水冷法焊接不銹鋼塔盤

【摘 要】本文介紹了不銹鋼塔盤焊接過程中，防止塔盤變形的一種方法，可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員參考。

【關(guān)鍵詞】不銹鋼塔盤；焊接變形；水冷。

1、前言

當(dāng)前化工行業(yè)蓬勃發(fā)展，各類石化設(shè)備產(chǎn)品的需求量也逐年增大。塔類設(shè)備中的塔盤塔在制作過程中，塔盤的安裝質(zhì)量是衡量裝置達(dá)產(chǎn)率高低的一個(gè)前期評(píng)判的重要指標(biāo)。在塔盤安裝過程中，初始除了檢查塔盤本身的水平度、孔隙邊緣的毛刺、以及要求特別要的還要求塔盤表面的粗糙度以外，還特別要求塔盤安裝后的水平度及相互間的幾何尺寸。針對(duì)塔盤安裝來說，控制塔盤的焊接變形就成為令各安裝單位頭疼的問題。這就要求，塔盤安裝過程中必須要有嚴(yán)密的措施來保障塔盤的安裝質(zhì)量。

我公司在承接的聚甲醛項(xiàng)目整套裝置容器產(chǎn)品制造過程中，就出現(xiàn)幾十臺(tái)多段塔的制作。該項(xiàng)目對(duì)塔盤的要求非常高，塔盤與塔盤的密封面平行度為0.1mm，是普通項(xiàng)目對(duì)塔盤平行度要求難以企及的。我公司對(duì)傳統(tǒng)防止塔盤焊接的矯正方法上，經(jīng)過改進(jìn)創(chuàng)新了一種防止塔盤焊接變形的施工工藝。

2、適用范圍及原理

適用于各類奧氏體不銹鋼容器內(nèi)塔盤的安裝焊接或類似結(jié)構(gòu)的焊接變形的控制。利用流動(dòng)的液體（水）帶走焊接產(chǎn)生的熱能，從而讓熱能不對(duì)塔盤產(chǎn)生作用，完成對(duì)塔盤焊接變形的控制。

3、施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1施工工藝流程：

塔盤檢查→塔筒劃線、檢查→塔盤安裝點(diǎn)焊→塔盤檢查→塔盤焊接→塔盤檢查。

3.2操作要點(diǎn)：

3.2.1塔盤檢查

塔盤開箱檢查，檢查是否符合圖紙對(duì)塔盤平面度≤±1.5mm/m，堰高允差≤±1.5mm，堰頂端水平度≤±1.0mm/m，降液板（管）寬度允差≤±3.0mm、長度允差≤±2.0mm，其余執(zhí)行JB1205-2001《塔盤技術(shù)條件》的要求。

3.2.2塔筒劃線、檢查。首先，塔筒劃線前將塔筒一端在車床上進(jìn)行切削加工，將加工面作為劃線的基準(zhǔn)面。根據(jù)圖紙尺寸將塔盤上表面的尺寸線返在筒體內(nèi)壁。其次，根據(jù)圖紙檢查劃線是否符合。

3.2.3塔盤安裝點(diǎn)焊。塔盤安裝人員，將檢查合格的塔盤，依據(jù)在筒壁上劃好的線將其氬弧焊點(diǎn)焊在筒壁上。針對(duì)本次塔筒直徑?。é?00mm、φ700mm、φ600mm），點(diǎn)焊點(diǎn)三到四個(gè)即可。

3.2.4塔盤檢查。檢查塔盤在整個(gè)板面內(nèi)的允許撓度≤±1.25mm/m，降液板（管）底端與受液盤的上表面的垂直距離允差≤±1.5mm、降液板（管）底端水平偏移允差≤±2mm。

3.2.5塔盤焊接。安裝點(diǎn)焊的塔盤經(jīng)過檢查合格，則可以進(jìn)行氬弧焊焊接工作。首先焊接前的準(zhǔn)備工作如下：

1.做一個(gè)水槽，水槽可以使用碳鋼板制作，但必須涂覆防腐涂料，以免對(duì)奧氏體不銹鋼設(shè)備造成碳離子污染。水槽大小以能容下焊接段節(jié)塔為宜或者能回收循環(huán)水也可。

2.采取在筒體里邊焊接筒體外邊澆水（快速帶走熱量）的方式解決了塔盤焊接變形的問題。也可使用膠盤管（盤管開噴淋孔）包裹焊接點(diǎn)上方，始終使焊接點(diǎn)背面有水冷卻，使用循環(huán)泵循環(huán)作業(yè)更方便快捷。

3.水槽內(nèi)必須設(shè)置隔水臺(tái)，即人焊接作業(yè)時(shí)腳上不得沾水，必須做好防觸電措施。焊前準(zhǔn)備完成后，按照焊接工藝參數(shù)即可進(jìn)行焊接操作。氬弧焊焊接參數(shù)采用2mm鎢極，電流130～140A，電壓14～16，焊絲直徑2mm，快速倒退焊，焊角高度控制在1～2mm。并保證焊縫成型及焊角高度均勻。

焊接人員在里邊焊接時(shí)，在外側(cè)人員將水管端部噴水口對(duì)準(zhǔn)焊接點(diǎn)外側(cè)對(duì)應(yīng)位置，以保證快速冷卻；根據(jù)焊接熱量的大小可采用流量適當(dāng)?shù)乃?，一般將水溫控制?0～40℃為宜。

如下圖所示：焊接冷卻過程。

3.2.6塔盤檢查

待焊縫冷卻后，進(jìn)行塔盤檢查。檢查塔盤在整個(gè)板面內(nèi)的允許撓度≤±1.25mm/m，塔盤平面度≤±1.5mm/m，降液板（管）底端與受液盤的上表面的垂直距離允差≤±1.5mm、降液板（管）底端水平偏移允差≤±2mm。

如果檢查合格，則將筒節(jié)送機(jī)加工車間，對(duì)筒節(jié)兩端法蘭密封面進(jìn)行精加工。

4、質(zhì)量控制

由于本次項(xiàng)目多段塔塔盤為奧氏體不銹鋼，其本身的物理特性（熱導(dǎo)率小、熱膨脹系數(shù)大）及焊接熱循環(huán)等因素的影響，難免使焊接接頭金屬晶粒粗大和Cr的碳化物在晶界析出（Cr的碳化物析出對(duì)不含穩(wěn)定性元素TiNb的鋼種尤為明顯），并產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，而采用水冷焊接藝，由于冷卻速度很大，其強(qiáng)制冷卻的結(jié)果使得熔池?zé)岫却蠓冉档?，焊接接頭受熱范圍明顯減小，道間溫度也可得到很好的控制，并可連續(xù)進(jìn)行焊接。經(jīng)試驗(yàn)及工程實(shí)際應(yīng)用，采用水冷焊接工藝不但可使焊縫金屬晶粒細(xì)密、組織均勻、焊接殘余應(yīng)力小等而獲得理想的焊接接頭，還可提高焊接生產(chǎn)效率。母材越厚，需要施焊的層道數(shù)越多，其效果越為明顯。

4.1水冷焊工藝特點(diǎn)

4.1.1提高施焊效率

水冷焊時(shí)焊接電流可比非水冷焊時(shí)提高10%一30%，并且由于冷速很快，電弧過后熔池很快冷凝，接頭溫度很快下降，可連續(xù)進(jìn)行焊接，不必考慮道間溫度過熱的影響（在空冷條件下焊接時(shí)，一般要待道間溫度降到150℃以下后才可施焊下一道）。

4.1.2提高焊接質(zhì)量。由于冷速較大，熔池過熱程度小，使得晶粒細(xì)密，同時(shí)焊接殘余應(yīng)力小，防止了塔盤的焊接變形同時(shí)提高了焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕能力。這就要求，塔盤安裝過程中必須要有嚴(yán)密的措施來保障塔盤的安裝質(zhì)量。

4.2為保證焊縫外觀成形，需熟練的氬弧焊焊工進(jìn)行操作。

4.3筒體外側(cè)需有連續(xù)不斷冷卻循環(huán)水防止塔盤焊接變形。

5、結(jié)論

該批塔盤采用水冷法焊接后，塔盤質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求，同時(shí)工期頁大幅縮短，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。