CN109396777B - 一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法，所述方法主要有以下步骤：将化工容器喷嘴内外表面进行预处理，预处理包括机械清理以及化学清理，预处理后的化工容器喷嘴在氩气作为保护气的条件下用型号为690的镍基合金作为焊条分层进行熔敷，每层厚度为3～4mm，且每层熔敷结束后在温度降至100℃以下时将熔敷层打磨掉一半，直至总厚度为10mm以上，然后对已经熔敷好的工件进行去应力退火的步骤。通过采用这样的方法，可以细化晶粒，使化学成分均匀化，改善组织以提高工件的机械性能，同时产生较强的残余压应力，在与原金属的拉应力相抵消后还能提供较强的压应力，增加化工容器喷嘴口的抗应力腐蚀能力以及抗化学腐蚀能力。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备防腐技术领域，具体涉及一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法。
背景技术
当前广泛应用于管道、热交换器、食品工业、化工工业和钟表等工业一般是用复合板、不锈钢和高强钢等材料制造而成。这些合金大多是以钼为基础的奥氏体不锈钢，这些合金具有较好的延展性，较强的抗应力腐蚀性能、耐压强度和耐高温性能，然而这些合金大多数仍是在带有较高残余应力的情况下运行的，它们的破坏事故多半是由应力腐蚀开裂造成的，尤其是石化和冶金行业广泛使用各类容器，当容器含有较强的高温腐蚀介质时，容易提前产生应力腐蚀开裂破坏。而拉伸应力是产生应力腐蚀开裂的重要条件，如能在接触腐蚀介质的表面形成压应力，则可能彻底解决各类焊接结构应力腐蚀开裂的难题。
因此应力腐蚀开裂被认为是由三种因素造成的，金属材料的拉应力，金属材料材质和环境；通常环境因素是很难改变的，因此，有必要从改进从拉应力或材料着手。而降低拉应力的方法最好的就是产生较强的压应力；产生压应力的方法有很多，其中表面复合强化法可以引入高的残余压应力，能有力的提高材料的疲劳性能，消除由于拉应力产生的应力腐蚀；同时经熔覆后的热扩散处理，可以增强镀层与基体的结合强度，从而能更好的发挥镀层的优良性能，进一步提高耐蚀性和耐磨性。
因此选用一种合适的合金，将这种合金采用合适的方法熔敷到原有金属表面上后不仅能够产生较强的压应力，同时也可以增强材料整体的抗腐蚀性是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法，用以解决现有化工容器喷嘴部位由于拉应力和腐蚀产生开裂的问题。
为实现上述目的，本发明公开了一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法：
步骤S1，对化工容器喷嘴内外表面进行预处理后预热；
步骤S2，设定好焊接设备的熔敷参数，在氩气作为保护气的条件下用镍基合金作为焊条对化工容器喷嘴内外表面进行多次熔敷，每次所熔敷的镍基合金厚度为3～4mm；
步骤S3，将每次熔敷后的化工容器喷嘴在氩气保护条件下降温到100℃以下，将所熔敷的镍基合金层打磨掉一半；
步骤S4，重复上述步骤S2和步骤S3直到化工容器喷嘴内外表面的熔敷层总厚度大于或等于10mm；
步骤S5，熔敷过程结束后，将喷嘴加热到1300～1340℃，保温预设时间后，然后随炉冷却到200℃以下，再出炉冷却至100℃以下。
优选的，所述镍基合金中Cr元素的质量百分含量为29.0％～31.0％，Ni元素的质量百分含量为58％～65％。
优选的，所述熔敷过程中每次熔敷后的镍基合金层冷却到50℃以下再进行下一次熔敷。
优选的，所述熔敷过程结束后，化工设备喷嘴内外表面所熔敷镍基合金的厚度均为10～14mm。
优选的，所述熔敷参数包括熔敷电流、电弧电压、熔敷速度和焊枪摆动幅度，熔敷电流为340～360A，电弧电压为12～14V，熔敷速度为80～130mm/min，焊枪摆动幅度为12～14mm。
优选的，所述预处理包括机械清理、化学清理和晾干，机械清理用于除去喷嘴表面的锈迹以及化学清理不能除去的杂质，化学清理用于除去焊接金属表面的有机物质，晾干过程是将清理后的化工容器喷嘴后置于工件架上，使化工容器喷嘴表面上残存的溶剂充分挥发干净。
优选的，所述机械处理过程中用砂纸将化工容器喷嘴内外的不锈钢表面打磨光滑，砂纸在合金表面上打磨时要沿着同一方向进行。
优选的，所述化学清理依次用丙酮和无水乙醇去除喷嘴内外表面的有机污染物质包括油脂、污垢和灰尘。
本发明方法具有如下优点：
本发明采用了合金690这种镍基耐蚀合金，并且其中含有约30％Cr，这种合金在熔敷后会产生较强的压应力，具有优异的抵抗原有金属具有的拉应力的功能，提高了抵抗应力腐蚀的开裂能力和可焊性；同时这种合金在含氯化物溶液和氢氧化钠溶液中，具有比316L不锈钢、合金800、304不锈钢表现出更强的耐蚀性能；同时在熔敷过程中采用了常温退火堆焊的工艺，在一定熔敷参数条件下，保证层与层之间的温度下，避免熔敷中产生的裂纹以及气泡等现象，合金690在这一工艺过程中会产生较强的残余压应力，进一步保证了化工容器化工容器喷嘴表面所需替换位置抗应力腐蚀性和耐蚀性，并能有效提高化工容器进排气管喷嘴的使用性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的防止化工设备喷嘴腐蚀开裂方法的流程图。
图2为本发明实施例1的防止化工设备喷嘴腐蚀开裂方法所涉及的化工设备喷嘴示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，由于化工设备喷嘴坡口周围的油污、水分、灰尘及氧化层会造成焊接气孔的产生以及熔敷的不均匀，所以化工设备喷嘴熔敷前要进行内外表面进行预处理，包括化学清理和机械清理；如图2所示，化工容器喷嘴1处的内外表面先用机械处理清理除去表面的锈迹氧化膜以及化学清理不能除去的杂质，这个过程中需用砂纸将被熔敷合金表面打磨光滑，砂纸在合金表面上打磨时要沿着同一方向进行。这是因为在熔敷过程中Ni能与杂质中P、S、Pb、Al或低熔点的物质形成脆化元素，同时由于氧化物的熔点高一般为2000多度，而镍的熔点低为1400℃，因而易造成未熔合。经过砂纸打磨后的化工设备喷嘴在熔敷的时候可以保证能够熔敷均匀，然后对焊接金属表面再进行化学清理，用丙酮和无水乙醇去除内外表面的污染物质包括油脂、污垢、灰尘；进行完机械和化学处理后的化工设备喷嘴需置于工件架上晾干；将表面残存的水分和有机溶剂挥发掉，保证熔敷均匀。对处理完的化工设备喷嘴进行在氩气作为保护气的条件下用型号为690的镍基合金作为焊条进行第一次熔敷，镍基合金690的成分如表1所示，这样的成分使得合金具有显著的抗氧化，耐腐蚀性能，
| Cr | Ni | Mn | P | S | Si |
| 29.0-31.0 | 58.0-65.0 | ≤0.05 | ≤0.015 | ≤0.015 | ≥58.0 |
| C | Fe | Cu | Ti | Al | Co |
| ≤0.03 | 8.0-11.0 | ≤0.05 | 0.15-0.5 | 0.15-0.5 | ≤0.15 |
但由于镍基合金690电阻率较高，线膨胀系数大，导热率低，焊接接头中会产生较大的焊接应力，若焊接时电流过大，电弧电压过高，焊接速度较慢都易使焊接接头过热，从而产生粗大的晶粒，晶粒粗大容易导致在粗大的柱状晶粒边界上，集中了一些低熔点共晶体，其强度低，脆性大，在焊接应力的作用下进而很容易形成裂纹；另外，晶粒粗大也会使容易产生熔敷变形因此在整个熔敷过程中，所以熔敷参数设置为如表2所示：
每层熔敷厚度为3～4mm，在氩气保护条件下慢慢降温到100℃以下，甚至50℃以下，然后将熔敷层打磨掉一半后，重复熔敷、降温、打磨的过程，直到到熔敷合金厚度为10mm左右；然后对已经熔敷好的工件进行去应力退火，慢慢加热到临界温度以下，保温一段时间后，然后随炉冷却到200℃以下时再出炉冷却至100℃以下。去应力退火操作可以细化晶粒，使化学成分均匀化，改善组织以提高工件的机械性能；可以使经过熔敷的金属工件软化；可以改善或消除焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形，开裂；经过这样处理后的工件可以产生较强的残余压应力，在抵消原有金属的拉应力之外还有较多的残余压应力剩余，可以增强喷嘴的抗应力腐蚀能力。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (4)
1.一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法，其特征在于：所述方法包括下列步骤：
步骤S1，对化工容器喷嘴内外表面进行预处理后预热；所述预处理包括机械清理、化学清理和晾干，机械清理用于除去喷嘴表面的锈迹以及化学清理不能除去的杂质，化学清理用于除去焊接金属表面的有机物质，晾干过程是将清理后的化工容器喷嘴置于工件架上，使化工容器喷嘴表面上残存的溶剂充分挥发干净；
步骤S2，设定好焊接设备的熔敷参数，在氩气作为保护气的条件下用镍基合金作为焊条对化工容器喷嘴内外表面进行多次熔敷，每次所熔敷的镍基合金厚度为3～4mm；
步骤S3，将每次熔敷后的化工容器喷嘴在氩气保护条件下降温到100℃以下，将所熔敷的镍基合金层打磨掉一半；
步骤S4，重复上述步骤S2和步骤S3直到化工容器喷嘴内外表面的熔敷层厚度均为10～14mm；
步骤S5，熔敷过程结束后，将喷嘴加热到1300～1340℃，保温预设时间后，然后随炉冷却到200℃以下，再出炉冷却至100℃以下；
所述熔敷过程中每次熔敷后的镍基合金层冷却到50℃以下再进行下一次熔敷；
所述熔敷参数包括熔敷电流、电弧电压、熔敷速度和焊枪摆动幅度，熔敷电流为340～360A，电弧电压为12～14V，熔敷速度为80～130mm/min，焊枪摆动幅度为12～14mm。
2.根据权利要求1所述的一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法，其特征在于：所述镍基合金中Cr元素的质量百分含量为29.0％～31.0％，Ni元素的质量百分含量为58％～65％。
3.根据权利要求1所述的一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法，其特征在于：所述机械清理过程中用砂纸将化工容器喷嘴内外的不锈钢表面打磨光滑，砂纸在合金表面上打磨时要沿着同一方向进行。
4.根据权利要求1所述的一种用于防止化工容器喷嘴腐蚀开裂的方法，其特征在于：所述化学清理依次用丙酮和无水乙醇去除喷嘴内外表面的有机污染物质包括油脂、污垢和灰尘。
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