PVC聚合釜搅拌叶焊接修复方法

2021-06-16曹忠玉

中国氯碱 2021年5期

关键词：静平衡搅拌器焊条

曹忠玉，郭吉，刘凯

（宁夏英力特化工股份有限公司，宁厦石嘴山753202）

PVC聚合釜在生产过程中由于紧急停车等原因，易发生釜内粘料淤积，致使聚合釜搅拌叶超负荷运转产生断裂性裂纹。在更换备用搅拌叶的同时需将有裂纹搅拌叶进行修复。

采用焊接方法进行搅拌叶修复时，通过正确选择焊材、合理设计坡口、优化焊接工艺等，确保了聚合釜搅拌叶修复后达到使用要求。

1 聚合釜搅拌叶修复技术要求

1.1 聚合釜搅拌叶结构及裂纹产生部位

聚合釜搅拌叶随聚合釜传动装置转动，使釜内物料强烈的流动，充分混合，提高传热、传质效率，实现有效的化学反应。PVC聚合釜搅拌叶常选用后掠式三叶搅拌，也是目前大型聚合釜选用较多的一种搅拌方式。

在搅拌过程中，受力点主要集中在搅拌叶与根部连接处附近，常见裂纹主要是竖向的。

1.2 聚合釜搅拌叶轮焊接修复要求

1.2.1 焊接工艺要求

（1）搅拌器的静平衡是聚合釜技术关键，搅拌叶焊接修复时保证叶片不发生变形，以免影响搅拌器的静平衡精度。

（2）搅拌叶焊后表面要求具有一定光洁度，防止搅拌叶粘接物料。

（3）焊缝具有原来材质的耐蚀性。

1.2.2 修复后力学性能要求

根据搅拌器的工作特性，选用的焊条应能保证堆焊部位的力学性能等同于母材的性能。搅拌叶焊接修复后，能保持原有的强度和刚度，保证在运行时不发生变形。

2 焊接材料特性及焊接工艺分析

2.1 焊接材料特性

PVC聚合釜搅拌叶选用022Cr17Ni12Mo2不锈钢属于奥氏体不锈钢，其主要化学成分见表1。

022Cr17Ni12Mo2不锈钢具有较好的韧性和塑性，无淬硬倾向。材料热敏感性较强，在450～850℃温区内停留时间稍长，尤其是采用高热输入焊接时，熔焊过程中在焊缝金属和热影响区内发生组织和性能的变化，并由此引起接头耐蚀性的下降和热裂纹倾向，容易发生热裂纹。而且，如果保护措施不到位或不良，高温氧化严重；线膨胀系数大，易产生较大的焊接变形。

表1 022Cr17Ni12Mo2奥氏体不锈钢化学成分

因此，合理设计焊接接头是关键，正确掌握焊接方法，采用合理的焊接工艺，选用热源集中的焊接方法、小线能量以及快速冷却等措施，减少碳化物析出和避免接头组织过热。

2.2 焊接修复工艺分析

022Cr17Ni12Mo2不锈钢电弧焊工艺主要包括焊前准备、焊条选择、焊接参数的确定和焊接接头的检查等。

（1）焊缝的切割坡口制备

设计奥氏体不锈钢焊接的坡口时，应尽量缩小焊缝的横截面，以减小焊接收缩变形。板厚大于3 mm时对接接头需要开V型坡口，在保证焊缝根部焊透的情况下，坡口应尽量缩小，通常不应超过70°。当焊件厚度大于20 mm时，最好选用U型坡口。

（2）焊前清理

必须清除可能使焊缝金属增碳的各种污染，焊接坡口和焊接区焊前应用丙酮或酒精除油和去水，清渣和除锈应用砂轮、不锈钢钢丝刷等。不得用碳钢钢丝刷清理坡口和焊缝表面。

（3）焊条的选择和预处理

焊接修复搅拌叶，不仅要保证焊接接头的强度和耐蚀性等同于母材，而且要确保焊缝金属内不产生任何裂纹之类的缺陷。这就要求焊缝金属的合金成分与母材相匹配，其主要合金元素含量应等于或略高于母材标准成分规定的平均含量。对于立焊和仰焊位置应采用氧化钙型药皮焊条，其熔渣凝固较快，对熔化的焊缝金属可起到一定的支托作用。

结合现有市面上的几种不锈钢焊条，最终选用了E308MoL钛钙型药皮的超低碳Cr-Ni-Mo合金系不锈钢焊条。这种焊条在E308不锈钢焊条的基础上加入了2.0%～3.0%的钼，同时将焊缝金属的含碳量限制在0.04%以下，焊后金属具有更高的耐蚀性和抗裂性。

（4）焊接参数的选择

焊接修复选用手工电弧焊，采用直流反接。由于不锈钢电阻值较大，靠近夹持端的一段焊条容易受电阻热的作用而发红，在焊至后半段焊条时应加快熔化速度，使焊缝熔深减少，但熔化速度太快又会造成未熔合和熔渣等缺陷。从保证接头的耐腐蚀性考虑，也要求选用较小的焊接电流，减少焊接热输入量，防止焊接热影响区的过热。