化工容器设备焊接制造质量的安全控制

杜艳华,陈立明

(齐化集团有限公司,黑龙江,齐齐哈尔,161033)

化工容器设备焊接制造质量的安全控制

杜艳华,陈立明

(齐化集团有限公司,黑龙江,齐齐哈尔,161033)

本文通过对化工容器设备焊接制造中易产生的主要安全质量问题分析,全面介绍了化工容器设备制造质量的安全控制措施。

化工容器设备;管道;焊接;焊缝;焊接应力

在日常的化工生产中,化工容器设备、管道等都通过焊接制造手段紧密连接在一起,为化工生产的安全、稳定、长周期连续运转提供了安全保障;因此,化工容器设备焊接制造质量的好坏,直接影响到化工生产的正常进行和人民生命财产以及国家财产的安全。

1 对焊缝金属的影响因素分析

由于焊接方法、工艺参数和焊接剂等的不同所产生的主要气相成分主要有 CO、CO2、H2、H2O、N2和 O2,而其中对焊缝金属产生不利影响的气体主要是 H2、O2和 N2;

1.1 由于氢气存在于焊条、工件或空气中的湿气内,高温冷却后以氢原子状态保留在焊缝金属中,并在常温状态下经过自由扩散,在焊缝局部或熔合线附近聚积,最终导致焊缝产生冷裂纹,称为“氢脆”“形成气孔”“夹渣”等,也使焊接接头的塑性及韧性大大降低。

1.2 焊缝含氧多以 FeO夹杂物和硅酸盐夹杂物的形式存在,他会降低焊缝金属的强度、硬度和塑性,急剧降低韧性;易引起焊缝金属的冷脆和热脆;提高脆性转变温度;使焊缝的抗腐蚀性下降等。

1.3 在焊接高温下,产生的氮原子易与许多金属形成氮化物,留于焊缝中,使钢的硬度增加,塑性下降,导致金属变脆,形成氮气孔,使焊缝含氮量都很低,有害作用不明显。

2 对局部加热和迅速冷却产生焊接应力与变形的分析

2.1 化工容器设备在焊接制造过程中,是一个不均匀的局部加热和迅速冷却的过程 由于焊缝附近温度的急剧升降,导致焊缝金属收缩出现一定的残余应力,产生一定量的拉伸塑性变形,使塑性较差的材料在接头处产生裂纹。

2.2 焊缝冷却后,焊接区域的金属主要沿焊缝长度的纵向和垂直于焊缝的横向收缩 由于这两个方向的收缩,造成了焊接构件的多种变形。

2.3 若要减少和控制焊接变形,必须研究变形种类、方向,对变形的程度进行估算或计算,从而系统考虑化工容器设备焊接制造质量的安全控制问题。

3 化工容器设备焊接制造质量的一般安全控制方法

3.1 明确容器设备焊接制造质量缺陷及其对安全的影响焊接质量缺陷包括焊缝的表面缺陷、焊接裂纹缺陷,以及焊缝内部缺陷(即未焊透、气孔和夹渣等);由于以上焊接质量缺陷造成的设备、管道破裂泄漏、爆炸屡见不鲜。

3.2 容器设备、管道焊接制造选材方面的质量控制 ⑴对于每一个复杂的焊接构件,首先都要进行工艺分析,包括主体结构的材质组成、可焊性如何、过去是否进行过焊接评定等。

⑵焊缝选用碳素钢板 A3F和 AY3F,A3和 AY3制造的压力容器设备,应符合 A3F、AY3F钢板的使用范围,即设计压力≤0.6Mpa,设计温度0～250℃,用于壳体时厚度≤12mm,不得用于盛装易燃或毒性强度为极度、高度和中度危害介质及直接受火焰加热的容器设备;选用 A3、AY3钢板的使用范围,设计压力≤1.0Mpa,设计温度0～350℃,用于壳体时厚度≤16mm,不得用于盛装液化石油气体、毒性强度为极度、高度和中度危害介质及直接受火焰加热的容器设备。

⑶用于焊接结构容器设备、管道的碳素钢和低合金钢,其含碳量≤0.25%,应进行焊接性试验和焊接工艺评定,具体按照 GB150《钢制压力容器》规定选用材料。

⑷压力容器设备、管道用钢锻件的材料选用、制造和检验,应符合 JB755《压力容器锻件技术条件》要求;零件界面尺寸(直径、边长或厚度)＞300mm的碳素钢和低合金钢锻件级别,不应低于 JB755规定的Ⅲ级,即 GB5044《职业性接触毒物危害程度分级》规定;当锻件截面尺寸≥50mm时,锻件级别不应低于 JB755规定的Ⅲ级。

3.3 焊接工艺评定所用焊接设备、仪表、仪器以及规范参数调节装置,应定期检定,不符合要求不准使用。

3.4 钢制容器设备、管道应采用整体热处理 若采用分段热处理,其重叠热处理长度应≥1500mm;环焊缝和修补后的焊缝,允许采用局部热处理,局部热处理的焊缝要包括整条焊缝,焊缝每侧加热宽度不得小于壳体名义厚度的两倍。

3.5 焊缝返修应由经过考核合格的焊工担任,同一部位返修次数不应超过二次。

3.6 为检验产品焊接接头和其他受压元件的力学性能及弯曲性能,应焊制产品焊接试板或抽取试样毛坯,以便进行拉力、冷弯和必要的冲击韧性实验。

3.7 容器设备、管道焊缝的表面质量要求 ⑴掌握焊缝的尺寸及焊缝的布置情况,计算或估算变形的大小以及这些变形对整体构件变形的影响,经分析比较,按照容器设备、管道形状、尺寸及外观应符合技术标准和设计图样的规定,来确定工艺及模拟实验;⑵不得有裂纹、气孔、弧坑和肉眼可见的夹渣等缺陷,焊缝上的熔渣和两侧的飞溅物必须清除;⑶分析焊接残余应力对结构的综合影响,必要时进行计算来判断焊接应力对产生焊接裂纹的影响以及与负荷相叠加承受疲劳载荷的能力,因此焊缝与母材需要圆滑过渡;⑷焊缝表面咬边:用标准抗拉强度 ＞540Mpa的钢材及 Cr-Mo低合金钢材制造的压力容器、奥氏体不锈钢材制造的压力容器、低温低压容器、球形压力容器以及焊缝系数取 1.0的压力容器,气焊缝表面不得有咬边;除此以外的压力容器的焊缝表面的咬边深度不得大于0.5mm,咬边的连续长度不得大于100mm,焊缝两侧咬边的总长不得超过该焊缝长度的10%;角焊缝的焊脚尺寸,应符合技术标准和设计图样要求,外形应平缓过渡。

3.8 其他 ⑴做好相应的配套工作。焊工培训;不合格或标识不清的原材料不投料、不使用;不经检验合格的组对件不焊接;不具备工艺规程规定的施工条件不施工。⑵需外协外购的应做好对分承包方的评审工作,对其提供的产品及附件按标准严格检验,达不到要求的不接受使用。⑶对发现的安全质量问题及达不到规定要求的要分析原因,采取相应的控制措施加以解决。

TQ320.72+5

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1003-3467(2010)10-0063-02