制氢装置蒸汽发生器耐热合金钢焊接.pdf

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第40卷第2期
石油化工设备
Vol 40 No. 2
2011年3月
PETRO-CHEMICAL EQUIPMENT
Mar.2011
文章編号:1000-7466(2011)02-0062-03
制氢装置蒸汽发生器耐热合金钢焊接
高利和,里杨
(中国石油辽阳石化公司机械厂,辽宁辽阳111003)
摘要:介绍了某蒸汽发生器制造过程中 Incoloy800、15 CRMOR和OCr25Ni20多种耐热合金钢及异
种钢焊接问题及其所采取的应对措施。
关键词:蒸汽发生器; Incoloy800;15 CRMOR;OCr25Ni20;焊接
中图分类号:TQ051.602
文献标志码:B
Summary about Welding of Heat-resistant Alloy Steels in Hydrogen
Plant s Steam Generator
GAO Li-he, LI Yang
Liaoyang Petrochemical Fibre Company Machinery Factory, CNPC, Liaoyang 111003, China
Abstract: This article presents a summary about the welding of heat-resistant alloy steels, inclu-
ding not only Incoloy800, 15CRMOR and 0CR25NI20, but the heterogeneous steels between
above used in fabricating the steam generator as well.
Key words: steam generator; Incoloy800; 15CRMOR; 0cr25 Ni20; weld
2008年,我厂为某炼油厂制造一台蒸汽发生器。管箱为锥体结构,内有耐火结构、树筒和其它各种内
该设备为炼油厂制氢装置的重要设备,属余热锅炉,件,其结构示意图见图1
三类压力容器,结构复杂。主要受压元件材质不同且
厚度各异,这些材质中有的焊接性差,焊接时极易出
现缺陷。因此,该设备制造中不仅有同类耐热钢间的
焊接,而且有异种钢间的焊接,制造难度大。文中介
创
绍其焊接方法以及为保证制造质量采取的措施
设备简介
1.带叉连接件( Incoloy800)2.锥体( Incoloy800)
3.锥体(0Cr25Ni20)4.筒节(15 CRMOR)
蒸汽发生器为固定管板结构,管板系挠性管板
图1蒸汽发生器结构简图
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[5]刘永铨.钢的热处理[M.北京:治金工业出版社,1981
10]JB/T4730.1~4730.6-2005,承压设备无损检测LS].
[6]何英介,金属材料的光亮处理[M].上海:上海人民出[11]胡光立,钢的热处理[M].西安:西北工业大学出版社,
版社,1976.
1996
7]唐俐.904L不锈钢复合板的焊接制造[J].压力容[12] ASTM G48-2003,使用三氯化铁溶液傲不锈钢及其合
器,2004,21(1):34
金的耐麻点腐蚀和抗裂口腐蚀性试验的标准方法[S】
[8]姜莉,郭晓春,李娟娟,等,14Cr1MoR+347H不锈「131GB4334,2-2000,不锈钢硫酸-碗酸铁腐蚀试验方法
钢复合板焊接[J].石油化工设备、2009,38(3):70-72
[9]安运铮.热处理工艺学[MI.北京:机械工业出版社,1981
杜编)
收稿日期:2010-10-28
作者筒介:高利和(1982-),男,宇瓦房店人,助理工程师,学士,从事压力容器焊接方面的研究。
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第2期
高利和,等:制氢装置蒸汽发生器耐热合金钢焊接
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该蒸汽发生器管程介质为转化汽,设计压力证施焊效率两方面容易得到平衡。选用双面不对称
3.14MPa,最高工作压力2.85MPa,液压试验压力的X型坡口,内侧不包含钝边26mm,钝边2mm,
4.49MPa,设计温度385C,工作温度820℃(进ロ)/间隙为0,这种坡口不仅能减小焊接量,保证焊接接
360C(出ロ);売程介质为水汽,设计压力4.84MPa,头的熔透性:2,同时也能减小焊缝的焊接应力。设
最高工作压力4.4MPa,液压试验压力7.47MPa,设备前、后管板及换热管、中心管材质均为15CrMo,
计温度276C,工作温度250C。爆接接头系数1.0,而且换热管、中心管和与管板间为角焊接接头,形状
制造中对对接焊接接头进行100%射线检测,Ⅱ级特殊,采用手工弧焊施焊,其焊接接头结构见图2
合格
和图3。
管板、换热管以及管箱圆筒短节材质为
15CrMo、15 CRMOR,管箱锥体材质为 Incoloy800和
0Cx25Ni20,売体材质为16MnR。
由该蒸汽发生器主要受压元件材质可知,在其
制造中存在多种、异种钢之间的焊接问题,焊接时极
易出现缺陷
2焊接
图2换热管与管板角焊接接头示图
2.1焊接难点
该蒸汽发生器实际为结构特殊的固定管板式热
交换器,异种钢之间的焊接问题是设备的制造难点。
分析可知,本设备存在15CrMo+?16MnR(管板与
壳程筒体间环焊鏠焊接为低合金耐热钢与低合金钢
焊接)、15 RMOR+0Cr25Ni20(管箱圆筒短节与锥
体3间的环焊缝为低合金耐热钢与不锈耐热钢焊
接)以及0Cr25Ni20+ Incoloy800(锥体3与锥体
2间的焊缝为不锈耐热钢与镍基合金焊接)这儿处
不同材料之间的焊接。另外,管板与换热管间同为
图3中心管与管板角焊接接头示意图
15CrMo钢的焊缝
采用图2所示焊接接头具有根部成型好、焊接
可以看出,保证上述几种材质焊缝的焊接质量,应力小以及在焊接量増加不很大的条件下可提高焊
对设备制造的质量至关重要。
缝强度的特点?。图3中35的坡口角度可保证焊
2.2焊接方法和焊接墁口
缝根部焊透,实践证明效果很好。
在选择焊接方法的同时必须给出合适的坡口。2.3焊接材料
坡口形式虽然在JB4708-2000《钢制压力容器焊
设备管箱入口带又连接件处工作温度大约
接工艺评定》中是次要因素,但在实际生产中影响820C,锥体2和锥体3部位有耐火材料保护,但工
很大,必须将焊缝的施焊、焊缝质量、生产效率和工作温度依然高达500~600℃。根据相关资料并结
作环境统筹考虑,这样才能既保证焊接质量又降低合我厂实际制造经验,上述部位] coley800和
劳动强度,改善工作条件2。
OCr25Ni20两种材质所有焊缝均选用 ENICRFE-2作
设备壳体材质为16MnR,名义厚度30mm,采为焊接材料。该焊条可用于各种成分的奥氏体与铁
用埋弧自动焊,单面V形坡口,钝边3mm,间隙为素体钢以及高镍合金阆的异种金属焊接,其可承受
0,既提高生产效率又保证焊接质量。管箱锥体部分最高工作温度为980℃,在820℃以上抗氧化性和