焊接、热处理后，设备焊接接头-101℃冲击功kv2≥47J，技术指标及实物水平均值高于ASME标准技术指标。
Claims (2)
1.一种国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将焊接部位加工成单V型或者对称双V型坡口，并清除坡口两侧20mm范围的油污、水污、铁锈、积渣和其它有害杂质；
(2)焊前先将待焊工件预热至100℃；
(3)采用薄层多道焊，每层焊道厚度＜3mm，焊丝直径3.2mm，焊接电流340～450A，焊接电压32～38V，焊接速度36～45cm/min，层间及道间温度控制在≤150℃；
(4)焊后立即进行消氢处理，在焊接后的焊缝温度未冷却且＞100℃时，对焊缝及热影响区进行加热至250～300℃，保温1小时，缓冷；
(5)进行焊后整体消应力热处理，热处理温度为590～620℃，保温时间3小时，升温≤70℃/h和降温速度为≤100℃/h，冷却方式为随炉冷至80℃后出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的国产08Ni3DR钢薄层多道焊焊接工艺，其特征在于所述单V型坡口角度为60°±5°，对称双V型坡口角度为55°±5°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Denomination of invention: Domestic 08Ni3DR steel thin multi-pass welding process Effective date of registration: 20180119 Granted publication date: 20150107 Pledgee: Wuhan Jiangxia branch of the Wuhan rural commercial bank, Limited by Share Ltd. Pledgor: WUHAN EAST PETROCHEMICAL HEAVY EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: 2018420000001 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190109 Granted publication date: 20150107 Pledgee: Wuhan Jiangxia branch of the Wuhan rural commercial bank, Limited by Share Ltd. Pledgor: WUHAN EAST PETROCHEMICAL HEAVY EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: 2018420000001 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Domestic 08Ni3DR steel thin multi-pass welding process Effective date of registration: 20190507 Granted publication date: 20150107 Pledgee: Jiangxia Branch of Hankou Bank Co.,Ltd. Pledgor: WUHAN EAST PETROCHEMICAL HEAVY EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: 2019420000019 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20221103 Granted publication date: 20150107 Pledgee: Jiangxia Branch of Hankou Bank Co.,Ltd. Pledgor: WUHAN EAST PETROCHEMICAL HEAVY EQUIPMENT Co.,Ltd. Registration number: 2019420000019 |