2023年《安全技术》之ND钢耐酸钢板烟囱内筒制作焊接工艺重点及分析.docx

ND钢耐酸钢板烟囱内筒制作焊接工艺重点及分析 本文对ND钢耐侯耐酸钢板的钢材成分、力学性能、使用条件、耐腐蚀原理进行了分析，并基于分析结果提出了ND钢耐侯耐酸钢板钢烟囱制作的焊接工艺方法。该焊接工艺方法对于ND耐酸钢板钢烟囱制作焊接工艺具有一定现实指导意义和应用价值。     工程概况     菲律宾工程2×135机组工程中，全部采用钢烟囱，高70米。钢烟囱钢板内筒除顶部7米采用不锈钢外，其余全部采用ND耐酸钢板（09CrCuSb），板厚材质为5mm，焊接横焊缝一级焊缝要求，纵横缝为二级焊缝要求。烟囱内筒纵横焊缝错距大样如下列图：     由于该钢种在菲律宾工程属于首次应用，根据DL／T868-2023火力发电厂焊接工艺评定规程要求，要先焊接工艺评定，然后才能进行现场施焊。     ND耐酸钢板（09CrCuSb）的钢材成分、力学性能     耐硫酸露点腐蚀用09CrCuSb钢的在中温中浓度硫酸(如70℃、50%H2SO2溶液)中发生钝化,在外表形成1层富含Cu、Cr、Sb等合金元素的薄膜,故具有较高的耐硫酸腐蚀能力。该钢含碳量较低,Cr、Cu和Sb等合金元素补偿了由于碳含量较低可能引起的强度损失。09CrCuSb的化学成分（%）及机械性能参数如下表一所示：   材质 C Si Mn S P Cr Cu Sb δb（MPa） δs（MPa） 09CrCuSb ≤0.12 0.20~ 0.40 0.35~ 0.65 ≤0.035 ≤0.035 0.7~ 1.1 0.25~ 0.45 0.04~ 0.10 0390~ 550 ≥245     其碳当量计算如下：     Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14     =0.12+0.65/6+0.4/24+1.1/5=0.465(%)     由计算结果可知，09CrCuSb的含碳量中等，淬硬倾向较小,焊前无须预热,是一种低焊接裂纹敏感性钢材,具有良好的焊接性能。     ND钢耐侯耐酸钢板（09CrCuSb）的焊接工艺评定     2.1 焊接工艺方法以及焊接材料的选用     焊接方法选用手工电弧焊，焊接材料选用具有同种成分的NDS低氢钠型药皮的低合金钢碱性焊条，规格型号为φ2.5。焊接需选用，焊前进行烘干，温度380℃，时间约2h。这种焊条电弧燃烧稳定，药皮可均匀熔化，飞溅小、成型美观，脱渣易清楚，且焊缝具有优异的抗硫酸露点腐蚀性能。为保证焊缝全融透及焊接头性能，便于背清根和减少变形，选用单边V型坡口，根据现场施焊位置进行了平焊和垂直俯位的手工电弧焊工艺试验，采用对接一种坡口型式，试板材质09CrCuSb。     2.2 焊前准备及坡口形式     为确保焊缝质量，焊件坡口尺寸及型式应符合图样和工艺规定，施焊前须将坡口两侧各50mm范围内的油漆、污物及毛刺等清理干净。在保温筒中按标准要求烘干焊条。     2.3 焊接工艺参数     表二：焊接工艺参数   焊道层次 所用焊条 焊接方法 焊条直径（mm） 焊接电流（A） 焊接电压（V） 焊接速度cm/min 1 09CrCuSb SMAW φ2.5 100-120 20-22 8-15 2 09CrCuSb SMAW φ2.5 110-130 21-23 13-21       2.4 焊接工艺过程控制     焊接过程中要做到如下要求：     a.按工艺标准严格控制线能量，防止降低焊接接头的力学性能。     b.定位焊长度与宽度应与材料厚度及焊接位置适宜，焊前将定位焊部位两端磨平。为防止根部焊道与定位焊的连接处出现裂纹，焊至定位焊部位之前用砂轮机将定位焊缝全部磨掉，防止产生未焊透缺陷。     c.引弧必须在坡口内进行，因为电弧伤及母材外表时会降低该出耐蚀性。焊缝的起点可能会有气孔出现，在焊缝末端可能会有缩孔裂纹，这是焊弧突然熄灭发生收缩引起的。解决方法是磨掉所有的起弧点和收弧点。     2.5焊接完毕后的检查     在稀硫酸腐蚀条件下，焊接接头带有裂纹或未焊透等缺陷时，5mm厚的09CrCuSb钢在1-2个月内就会腐蚀穿透，因此特别注意焊后必须按技术要求对焊缝进行全面检查。检查按照如下要求：     a.焊缝外表不得有裂纹、气孔、弧坑和夹渣等缺陷，不得保存熔渣和飞溅物。焊接外表不允许咬边，焊缝与母材呈圆滑过渡。     b.为保证该钢的耐硫酸露点腐蚀性能，不仅要求其具有合格的化学成分，还要保证焊接接头无裂缝、咬边等缺陷，焊接接头必须进行100%探伤检查,符合JB 4730-94Ⅱ级为合格。     2.6 焊接完毕后检验结果     表三：试件检验结果   X射线探伤 弯曲试验 拉伸试验（Mpa） 宏观实验金相 共拍片 结果 面弯 背弯 试件1 试件2 试件1、2 2张 Ⅱ级以上 合格 合格 425， 断母材 405， 断母材 合格       根据实验结果可以看出，所拟定的焊接工艺满足焊缝接头的使用要求，所评定的焊接工艺完全可以应用到现场的施工中。     ND耐酸钢板钢烟囱内筒产品焊接工艺重点总结     ND耐酸钢烟囱内筒横焊缝为一级焊缝，要求100%的超声波探伤；纵焊缝为二级焊缝，要求20%的超声波探伤。焊缝要求较高。为保证焊接质量应该做到以下要求：     a.       ND耐酸钢板焊接性较好，使用手工电弧焊的焊接方法能够获得符合要求的焊接焊缝;     b.      焊接过程中必须严格按照本文中所述要求，清理定位焊焊点、起弧点和灭弧点焊点；     c.       焊接过程中严格遵守本文所示的焊接工艺要求，控制焊接能量输入；     d.      焊接完毕后，认真进行焊后检查，防止各种外表焊接缺陷（比方裂纹、气孔、弧坑、夹渣、飞溅物等外表缺陷产生，以防影响钢板的耐腐蚀性能。发现外表缺陷要认真处理，以延长设备的使用寿命。     e.       要制定完整的焊接工艺作业指导书，并严格执行，才能保证最终的的焊接质量。