浅谈--低温甲醇洗吸收塔附塔管线焊接技术 摘要:吸收塔是低温甲醇洗工艺中最重要的设备，是在低温、高压下利用甲醇对酸性气体良好的物理吸收性能，净化原料气中的酸性气体杂质工艺设备和管道常年在低温、高压的状态下运行，管道与设备连接一般都采用相对牢靠的焊接方式连接因此，吸收塔设备管口与管道之间的低温钢焊接质量是低温甲醇洗工艺安全稳定运行的重要施工环节，通过XXX改造工程中净化装置吸收塔附塔管线的焊接过程分析，对低温容器用钢09MnNiDR与不锈钢S30408材料的焊接性和焊接接头性能进行试验研究，达到保证施工质量、降低施工成本、满足施工安全的施工效果，从而在遇到其他类似工程时，积累工程经验关键词:吸收塔,2低温钢附塔管道焊接工艺1绪论XXX项目中净化装置区是由XXX有限公司设计，装置内共有2台吸收塔，设备管口材质为09MnNiDR;附塔管线共计23条，材质为S30408，管道规格范围为中219.1X10.0-中508.0X20.0，设备管口与附塔管线是焊接连接由于此两种材料的异种钢焊接，是XXX公司首次遇到，没有相应的焊接工艺评定，在焊接之前，对材料的焊接性能进行分析以及选用的焊接工艺进行验证，是非常重要的本文重点对附塔管线与设备管口焊接工艺进行分析，既要保证异种钢焊接质量，又要保证焊接接头的低温性能，经施工现场分析、试验，对10mm厚的09MnNiDR板材和S30408板材焊接性能和焊接工艺进行验证，制定出科学、合理、行之有效的焊接工艺，提高施工效率，同时为类似工程的施工总结经验和提供可靠的技术依据2材料焊接性能分析与焊接方法确定2.1材料焊接性能分析根据设备工艺条件，工艺设备和管道常年在低温、高压的状态下运行，附塔工艺管道的焊接既要无焊接缺陷，又要保证焊缝和焊接热影响区母材的低温韧性为了保证吸收塔管口与附塔管线异种钢焊接质量，项目部在焊接前分析了两种母材的焊接性能经查验设备制造图及现场光谱检测验证后，又与设备制造厂家联系确定，设备管口材料为XXX钢厂生产的09MnNiDR，管道材料为XXX不锈钢有限公司生产的S30408，两种材料的主要化学成分如下表所示:表1材料的化学成分(质量分数)%元素CVSiNbMnCrNiMoALt09MnNiDR0.120.0020.250.0181.450.020.340.0020.026S304080.0478-0.499-1.0388.0118.02--09MnNiDR钢是铁素体 少量的珠光体型低温钢,根据相关资料提供的论证，09MnNiDR钢焊接性能良好，淬硬倾向小，匹配的哈焊所生产的焊接材料，其焊缝金属具有良好的抗热裂纹性能S30408是奥氏体不锈钢，由于两种钢材之间化学成分、金相组织、物理性能和化学性能等方面有非常大的差异，在异种钢焊接过程中，紧靠09MnNiDR钢一侧熔合区的焊缝金属中，会不可避免的存在熔敷金属的稀释，形成和母材及焊缝金属成分均不相同的过渡层，过渡层会因稀释而产生脆性马氏体组织;并且由于铬元素与碳原子的亲和能力比较强，在09MnNiDR一侧使碳原子脱离，进而使此区域晶粒粗大，脆性增大，使母材低温力学性能降低因焊接残余应力的存在，在焊接完成后，在09MnNiDR一侧容易产生裂纹2.2焊接方法确定根据对母材焊接性能的分析，09MnNiDR钢与S30408异种钢焊接应当采用小电流、.小熔合比的焊接方法采用XXX公司相近低温钢与不锈钢的异种钢焊接工艺，经过现场焊接试验，焊接后，09MnNiDR钢侧焊缝出现不同程度的裂纹，验证了焊接性能分析的结果经分析，由于母材09MnNiDR钢与S30408、过渡层金属的热导率和膨胀系数均不相同，焊接过程中，不可避免的产生焊接应力，在冷却时，却又因为收缩不一致产生焊接残余应力，导致在过渡层产生裂纹综上所述，09MnNiDR钢与S30408异种钢焊接质量是否合格，取决于09MnNiDR钢与过渡层之间的质量是否合格2为了降低焊缝残余应力，防止产生冷裂纹和再热裂纹，必须严格控制过渡层金属的稀释率由于熔合比越大，稀释率也越大，因此，附塔管线焊接前，选用熔合比小的钨极氩弧焊，在09MnNiDR侧先堆焊一层镍基焊材，然后焊缝填充选用氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面的焊接方法3焊接工艺参数对焊接质量的影响及参数确定3.1层间温度对焊接质量的影响及层间温度和预热温度的确定层间温度的控制是焊接过程控制的重要环节，层间温度过低，容易形成淬硬组织，过高则可能造成晶粒粗大，尤其是对低温钢焊接接头的低温韧性影响巨大根据相关资料，09MnNiDR钢焊接时，层间温度在不大于200C的情况下，焊缝焊接质量、低温冲击试验均能达到设计要求、金相组织及硬度也无异常现象奥氏体不锈钢因热导性差、膨胀系数大、屈服点低，焊接时容易变形，焊接完成后，接头中有较大的焊接应力，所以应严格控制其焊接层间温度，-般不高于150C为保证母材焊接接头不受过热影响,.避免热影响区晶粒粗大，影响韧性，所以综合考虑，09MnNiDR钢与S30408异种钢焊接时，严格控制层间温度，尽可能不连续施焊，层间温度控制在100C以内3.2焊接线能量对焊接质量的影响及焊接速度、电压、电流的确定根据对母材焊接性能的理论分析以及现场焊接试验的验证，焊接线能量越大,焊接热影响区越大，09MnNiDR一侧脱碳区晶粒粗大、焊缝稀释率越大，焊缝及热影响区低温冲击韧性越差，因此，焊接过程中应严格控制焊接线能量，在现场实际焊接过程中，通过控制焊接电流、电压及焊接速度，将焊接线能量控制在18kj/cm以下，并且增加焊接层数，降低热量输入，改善焊缝接头金相组织在保证焊接质量的前提下，确保焊缝及热影响区的低温力学性能因此确定焊接工艺参数如下所示:3.3预热及焊后消除应力退火工艺由于焊接环境温度约为-5C且湿度大，在堆焊镍基焊材前，对09MnNiDR钢进行预热，以便降低焊接接头的冷却速度和加快氢逸出考虑到焊接环境及预热温度过高对焊接热影响区力学性能影响较大，拟定预热温度为60C焊后消除应力退火热处理是影响焊接接头力学性能的重要因素，主要目的是为了消除09MnNiDR钢与不锈钢焊接后残存的应力，因此，在堆焊完成后，对焊接接头部位，进行570C消除应力退火热处理4焊接工艺评定采用NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准进行焊接工艺评定，对评定试板焊缝进行外观检查，表面无肉眼可见缺陷，射线检测按照NB/T47013-2013《承压设备无损检测》评定，焊缝100%检测II级合格按照NB/T47014-2011标准要求加工试样，进行拉伸、弯曲和低温冲击等力学性能试验，力学性能试验结果如表3、表4、表5所示由上述数据可知，拉伸、弯曲和低温冲击试验都合格，说明所制定的焊接工艺满足要求，焊接接头的性能符合规定5结论通过本项目对吸收塔附塔管线焊接工艺分析与实践，施工效果明显，施工质量一次合格，通过科学合理、行之有效的措施对关键工艺和关键工序严格控制，保证现场焊接质量(1)根据理论分析和现场实践验证，09MnNiDR钢与不锈钢焊接质量合格与否，主要是控制异种钢过渡层之间的质量，采用熔合比小、稀释率低的钨极氩弧焊，先在09MnNiDR侧先堆焊-层镍基焊材，再采用氩电联焊的方法进行焊接，能有效的控制过渡层的质量，保证焊接一次合格率(2)焊接线能量、层间温度和焊后消除应力热处理对接头的-70°C力学性能影响非常巨大,其中焊接线能量影响最甚因此，在低温钢焊接过程中，必须制定具有指导性、操作性的焊接工艺，严格按照焊接工艺参数控制焊接过程经过理论分析和现场实践，最终顺利完成吸收塔附塔管线焊接工作，业主与监理单位，对我公司生产能力与技术水平非常认可09MnNiDR钢与S30408奥氏体不锈钢的异种钢焊接工艺评定工作的完成，不仅打造了公司形象，同时总结了丰富的技术理论经验与实践经验，在以后类似技术难题方面，明确了制定行之有效的解决方案的方向参考文献:[1]《石油化工低温钢焊接规范》，SH/T3525-2015[2]《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011[3]王元华《O9MnNiDR钢的焊接》甘肃科技2007(8)Vo1.23No.8.[4]蒋文春、王炳英、巩建鸣《焊接残佘应力在热处理过程的演变》焊接学报2011(4)Vol.32No.45，我来为大家科普一下关于甲醇的精馏塔工艺流程图?以下内容希望对你有帮助!
甲醇的精馏塔工艺流程图
浅谈--低温甲醇洗吸收塔附塔管线焊接技术 摘要:吸收塔是低温甲醇洗工艺中最重要的设备，是在低温、高压下利用甲醇对酸性气体良好的物理吸收性能，净化原料气中的酸性气体杂质。工艺设备和管道常年在低温、高压的状态下运行，管道与设备连接一般都采用相对牢靠的焊接方式连接。因此，吸收塔设备管口与管道之间的低温钢焊接质量是低温甲醇洗工艺安全稳定运行的重要施工环节，通过XXX改造工程中净化装置吸收塔附塔管线的焊接过程分析，对低温容器用钢09MnNiDR与不锈钢S30408材料的焊接性和焊接接头性能进行试验研究，达到保证施工质量、降低施工成本、满足施工安全的施工效果，从而在遇到其他类似工程时，积累工程经验。关键词:吸收塔,2低温钢附塔管道焊接工艺1绪论XXX项目中净化装置区是由XXX有限公司设计，装置内共有2台吸收塔，设备管口材质为09MnNiDR;附塔管线共计23条，材质为S30408，管道规格范围为中219.1X10.0-中508.0X20.0，设备管口与附塔管线是焊接连接。由于此两种材料的异种钢焊接，是XXX公司首次遇到，没有相应的焊接工艺评定，在焊接之前，对材料的焊接性能进行分析以及选用的焊接工艺进行验证，是非常重要的。本文重点对附塔管线与设备管口焊接工艺进行分析，既要保证异种钢焊接质量，又要保证焊接接头的低温性能，经施工现场分析、试验，对10mm厚的09MnNiDR板材和S30408板材焊接性能和焊接工艺进行验证，制定出科学、合理、行之有效的焊接工艺，提高施工效率，同时为类似工程的施工总结经验和提供可靠的技术依据。2材料焊接性能分析与焊接方法确定2.1材料焊接性能分析根据设备工艺条件，工艺设备和管道常年在低温、高压的状态下运行，附塔工艺管道的焊接既要无焊接缺陷，又要保证焊缝和焊接热影响区母材的低温韧性。为了保证吸收塔管口与附塔管线异种钢焊接质量，项目部在焊接前分析了两种母材的焊接性能。经查验设备制造图及现场光谱检测验证后，又与设备制造厂家联系确定，设备管口材料为XXX钢厂生产的09MnNiDR，管道材料为XXX不锈钢有限公司生产的S30408，两种材料的主要化学成分如下表所示:表1材料的化学成分(质量分数)%元素CVSiNbMnCrNiMoALt09MnNiDR0.120.0020.250.0181.450.020.340.0020.026S304080.0478-0.499-1.0388.0118.02--09MnNiDR钢是铁素体 少量的珠光体型低温钢,根据相关资料提供的论证，09MnNiDR钢焊接性能良好，淬硬倾向小，匹配的哈焊所生产的焊接材料，其焊缝金属具有良好的抗热裂纹性能。S30408是奥氏体不锈钢，由于两种钢材之间化学成分、金相组织、物理性能和化学性能等方面有非常大的差异，在异种钢焊接过程中，紧靠09MnNiDR钢一侧熔合区的焊缝金属中，会不可避免的存在熔敷金属的稀释，形成和母材及焊缝金属成分均不相同的过渡层，过渡层会因稀释而产生脆性马氏体组织;并且由于铬元素与碳原子的亲和能力比较强，在09MnNiDR一侧使碳原子脱离，进而使此区域晶粒粗大，脆性增大，使母材低温力学性能降低。因焊接残余应力的存在，在焊接完成后，在09MnNiDR一侧容易产生裂纹。2.2焊接方法确定根据对母材焊接性能的分析，09MnNiDR钢与S30408异种钢焊接应当采用小电流、.小熔合比的焊接方法。采用XXX公司相近低温钢与不锈钢的异种钢焊接工艺，经过现场焊接试验，焊接后，09MnNiDR钢侧焊缝出现不同程度的裂纹，验证了焊接性能分析的结果。经分析，由于母材09MnNiDR钢与S30408、过渡层金属的热导率和膨胀系数均不相同，焊接过程中，不可避免的产生焊接应力，在冷却时，却又因为收缩不一致产生焊接残余应力，导致在过渡层产生裂纹。综上所述，09MnNiDR钢与S30408异种钢焊接质量是否合格，取决于09MnNiDR钢与过渡层之间的质量是否合格。2为了降低焊缝残余应力，防止产生冷裂纹和再热裂纹，必须严格控制过渡层金属的稀释率。由于熔合比越大，稀释率也越大，因此，附塔管线焊接前，选用熔合比小的钨极氩弧焊，在09MnNiDR侧先堆焊一层镍基焊材，然后焊缝填充选用氩弧焊打底，焊条电弧焊填充盖面的焊接方法。3焊接工艺参数对焊接质量的影响及参数确定3.1层间温度对焊接质量的影响及层间温度和预热温度的确定层间温度的控制是焊接过程控制的重要环节，层间温度过低，容易形成淬硬组织，过高则可能造成晶粒粗大，尤其是对低温钢焊接接头的低温韧性影响巨大。根据相关资料，09MnNiDR钢焊接时，层间温度在不大于200C的情况下，焊缝焊接质量、低温冲击试验均能达到设计要求、金相组织及硬度也无异常现象。奥氏体不锈钢因热导性差、膨胀系数大、屈服点低，焊接时容易变形，焊接完成后，接头中有较大的焊接应力，所以应严格控制其焊接层间温度，-般不高于150C。为保证母材焊接接头不受过热影响,.避免热影响区晶粒粗大，影响韧性，所以综合考虑，09MnNiDR钢与S30408异种钢焊接时，严格控制层间温度，尽可能不连续施焊，层间温度控制在100C以内。3.2焊接线能量对焊接质量的影响及焊接速度、电压、电流的确定根据对母材焊接性能的理论分析以及现场焊接试验的验证，焊接线能量越大,焊接热影响区越大，09MnNiDR一侧脱碳区晶粒粗大、焊缝稀释率越大，焊缝及热影响区低温冲击韧性越差，因此，焊接过程中应严格控制焊接线能量，在现场实际焊接过程中，通过控制焊接电流、电压及焊接速度，将焊接线能量控制在18kj/cm以下，并且增加焊接层数，降低热量输入，改善焊缝接头金相组织。在保证焊接质量的前提下，确保焊缝及热影响区的低温力学性能。因此确定焊接工艺参数如下所示:3.3预热及焊后消除应力退火工艺由于焊接环境温度约为-5C且湿度大，在堆焊镍基焊材前，对09MnNiDR钢进行预热，以便降低焊接接头的冷却速度和加快氢逸出。考虑到焊接环境及预热温度过高对焊接热影响区力学性能影响较大，拟定预热温度为60C。焊后消除应力退火热处理是影响焊接接头力学性能的重要因素，主要目的是为了消除09MnNiDR钢与不锈钢焊接后残存的应力，因此，在堆焊完成后，对焊接接头部位，进行570C消除应力退火热处理。4焊接工艺评定采用NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》标准进行焊接工艺评定，对评定试板焊缝进行外观检查，表面无肉眼可见缺陷，射线检测按照NB/T47013-2013《承压设备无损检测》评定，焊缝100%检测II级合格。按照NB/T47014-2011标准要求加工试样，进行拉伸、弯曲和低温冲击等力学性能试验，力学性能试验结果如表3、表4、表5所示。由上述数据可知，拉伸、弯曲和低温冲击试验都合格，说明所制定的焊接工艺满足要求，焊接接头的性能符合规定。5结论通过本项目对吸收塔附塔管线焊接工艺分析与实践，施工效果明显，施工质量一次合格，通过科学合理、行之有效的措施对关键工艺和关键工序严格控制，保证现场焊接质量。(1)根据理论分析和现场实践验证，09MnNiDR钢与不锈钢焊接质量合格与否，主要是控制异种钢过渡层之间的质量，采用熔合比小、稀释率低的钨极氩弧焊，先在09MnNiDR侧先堆焊-层镍基焊材，再采用氩电联焊的方法进行焊接，能有效的控制过渡层的质量，保证焊接一次合格率。(2)焊接线能量、层间温度和焊后消除应力热处理对接头的-70°C力学性能影响非常巨大,其中焊接线能量影响最甚。因此，在低温钢焊接过程中，必须制定具有指导性、操作性的焊接工艺，严格按照焊接工艺参数控制焊接过程。经过理论分析和现场实践，最终顺利完成吸收塔附塔管线焊接工作，业主与监理单位，对我公司生产能力与技术水平非常认可。09MnNiDR钢与S30408奥氏体不锈钢的异种钢焊接工艺评定工作的完成，不仅打造了公司形象，同时总结了丰富的技术理论经验与实践经验，在以后类似技术难题方面，明确了制定行之有效的解决方案的方向。参考文献:[1]《石油化工低温钢焊接规范》，SH/T3525-2015。[2]《压力容器焊接规程》NB/T47015-2011[3]王元华《O9MnNiDR钢的焊接》甘肃科技2007(8)Vo1.23No.8.[4]蒋文春、王炳英、巩建鸣《焊接残佘应力在热处理过程的演变》焊接学报2011(4)Vol.32No.45
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