降膜蒸发器焊接要点控制

冀功

摘 要：通过降膜蒸发器运行时焊缝裂纹产生原因分析，从蒸发器部件材质选取、焊前准备、焊接工艺、焊后热处理等焊接要点进行调整和优化，提高降膜蒸发工艺的运行稳定性，满足生产需求。

关键词：蒸发器;焊缝;焊接

1 降膜蒸发器概述

降膜蒸发器是一种可利用余热进行高效蒸发的设备，在多种工业领域由广泛应用，其主要结构包括：液体分布器，加热蒸发室，气液分离室，循环管，排气系统等。结合相关工程实例，降膜蒸发器在运行过程存在的主要问题是管件受热结垢、焊缝位置开裂，物料泄漏，蒸发系统频繁停车维修。分析降膜蒸发器运行问题，在降膜蒸发器设计、制造、装配过程中采取行之有效的措施，通过对焊接质量要点控制，有效延长蒸发器各部件的使用寿命，对蒸发系统的稳定运行有重要意义。

2 降膜蒸发器焊接质量控制

2.1 降膜蒸发器焊缝裂纹情况分析

2.1.1 焊缝开裂情况

对部件泄漏情况进行勘查，发现焊缝熔敷部位有裂纹产生，在临近母材焊缝宽度50～80mm内存在不规则裂纹。根据开裂位置及趋势可分为：顺熔合线拓展的裂纹;位于焊缝内部纵向（或横向）焊缝裂纹。对焊缝开裂的部件进行微观金相分析，结合开裂焊缝曲折发展的宏观特征，得到焊缝开裂原因：①大量裂纹均起源于直接与物料接触的蒸发器内壁，这与蒸发器浓缩的物料性质密切相关;②裂纹主要集中在焊接接头施焊区域，表明焊缝开裂与母材焊接质量控制相关;③由裂纹的外观形貌来看，多属于应力腐蚀裂纹。

2.1.2 裂纹产生原因分析

蒸发物料若具有腐蚀性，则对蒸发器与物料的接触部件（如：循环管）材质要求较高。加热蒸发条件下（>200℃），物料对部件的腐蚀加剧，极易造成管件焊接接头焊缝处脆化现象。从部件材质角度分析，若循环管选用低碳钢-20钢，蒸发器强制循环运行时产生的压力为0.60MPa～0.70MPa，循环管所承受的压力较高，20钢的抗腐蚀性和抗拉强度相对较弱，致使循环管的使用寿命较低。

另一方面，蒸发器各部件装配焊接过程中，主要采用焊条焊接，焊接过程中出现的未焊透、未熔合、夹渣、咬边等现象，造成焊接部位应力分布不均衡，蒸发器在运行过程中也极易产生裂纹。焊接完毕未及时、正确进行焊后热处理，也是焊缝开裂的原因之一。

2.2 焊接要点

由上述分析可知，降膜蒸发器的浓缩物料不能改變，需从材质的选取、焊接工艺控制及焊后热处理入手，在满足蒸发器的运行需求前提下延长部件的使用寿命。

2.2.1 循环管材质的选取

循环管是于物料直接接触的部件，对其选材要求更为严格，10CrMoAl是耐腐蚀钢材，其焊接性能较好、无特殊要求，配有专用耐腐焊条HO3，蒸发器的循环管可选用该类材质。降膜蒸发器的其他部件，可根据工程运行情况，在焊缝表面通过热喷涂技术涂刷金属一高分子复合材料的防腐涂层。

2.2.2 焊接要点控制

降膜蒸发器的焊接要点需从焊前准备、焊接工艺、焊后处理等方面进行控制实施，严格遵守焊接工艺指导书，焊接完毕对焊缝进行100%探伤检验。

2.2.2.1 焊前准备

不同材质焊接，正确选择相应的焊条，在焊条专用烘箱内干燥1.5～2.0h，烘干温度350℃～400℃，取出后放置于保温桶内，便于取用。焊接接头坡口必须采用机械切割，应注意平整度，禁止使用等离子切割、气割、碳弧气泡加工等;坡口两侧宽度15～25mm内经打磨处理露出金属光泽;坡口钝边厚度<1.5mm，避免未焊透现象发生。A类焊缝错边量≤2mm，B类焊缝错边量应≤3mm。

2.2.2.2 焊接工艺措施

对无特殊要求的部件焊接，可采用氩弧焊（J50焊丝，焊接电流140A～160A）打底焊接，焊条电弧焊盖面（J507焊条，电压在24V～26V）的方法。第1遍氩弧焊打底后用钢丝刷修整清理焊接接头处的氧化皮，再进行第2 次打底，再次用钢丝刷清理，然后再进行焊接，焊接完毕后需清理干净药皮、飞溅，不得有咬边、夹渣、未焊透现象。采用对称施焊，焊接过程中、施焊完毕后通过敲打消除焊接应力。10CRMoAl材质在焊接过程中尽量减少线能量的输入，降低焊接接头的敏化程度，可提高其那腐蚀性能。可采用多层多道焊接工艺，小线能量、短电弧、低层不摆动盖面层的焊接工艺，经质量检测合格后进入下一道焊接。多层施焊层间接头应错开，层间温度范围控制在100℃～150℃，焊接过程保持清洁。

2.2.2.3 焊后热处理

现场组焊后大多采用履带式加热器进行热处理，焊缝每侧加热宽度≥100 mm，避免影响材料的组织和性能，靠近加热区的部位应采取保温措施;以180～220℃/h的速度升温至 620℃，保温2.5 h，然后以180～220℃/h的速度缓慢降至300℃左右，空冷。

3 总结

通过降膜蒸发器运行时焊缝裂纹产生原因的工程分析，对蒸发器部件材质选取、焊接要点控制（焊前准备、焊接工艺、焊后热处理）进行调整和优化，提高降膜蒸发工艺的运行稳定性，延长设备使用寿命，更好的满足生产需求。

参考文献：

[1]黄江生，朱静，刘飞.降膜蒸发器的应用特点及工艺研究概述[J].广东化工，2014，41（23）：84-85.